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1、 本科生毕业论文（设计）中文题目 弯道要素特征表达方法研究 英文题目 Study on Expression of Curves Characteristics 学生姓名 田宇 班级 441002 学号 44100208 学 院 交通学院 专 业 汽车运用工程 指导教师 孙文财 职称 导师 39吉林大学学士学位论文（设计）承诺书 本人郑重承诺：所呈交的学士学位毕业论文（设计），是本人在指导教师的指导下，独立进行实验、设计、调研等工作基础上取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品成果。对本人实验或设计中做出重要贡献的个人或集体，均已在文中
2、以明确的方式注明。本人完全意识到本承诺书的法律结果由本人承担。 学士学位论文（设计）作者签名： 年 月 日摘要 这些年我国交通运输事业的不断发展，交通工具的种类和数量日新月异，但交通事故却随之不断发生。对大量交通事故进行调查发现，在弯道上发生的事故约占全部交通事故的10%以上。一方面，驾驶员行驶在弯道时，会感受到一部分可见弯道线形；另一方面，受弯道周围景观、标志标线、蓝天、白云等其他干扰因素的影响，驾驶员观察障碍物之后的不可见线形是困难的。 由于以上两点，本论文针对基于弯道要素特征，提取弯道线形进行了研究。具体做的几项工作如下： 1.对弯道线形图像进行滤波、去噪等预处理。 2.基于边缘检测、分
3、水岭算法、纹理分析等图像识别和图像分割技术，研究弯道路面、标志标线、蓝天、白云等干扰因素的分离技术，提出弯道线形的提取方法。 综上所述，本论文以MATLAB软件为工具，研究了弯道线形图像预处理技术，图像分割技术，为提取弯道线形提出了很实用的参考价值。本论文创新性对驾驶员在弯道的不可见线形的提取方法进行了研究，并得到了一些有实际应用价值的结论，为降低弯道上交通事故做出了努力。关键词：弯道线形；图像滤波；边缘检测 Abstract Chinas transportation business is continuous development during these years , the ty
4、pes and quantities of transport are changing, but accidents continue to occur frequently. Survey on a large number of traffic accidents found that accidents at these corners is 10% of all traffic accidents .On one hand, when a driver traveling in a curve , the driver will see the linear portion of t
5、he visible the alignment .On the other hand ,because the impact of the corners of the surrounding landscape , signs and markings , blue sky, white clouds and other interfering factors , the driver observed obstacles . Because of these two points , linear curve extraction were studied based on the th
6、esis element characteristic curve.Specific to do several jobs as follows : 1 on the curve linear image filtering , de-noising preprocessing . 2 based on edge detection , watershed algorithm , texture analysis, image recognition and image segmentation technology, research bend road signs and markings
7、 , blue sky, white clouds and other interfering factors, separation technology, linear curve proposed extraction method . In summary, this thesis uses MATLAB software as a tool to study the curve linear image preprocessing techniques , image segmentation techniques for extracting linear curve presen
