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5. 无人车视觉巡线：赛道识别、速度控制和路径纠偏

共计 30 章节

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无人车视觉巡线的应用背景 · 课程目标 · 整体技术框架与学习路径

课程导入无人车视觉巡线的…

图像采集 · 颜色空间（RGB/HSV） · 图像预处理（灰度化

视觉基础图像采集

赛道识别入门

如何从图像中提取赛道区域 · 常见赛道颜色（白 · 黄

赛道识别入门如何从图像

透视变换与鸟瞰图

如何将前视图像转换为俯视图 · 便于赛道线检测与路径规划

透视变换鸟瞰图

边缘检测与车道线提取

Canny边缘检测 · 霍夫变换等经典方法在赛道线识别中的应…

边缘检测车道线提取

基于颜色分割的赛道识别

使用HSV颜色空间进行赛道颜色分割 · 处理光照变化和阴影干扰

基于颜色分割的赛…HSV

赛道中线提取

基于二值图像计算赛道中线 · 包括扫描线法 · 重心法

赛道线提取

赛道曲率估计

通过多项式拟合（二次/三次）计算赛道… · 为速度控制提供依据

赛道曲率估计通过多项式拟合

速度控制基础

PID控制原理 · 比例 · 积分

速度控制基础PID

速度控制策略

根据赛道曲率 · 直道/弯道 · 赛道宽度动态调整目标速度

速度控制策略根据赛道曲率

路径纠偏基础

横向偏差与航向偏差的定义 · 如何利用偏差进行转向控制

路径纠偏基础横向偏差

PID路径纠偏

基于横向偏差的PD/PID控制器设计 · 实现平滑转向

PID路径纠偏

纯跟踪算法

基于预瞄点的路径跟踪方法 · 在视觉巡线中的应用与参数调整

纯跟踪算法基于预瞄点的路径…

基于前轮中心与参考路径的横向误差控制 · 与纯跟踪的对比

模型预测控制（MPC）入门

MPC在路径跟踪中的基本原理与简化应…

MPC模型预测控制

视觉巡线系统集成

摄像头标定 · 图像处理 · 路径规划

视觉巡线系统集成摄像头标定

搭建简易赛道环境 · 实现基于颜色分割的赛道识别与中线提取

实战项目1搭建简易赛道环境

在仿真环境（如Gazebo · Webots）中实现视觉巡线 · 并调试PID参数

实战项目2Gazebo

在实体无人车上部署视觉巡线算法 · 处理实际光照与地面材质变化

实战项目3实体无人车上部署…

设计S形弯道和急弯赛道 · 优化速度控制与路径纠偏策略

实战项目4设计S形弯道

光照变化导致赛道识别失败 · 如何通过自适应阈值和图像增强解决

常见问题1光照变化导致赛道…

赛道线断裂或模糊 · 如何利用形态学操作和曲线拟合进行修复

常见问题2赛道线断裂或模糊

PID参数整定困难 · 如何通过系统化调参方法和仿真测试快速…

常见问题3PID

高速行驶时振荡或冲出赛道 · 如何平衡速度与稳定性

常见问题4高速行驶时振荡或…

图像处理帧率提升 · 算法轻量化 · 在嵌入式平台（如树莓派

性能优化图像处理帧率提升

多传感器融合

视觉与IMU · 编码器融合 · 提高巡线鲁棒性

多传感器融合IMU

深度学习视觉巡线

基于CNN的端到端驾驶或语义分割赛道… · 与传统方法的对比

深度学习视觉巡线CNN

完成一个完整赛道（含直道 · 弯道 · 交叉口）的视觉巡线任务

综合实战完成一个完整赛道

核心知识点回顾 · 常见错误总结 · 进阶学习方向与资源推荐

课程总结核心知识点回顾

设计一个综合项目 · 要求实现赛道识别 · 速度控制和路径纠偏

结课考核设计一个综合项目