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

2萬字 49頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 隨著社會的發(fā)展與科技的進(jìn)步，汽車的出現(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，城市汽車保有量的增加給城市交通帶來了巨大的壓力，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、環(huán)境和能源問題。如何有效的解決這些問題，已經(jīng)成為了當(dāng)前社會所關(guān)注的一項世界性的難題。
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是利用安裝在車上的各式各樣的傳感器，在第一時間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜、動態(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間內(nèi)察覺可能發(fā)生的危險。ADAS的組成架構(gòu)非常廣泛，包括了夜視系統(tǒng)、主動巡航控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序、隨機(jī)轉(zhuǎn)向前照燈、車道偏移報警、防碰撞技術(shù)、盲點輔助技術(shù)以及泊車輔助技術(shù)等。ADAS目前的發(fā)展勢頭非常良好，許多高級豪華轎車上都應(yīng)用了ADAS系統(tǒng)，并且正在向一般轎車上轉(zhuǎn)移。隨著科技的發(fā)展和許多公司倡導(dǎo)的未來無人駕駛計劃的推出，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，基于攝像頭的視覺目標(biāo)感知是ADAS的主流環(huán)境感知手段之一。
模式識別（Pattern Recognition）是通過計算機(jī)用數(shù)學(xué)技術(shù)方法來研究模式的自動處理和判讀。模式識別是指對表征事物或現(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，以對事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程，是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。其中的二分類算法是基于攝像頭的視覺目標(biāo)感知的主流方法。該方法分為樣本采集和分類器訓(xùn)練兩個部分。目前，樣本選取尚無合適的軟件進(jìn)行支撐，樣本的手工剪切費(fèi)時費(fèi)力。因此，設(shè)計一個從圖片中人工選去并自動保存分類的軟件，具有必要性。
于是，我設(shè)計了這個道路目標(biāo)圖像提取系統(tǒng)來實現(xiàn)對目標(biāo)圖像的分類保存。
眾所周知，MATLAB在數(shù)值計算、數(shù)據(jù)處理、自動控制、圖像、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化計算、模糊邏輯、小波分析等等眾多領(lǐng)域有著廣泛的用途。
MATLAB語言以強(qiáng)大的科學(xué)運(yùn)算、靈活程序設(shè)計流程、高質(zhì)量的圖形可視化與界面設(shè)計、與其他程序和語言便捷的接口能力，成為當(dāng)今國際上科學(xué)界最具影響力、最有活力的軟件。MATLAB又稱矩陣實驗室，其強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力是其它語言無法比擬的，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）為平臺對圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。依據(jù)軟件開發(fā)的設(shè)計原則，確定了設(shè)計的一般步驟，具體如下：
（1）明確系統(tǒng)所要實現(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，并對其進(jìn)行修改，最終確定一個方案。
（3）根據(jù)最終確定的方案，利用MATLAB GUI制作用戶操作界面。
（4）編寫界面里的每個功能的回調(diào)程序，并且逐項進(jìn)行功能檢測。
根據(jù)以上的步驟，首先利用MATLAB圖形用戶界面設(shè)計了該系統(tǒng)的靜態(tài)界面。當(dāng)靜態(tài)界面設(shè)計完成之后，GUI系統(tǒng)將自動生成.FIG和.M文件。其中關(guān)于靜態(tài)界面中所有對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、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展開時的各種特征。.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)生時由另外的一方調(diào)用的，用于對該事件或條件進(jìn)行響應(yīng)。因此，如何編寫回調(diào)函數(shù)成為完成該系統(tǒng)設(shè)計的一大難點。在編寫回調(diào)函數(shù)時，實現(xiàn)對象動作功能的關(guān)鍵在于如何獲得該函數(shù)的句柄。實際上，句柄就是非配給每一個對象的數(shù)字標(biāo)示，在每次創(chuàng)建對象的時候，MATLAB會自動生成相應(yīng)的唯一的句柄，只要我們能夠找到該句柄，就能對該對象進(jìn)行操作。
本文首先簡單的介紹相關(guān)的背景資料，然后介紹MATLAB GUI的基本知識，為系統(tǒng)界面設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。接著就是介紹如何實現(xiàn)圖像的讀取、圖像的裁剪和圖像的分類保存，這是本文的核心部分。要實現(xiàn)這些功能，都需要以MATLAB語言作為基礎(chǔ)，通過編寫M文件程序來實現(xiàn)。通過MATLAB，可以簡單便捷的實現(xiàn)我們所需要的功能。


關(guān)鍵詞：MATLAB GUI 道路目標(biāo)圖像提取