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随着社会经济的不断发展,人均汽车拥有量随之增加。因此,交通拥挤、交通阻塞等问题日益严重。优先发展公交专用车道可以在一定程度上缓解交通压力。但是社会车辆非法占用公交专用车道又成为了一个新的交通问题。视频图像监控技术结合了图像处理、计算机技术和人工智能等多学科的先进技术。将其应用于交通监控管理中,既可以节省人力,也能够提高交通监管的效率。因此,设计一个公交专用车道视频图像监控系统具有重要的现实意义。基于FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)的系统设计,可以充分利用FPGA并行性的特点,达到高速图像处理的要求。同时使用SOPC(System On a Programmable Chip,可编程片上系统)技术可以使设计更为灵活。本文设计了一个基于FPGA的公交专用车道视频图像监控系统,采用Digilent公司的Genesys开发板作为硬件平台,配合CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补氧化金属半导体)图像传感器对道路环境进行实时监控,使用VGA(Video Graphic Array,显示绘图阵列)显示器对所监控的环境进行显示。如果有社会车辆驶入到公交专用车道时,则在显示器上用矩形框标示出非法入侵车辆,以提示监控人员进行处理。整个系统共分为图像采集、图像缓存、图像处理和图像显示四个模块。系统采用了软硬件协同设计的方式进行实现,其中图像采集、图像缓存和图像显示三个模块用Verilog硬件描述语言进行编写,图像处理模块通过搭建SOPC利用MicroBlaze软核处理器实现。图像处理模块实现了本系统的主要算法。首先,采用基于背景提取的二值转换算法,将图像转换为二值图像,再进行腐蚀、膨胀和边缘检测,然后应用改进的Hough变换对车道进行识别。之后采用图像归一化和模板匹配等算法判断该车道是否为公交专用车道。最后检测公交专用车道范围内是否有社会车辆驶入。在车辆检测部分,先用线段编码分割算法对车辆位置进行初次提取,再采用边缘检测对车辆位置进行的二次提取,最后用矩形框将其标示。经过反复的调试和改进,本系统能够准确地检测出车道和车辆的位置。