基于MATLAB的道路目標(biāo)圖像提取系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2萬(wàn)字 49頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過(guò)查重系統(tǒng)


摘要 隨著社會(huì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，汽車(chē)的出現(xiàn)與發(fā)展極大的豐富了人們的出行方式，方便了人們的工作與生活。然而與此同時(shí)，城市汽車(chē)保有量的增加給城市交通帶來(lái)了巨大的壓力，有限的道路資源與不斷膨脹的駕駛需求之間的矛盾日益加深。除了城市的交通更加的擁堵反而使得出行不便之外，還有交通事故、環(huán)境污染和能源的日趨匱乏等一系列的社會(huì)、環(huán)境和能源問(wèn)題。如何有效的解決這些問(wèn)題，已經(jīng)成為了當(dāng)前社會(huì)所關(guān)注的一項(xiàng)世界性的難題。
再此背景之下，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS(Advanced Driver Assistant System)作為提升駕駛安全性，輔助駕駛員的一種重要的手段，在世界范圍內(nèi)得到了高度的重視與快速的發(fā)展。
ADAS是利用安裝在車(chē)上的各式各樣的傳感器，在第一時(shí)間收集車(chē)內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)物體的辨別、偵查與追蹤等技術(shù)上的處理，從而能夠讓駕駛者在最快的時(shí)間內(nèi)察覺(jué)可能發(fā)生的危險(xiǎn)。ADAS的組成架構(gòu)非常廣泛，包括了夜視系統(tǒng)、主動(dòng)巡航控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序、隨機(jī)轉(zhuǎn)向前照燈、車(chē)道偏移報(bào)警、防碰撞技術(shù)、盲點(diǎn)輔助技術(shù)以及泊車(chē)輔助技術(shù)等。ADAS目前的發(fā)展勢(shì)頭非常良好，許多高級(jí)豪華轎車(chē)上都應(yīng)用了ADAS系統(tǒng)，并且正在向一般轎車(chē)上轉(zhuǎn)移。隨著科技的發(fā)展和許多公司倡導(dǎo)的未來(lái)無(wú)人駕駛計(jì)劃的推出，ADAS系統(tǒng)必將得到更加廣泛的應(yīng)用。
ADAS功能有效發(fā)揮的一個(gè)重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵是道路環(huán)境信息的感知，其為ADAS的若干子系統(tǒng)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。目前，基于攝像頭的視覺(jué)目標(biāo)感知是ADAS的主流環(huán)境感知手段之一。
模式識(shí)別（Pattern Recognition）是通過(guò)計(jì)算機(jī)用數(shù)學(xué)技術(shù)方法來(lái)研究模式的自動(dòng)處理和判讀。模式識(shí)別是指對(duì)表征事物或現(xiàn)象的各種形式的(數(shù)值的、文字的和邏輯關(guān)系的)信息進(jìn)行處理和分析，以對(duì)事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類(lèi)和解釋的過(guò)程，是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。其中的二分類(lèi)算法是基于攝像頭的視覺(jué)目標(biāo)感知的主流方法。該方法分為樣本采集和分類(lèi)器訓(xùn)練兩個(gè)部分。目前，樣本選取尚無(wú)合適的軟件進(jìn)行支撐，樣本的手工剪切費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)從圖片中人工選去并自動(dòng)保存分類(lèi)的軟件，具有必要性。
于是，我設(shè)計(jì)了這個(gè)道路目標(biāo)圖像提取系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)圖像的分類(lèi)保存。
眾所周知，MATLAB在數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制、圖像、信號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化計(jì)算、模糊邏輯、小波分析等等眾多領(lǐng)域有著廣泛的用途。
MATLAB語(yǔ)言以強(qiáng)大的科學(xué)運(yùn)算、靈活程序設(shè)計(jì)流程、高質(zhì)量的圖形可視化與界面設(shè)計(jì)、與其他程序和語(yǔ)言便捷的接口能力，成為當(dāng)今國(guó)際上科學(xué)界最具影響力、最有活力的軟件。MATLAB又稱矩陣實(shí)驗(yàn)室，其強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力是其它語(yǔ)言無(wú)法比擬的，而矩陣運(yùn)算正是圖像處理的根本所在。因此，本文以MATLAB提供的圖形用戶界面（GUI）為平臺(tái)對(duì)圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。依據(jù)軟件開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)原則，確定了設(shè)計(jì)的一般步驟，具體如下：
（1）明確系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的主要功能，應(yīng)該具有哪些模塊。
（2）繪出基本的用戶界面草圖，并對(duì)其進(jìn)行修改，最終確定一個(gè)方案。
（3）根據(jù)最終確定的方案，利用MATLAB GUI制作用戶操作界面。
（4）編寫(xiě)界面里的每個(gè)功能的回調(diào)程序，并且逐項(xiàng)進(jìn)行功能檢測(cè)。
根據(jù)以上的步驟，首先利用MATLAB圖形用戶界面設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的靜態(tài)界面。當(dāng)靜態(tài)界面設(shè)計(jì)完成之后，GUI系統(tǒng)將自動(dòng)生成.FIG和.M文件。其中關(guān)于靜態(tài)界面中所有對(duì)象的屬性值都被保存在了.FIG文件中，而.M文件中則包含了GUI設(shè)計(jì)、控制函數(shù)以及為子函數(shù)的用戶控件回調(diào)程序，主要用于控制GUI展開(kāi)時(shí)的各種特征。.M文件可以分為GUI初始化函數(shù)和回調(diào)函數(shù)?；卣{(diào)函數(shù)是在特定的事件或條件發(fā)生時(shí)由另外的一方調(diào)用的，用于對(duì)該事件或條件進(jìn)行響應(yīng)。因此，如何編寫(xiě)回調(diào)函數(shù)成為完成該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn)。在編寫(xiě)回調(diào)函數(shù)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)象動(dòng)作功能的關(guān)鍵在于如何獲得該函數(shù)的句柄。實(shí)際上，句柄就是非配給每一個(gè)對(duì)象的數(shù)字標(biāo)示，在每次創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候，MATLAB會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的唯一的句柄，只要我們能夠找到該句柄，就能對(duì)該對(duì)象進(jìn)行操作。
本文首先簡(jiǎn)單的介紹相關(guān)的背景資料，然后介紹MATLAB GUI的基本知識(shí)，為系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。接著就是介紹如何實(shí)現(xiàn)圖像的讀取、圖像的裁剪和圖像的分類(lèi)保存，這是本文的核心部分。要實(shí)現(xiàn)這些功能，都需要以MATLAB語(yǔ)言作為基礎(chǔ)，通過(guò)編寫(xiě)M文件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)MATLAB，可以簡(jiǎn)單便捷的實(shí)現(xiàn)我們所需要的功能。


關(guān)鍵詞：MATLAB GUI 道路目標(biāo)圖像提取