摘要：介紹了一種以FPGA芯片為核心，基于數字圖像處理技術和SOPC技術的車道偏離預警系統實現方案。系統通過CCD攝像頭完成車輛前方圖像的采集，利用Hough變換實現車道檢測，利用邊緣檢測函數完成偏離預警的功能。系統具有良好的便攜性、靈活性和通用性。詳細的論述了該系統硬件結構和軟件設計思想，并分析了系統具有的優點。
關鍵詞：車道偏離；車道檢測；Hough變換；SoPC；FPGA；

0 引言
隨著我國國民經濟的發展，汽車擁有量劇增，同時公路建設事業的迅速發展，造成目前公路交通呈現行駛高速化、車流密集化和駕駛員非職業化的趨勢，由汽車碰撞引起的交通事故危害著人民的生命財產安全。根據美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)2009年乘用車在交通事故中碰撞位置的統計數據，在各種交通事故中，車輛前部碰撞占到總事故的62％，而這其中多數是由于車道偏離車道所引起的交通事故，因此通過設計汽車車道偏離預警系統有效地減少前向碰撞的發生幾率，可以有效降低公路交通事故的損失。
本文利用SoPC(可編程片上系統)技術設計方式靈活、可裁減、可擴充、可升級、設計周期短的優勢，設計了一種可以靈活配置，易升級維護的車道偏離預警系統。

1 系統的總體技術路線
根據系統功能需求，將系統的處理流程分為圖像預處理、特征提取、特征判別三個階段，如圖1所示。

(1)圖像預處理。系統通過攝像機獲取車輛行駛前方的車道圖像，通過數字圖像處理技術完成數字圖像的采集、灰度化和濾波增強；
(2)特征提取。利用Sobel邊緣檢測算法完成圖像的邊緣檢測，并以此為基礎利用Hough變換完成車道線檢查；
(3)特征判別。根據檢測出的車道標志線信息，利用邊緣檢測函數EDF做出相關的偏離判決。

2 系統的硬件設計
基于FPGA的車道偏離檢測系統的硬件組成如圖2所示。系統利用CCD攝像機采集車道圖像，通過視頻模數轉換芯片ADV7181對獲取的視頻進行解碼，得到數字視頻信啟，并將其存儲于SDRAM中供LCD進行顯示，并作為原始信息供之后的圖像信號處理單元完成圖像處理任務，從中提取車道信息。

內嵌于FPGA的軟核處理器Nios II為整個系統的控制核心，完成系統整體軟件流程執行控制、Hough變換、車道檢測以及碰撞預警任務；Nios II處理器通過Avalon交換架構與SOPC系統其他組件完成數據交換和控制。FPGA內部構件的圖像信號處理單元完成對數字圖像信號的預處理、中值濾波除噪、Sobel邊緣檢測等任務，其處理結果作為Nios II進行車道偏離檢測的依據。
外圍存儲器件SDRAM、FLASH、SRAM，SDRAM用以存儲圖像信息，FLASH用以存儲程序以及系統參數配置，SRAMN以存儲軟件暫存數據：系統以按鍵、LCD作為人機接口。
附加邏揖完成系統的其他輔助任務。