8、ts a very useful reference value. In this paper, the driver in the corners innovative invisible linear extraction methods were studied , and got some practical value conclusion , in order to reduce accidents on the efforts of the curve .Keywords:Linear curve , image filtering , edge detection 目 录第1章
9、 绪论41.1 本论文的研究意义41.2 弯道要素特征表达方法研究的国内外研究现状51.3 本论文的研究任务6第2章 弯道线形提取的基础理论和方法62.1 图像滤波去噪72.2 图像增强72.3 边缘检测92.4 边缘连接122.5 小结14第3章 弯道边缘检测识别153.1 小波去噪处理图像153.2 运用Canny算子进行弯道边缘检测173.3 图像分割提取弯道213.4 数学形态学处理弯道图像243.5 小结26第4章 图像处理的弯道要素与实际比较264.1 弯道模型的建立264.2 弯道模型的图像处理274.3 平坡弯道要素特征计算284.4 坡度弯道要素特征计算344.5 误差分析3
10、74.6 小结38第5章 总结与展望385.1 论文的工作总结385.2 论文的展望39参考文献40致 谢41第1章 绪论1.1 本论文的研究意义 随着汽车技术的快速发展，汽车已成为现代文明科技的标志，成为人类生活不可或缺的一部分。然而伴随着汽车给人类带来的舒适，大量的交通事故也随之而来。交通安全问题的研究已成为国家中长期科技发展规划。 通过大量交通事故的调差分析发现，弯道的不可见线形是弯道发生交通事故的主要原因。道路是道路交通的基础设施，弯道路面特性、弯道半径以及周边环境因素等影响驾驶员在弯道的驾驶状况。 一方面，驾驶员在弯道行驶时，会看到一部分弯道线形，称为可见线形；另一方面，受弯道周围景
11、观等因素影响，驾驶员难以看到障碍物遮掩的弯道线形，称为不可见线形。由于车辆需要继续向前行驶，但驾驶员由于不可见线形无法做出正确的驾驶行为，因而产生安全隐患造成交通事故的发生。 在弯道行驶时，驾驶员受弯道线形条件制约，需要对弯道线形信息进行采集、分析、处理。弯道要素特征表达方法研究可以帮助驾驶员实时地获得去除弯道干扰因素的道路线形，及时作出相应驾驶操作，对于理解弯道上交通事故发生的深层原因，同时据此采取相应防患措施有很实用的参考价值。1.2 弯道要素特征表达方法研究的国内外研究现状1.2.1 国外研究现状 国外对弯道线形提取及其要素特征方面的研究开始较早，1986年zhu和yeh发现相对平行的相
12、对边缘，并据此选择种子点，凭借边缘的强度和长度相近程度进行连接，使用了基于规则的系统。他简单地假设图像没有噪声，道路和背景的高对比度，因此其适应性不是很好。 1988年Lemmens将弯道提取分为分割和识别两个步骤，先用条件均值滤波器去除噪声的干扰，在用梯度算子检测弯道边缘，边缘由概率松弛算法连接，分割后在基于路宽、长度、灰度值等弯道要素进行连接。 1993年Barzohar和Cooper对弯道的中心线、宽度、边缘强度、灰度和背景灰度级等建立了模型，对整幅图像中每一个小窗口都进行了变大后验估计，然后通过动态规划在这些候选者中得到全局最优秀的估计。 1995年Heipke用一种分级式多分辨率的方
13、法，在粗分辨率上面提取出亮线，用与Nevatia相似方法的边缘跟踪算子在高分辨率上提取两边线，使用一些简易的规则将两级上的结果进行合并。 1996年Ruskone研究了高分辨率影像道路网的提取。首先，根据道路种子点的自动获取来跟踪道路，继而运用道路的几何结构特征对道路段进行编组，最后使用Snake模型把提取的道路网的几何结构优化。 1996年Wang Fet在基于知识的公路网的自动提取时提出了综合使用多波段图像的方法。这种方法实现的步骤为影像平滑去噪、将三个波段的图像Laplance增强和利用聚类算法生成二值图像，二值图像线状的目标跟踪、道路的识别还有生成道路网等等。 1997年Meir Ba
14、rzohar，Mos Cohen在针对弯道路段部分因为被建筑物、树荫遮挡形成断裂的研究中，提出了一种稳定的弯道路跟踪方法，对弯道路断裂处也可进行有效地跟踪。这种方法在道路种子点的确定时提出使用马尔科夫随机模型的方法，通过道路遮蔽模型和Kalman滤波器来跟踪连接弯道。 1998年Karimi运用稳健高斯拉普拉斯边缘检测方法和种子区域增长算法提取弯道，提取的结果不尽如人意。1.2.2 国内研究现状 国内对弯道线形的提取及其要素特征研究较国外来说起步较晚，并且大多数研究是在国外研究的基础上采用相似的方法，改进试验的方法，或是增多实验数据的数量使其更有信服力，虽然这样，国内的研究还是取得了相当的成绩。 2000年文贡坚提出在城市影像中自动提取直的道路网方法。将整幅图像进行分块，在每一个子块中提取检测弯道，然后自动连接就会形成道路网。 2005年张荣、王勇、杨蓉采用对整幅图像进行梯度方向的统计的方法，
