近年来,随着高速公路里程数迅速增加和汽车保有量的持续增长,致使发生在高速公路上的交通事故的数量也在急剧的升高,造成很多的人员伤亡和巨大的经济损失。防撞预警系统(Collision Warning System,CWS)作为汽车主动安全技术之一,其主要目的是在危险情况下及时提醒驾驶员,使驾驶员有足够的反应时间来避免即将发生的交通事故。该技术的研究日益受到国内外学者的关注。本文在以视觉传感器作为获取前方车辆信息的基础上,阅读大量国内外文献,构建了防撞预警系统,并在以下的四个方面做了进一步研究:(1)建立高速公路临界安全车距模型。本文在考虑到前后车的相对速度对临界安全距离影响的情况下分析车辆的制动过程,并研究不同路况下最大制动减速度的变化,同时对驾驶员反应时间、制动协调时间和减速度增长时间做了合理设置,最后在以上分析的基础上建立高速公路临界安全车距模型。(2)改进车辆检测方法。在分析前人多特征融合的单目视觉车辆检测方法的基础上,提出了一种利用水平边缘对称性特征和路面消失点特征确定感兴趣区域的方法。在感兴趣区域内,利用车底阴影特征确定车辆候选区域;再利用车辆垂直边缘对称性特征去除虚假的车辆候选区域。实验结果表明该方法有效提高实时性同时也保证了检测精度。(3)提出一种利用单目视觉测量距离的方法。本文通过分析车载坐标系与计算机帧存坐标系的关系,推导出计算视觉距离的公式。依据此公式,再根据标定出的摄像机内参和实际场景试验中得到的外参,计算出视觉距离,并分析视觉距离与实际距离的误差,试验结果表明误差在允许范围内,证明此距离测量方法可以满足预警系统的要求。(4)验证防撞预警系统的有效性。为了对本文设计开发的防撞预警系统有效性进行验证,在宁杭高速公路上进行了防撞预警系统的实时试验,结果表明本系统具有良好的可靠性。