摘 要

汽车跑偏在车辆行驶过程中是一种不少见的现象，存在跑偏的车辆将具有安全隐患，时刻威胁着人们的安全，现在有些汽车生产企业缺少一套科学的跑偏检测系统，只是依靠人工测量，因此，汽车跑偏检测系统的重要性毋庸置疑。

图像处理模块是汽车跑偏检测系统中的核心部分，论文将基于LabVIEW软件平台，利用图像处理技术对汽车跑偏检测系统的图像处理模块进行研究，其中包括对跑偏光学标志的设计，图像采集程序模块的开发和图像处理算法的开发。

首先文章会简要介绍光学标志的相关内容，设计一种合适的标志。然后就是介绍跑偏检测系统中，图像采集，图像预处理和图像定位三个部分。图像处理是跑偏检测系统中最为核心的部分，也是本文讨论的重点。本论文通过分析各种图像处理算法的特点及其使用场合，针对不同平均亮度的图像分别选择了合适的算法进行搭配，使用LabVIEW中的Vision Assistant模块测试图像的处理效果，最后选择能达到要求的算法组合并使用NI Vision函数模块进行程序的搭建。

关键词：汽车跑偏检测系统、机器视觉、数字图像处理、图像定位

Abstract

Car wandering in the vehicle driving process is not a rare phenomenon, vehicle with driving wandering will have a security risk, always threatening people's safety. And now some car manufacturers lack a scientific wandering detection system, but rely on artificial measuring. The importance of the car wandering detection system is doubtless.

The image processing module is the core part of the automobile wandering detection system. The paper will study the image processing module of the automobile wandering detection system based on the LabVIEW software platform, including the design of the optical mark, the image acquisition modules, and the image processing algorithms.

First of all, the article will briefly introduce the relevant content of the optical logo, design a suitable sign. Then it is introduced in the wandering detection system, image acquisition, image preprocessing and image analysis of three parts. Image processing is the most important part of the wandering detection system, and it is also the focus of this paper. In this paper, we will analyze the characteristics of various image processing algorithms and their use, select the appropriate algorithm to match, use the Vision Assistant module in LabVIEW to test the effect of image processing, and finally select the desired combination of algorithms and use NI Vision function Module to build the program.

Key Words：Automobile wandering detection system, Machine vision, digital image processing, image positioning

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题提出背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3数字图像处理 2

1.3.1 图像的概念 2

1.3.2 数字图像处理的特点 2

1.3.3 数字图像处理的目标 3

1.3.4 数字图像处理的主要内容 4

1.4虚拟仪器系统与LabVIEW 5

1.4.1 虚拟仪器 5

1.4.2 LabVIEW介绍 6

1.5 研究内容及目的 8

1.5.1 研究内容 8

1.5.2 研究目的 9

1.6本章小结 9

第2章 汽车跑偏检测系统图像采集部分介绍 10

2.1 检测系统介绍 10

2.2 图像采集系统硬件介绍 10

2.2.1 CCD图像传感器 10

2.2.2 光电开关 11

2.2.3 环境光传感器 12

2.2.4 系统照明设备 13

2.3 图像采集部分工作过程 13

2.4 本章小结 13

第3章 人工标志基础 14

3.1 人工标志外形设计 15

3.2 本章小结 15

第4章 数字图像处理技术基础 16

4.1 数字图像的表示 16

4.2 数字图像类型 16

4.3图像预处理技术 17

4.3.1 图像增强 17

4.3.2 灰度变换 18

4.3.3 直方图修正 19

4.3.4 图像噪声 20

4.3.5 图像平滑 21

4.3.6 图像锐化 23

4.3.7 图像形态学处理 25

4.4 模板匹配 26

4.5 本章小结 28

第5章 跑偏检测系统图像采集部分与图像处理部分程序设计 29

5.1 软件设计相关概念 29

5.2 软件设计思路 30

5.3 LabVIEW视觉模块 31

5.3.1 LabVIEW中图像数据特点 32

5.3.2 LabVIEW视觉模块中图像处理函数几种连线板类型 32

5.4 图像采集程序设计 34

5.5 图像预处理算法选择与程序设计 36

5.5.1 图像平滑算法选择 37

5.5.2 图像锐化算法选择 37

5.5.3 其他改善图像质量的算法选择 38

5.5.4 预处理算法总结 38

5.6 图像匹配算法选择与程序设计 39

5.6.1 模板的建立与相关参数选择 39

5.6.2 匹配函数相关参数设定 40

5.7 本章小结 41

第6章 图像处理程序测试准确度分析 42

6.1 准确度测试 42

6.2 分析匹配失败的原因 44

6.3 本章小结 44

第7章 全文总结与展望 45

7.1 全文总结 45

7.2 测试系统优化方向 45

7.3 本文所设计程序的优化方向 46

参考文献 47

致谢 49

第1章 绪论

1.1 课题提出背景

汽车的发明取代了马车之后，人们出行变得尤其方便，并极大程度地推动了人类的发展进程。现如今，汽车已经成为数量最多的交通工具，对其提出的要求也越来越多，日趋严格。评价一辆车的好坏的指标也不断增多，从起初的动力性能，到安全性，经济性能，以及适应于现状的舒适性能，排放性等等。作为使用最广泛的交通工具，它的安全性能当然得放在第一位。随着汽车技术的迅猛发展，汽车安全技术所涵盖的范围也越来越广，并逐渐趋于智能化。目前，国外许多发达国家在保障车辆行驶安全方面做了大量了研究，花费了不少人力物力，其重要性可见一斑。

汽车的安全性能所考虑问题之一，就是汽车的跑偏情况。汽车行驶跑偏即汽车在水平良好路面上行驶时，驾驶员在调节方向盘到汽车能保持直线行驶之后在，放开方向盘之后，汽车偏离原来的方向行驶。它加剧汽车上某些零件的磨损，另外由于驾驶员需要不断干预，这样也会使驾驶员更容易疲劳。显然这种情况很容易引发交通事故。