随着我国公路里程不断增长、汽车保有量不断增加、道路交通基础设施不断完善,促进了经济发展,为人们出行带来极大方便。然而,快速发展的道路交通给我国带来巨大经济效益的同时也带来了大量的交通事故,其中雨、雾和夜间低照度等恶劣气候环境是重要原因之一。因此本文针对雨、雾和夜间低照度不利行车环境,构建人-车-路协同安全预警系统,建立了车辆在不利行车环境中行驶的事前预防、事中避免和事后道路设施优化完善的交通体系。首先,从人为因素、车辆因素和环境因素三个方面讨论道路交通事故产生的原因,重点分析雨、雾和夜间低照度环境对安全行车的影响,根据三种环境特点,设计车路协同预警系统。其次,车路协同预警系统包括环境信息采集与传输模块、预警系统控制中心和多功能预警APP,三个模块依次实现雨雾信息采集、储存和推送。环境信息采集与传输模块依托分布在道路两旁的SWS系列能见度天气现象仪实时获取当地天气状态和能见度等信息,并通过无线通信方式周期性传送至预警控制中心;预警控制中心对传送过来的信息进行解析、储存和管理,并将预警信息推送至驾驶员手中的安装有预警APP的Android移动手机里;预警APP根据手机GPS定位信息确定车辆行驶方向和离雨雾区的距离,对即将进入雨雾区的驾驶员进行文本信息和语音预警提醒,警示驾驶员降低车速或尽快驶离该区域;对已经进入雨、雾或低照度环境的车辆,驾驶员可以根据需要,利用多功能预警APP的实时去雾和低照度增强功能获得清晰视野,提高驾驶员行车安全性。最后,细化实现各模块功能。在预警APP模块视频低照度增强功能实现中,首先探讨了基于灰度等级映射低照度增强的实质,介绍了基于线性函数、对数函数和幂函数等传统灰度等级映射低照度增强的优劣,提出了基于圆弧映射和自适应灰度等级映射的低照度增强算法。基于圆弧映射的增强算法映射函数实质是1/4圆弧曲线,因其曲线的光滑平整性,在增强低照度图像的同时,有效防止过度增强;基于自适应灰度等级映射实质是利用每幅图像独特的直方图特征,结合圆弧曲线特点,自适应确定映射曲线因而能自适应增强图像。然后将两种算法用C++编译,写进预警APP中。最后,为进一步增强预警APP对复杂环境的适应性,对夜间去雾算法进行了探索性研究,提出了基于非物理模型夜间图像去雾算法,并取得了不错的去雾效果。对搭建好的车路协同预警系统进行实验,结果表明:整个系统能获取当地监测点天气以及能见度等信息,并推送至即将进入雨雾区的车辆驾驶员的移动客户端中,进行预警提示。此外,通过预警APP的去雾和低照度增强功能为驾驶员提供清晰视野,保障汽车安全行驶。