專利名稱：一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車主動(dòng)安全駕駛領(lǐng)域，具體是基于立體視覺圖像處理的車輛行駛應(yīng)急處理裝置及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
汽車技術(shù)的發(fā)展給交通運(yùn)輸和人們的生活帶來了便利，但公路交通事故的發(fā)生給人民生命財(cái)產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)造成了巨大的損失。為了解決車輛交通的負(fù)面影響，人們積極尋求采用高新技術(shù)來提高車輛性能，作為智能交通系統(tǒng)(ITS)的組成部分，車輛安全輔助系統(tǒng)、先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)以及自動(dòng)車輛駕駛系統(tǒng)成為了當(dāng)前研究的重點(diǎn)。先進(jìn)的車輛系統(tǒng) (Advanced Vehicle System)是指借助車載設(shè)備及路測、路面的電子設(shè)備來檢測周圍行駛環(huán)境的變化情況，進(jìn)行部分或完全的自動(dòng)駕駛控制以達(dá)到行車安全和增加道路通行能力的目的。目前，在探測道路障礙物的技術(shù)中，主要有激光雷達(dá)測距、微波雷達(dá)測距、超聲波測距、夜間紅外測距和視覺測距。激光雷達(dá)探測距離遠(yuǎn)、精度高，但受云、雨、霧等惡劣天氣影響較大，且成本較高。微波雷達(dá)性能穩(wěn)定，受天氣影響較小，但易受電磁干擾。超聲波探測原理簡單、成本低，受天氣影響大，適合近距離探測，常用于倒車防撞系統(tǒng)。紅外探測一般只適合在夜間使用。視覺探測又可分為單目視覺探測和立體視覺探測，視覺成像設(shè)備尺寸小、功耗低、獲取信息量大，有利于后續(xù)信號(hào)處理，單目視覺可以檢測車道信息，但無法準(zhǔn)確確定與前方被測物體的距離，立體視覺系統(tǒng)可以獲取道路場景及場景內(nèi)物體的深度信息， 結(jié)合自動(dòng)光圈和自動(dòng)白平衡技術(shù)，可以在夜間、隧道等可視程度較低的情況下使用，因此， 立體視覺在車輛運(yùn)行場景探測及車輛安全駕駛領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。DSP (Digital Signal ftOcessor，數(shù)字信號(hào)處理器)芯片是專門為快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法而設(shè)計(jì)的、具有特殊的結(jié)構(gòu)的微處理器，以其作為核心處理器的立體視覺控制系統(tǒng)，能夠滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和體積的要求，適用于各種便攜、移動(dòng)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)處理單元。DSP芯片本身的結(jié)構(gòu)特性和特點(diǎn)，使其在數(shù)據(jù)處理方面比通用CPU具有更大優(yōu)勢，如采用哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、硬件乘法器和特殊的DSP指令。通過提高DSP芯片的硬件能力和算法的執(zhí)行效率，能夠在提升產(chǎn)品整體性能的同時(shí)，降低能源消耗和產(chǎn)品成本，對(duì)用戶產(chǎn)生更大的吸引力。車輛運(yùn)行場景中道路狀況信息的獲取對(duì)于駕駛員極為重要，有關(guān)資料研究表明， 若在交通事故發(fā)生前1秒鐘給駕駛員發(fā)出警報(bào)，則可避免90%的交通事故。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方道路的障礙及危險(xiǎn)信息，對(duì)于避免或減少交通事故的損失，挽救人員生命，具有重要意義。同時(shí)，車輛本身的機(jī)械或電路的故障也是引發(fā)交通事故的重要原因，因此，需要車輛迅速及時(shí)地感知到故障信息，降低車速，以避免事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)背景技術(shù)中存在的問題，提供一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置及方法，輔助駕駛員實(shí)現(xiàn)道路安全駕駛。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置，包括雙目視覺攝像單元、車載總線接口電路、中央處理單元、車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路；其中，
所述雙目視覺攝像單元用于獲取車輛前方道路的兩路視覺圖像信息，并將其傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?br> 所述車載總線接口電路用于將車輛內(nèi)部傳感器采集得到的車輛狀態(tài)信息傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?br> 所述中央處理單元對(duì)所述視覺圖像信息進(jìn)行處理后判斷車輛行進(jìn)方向是否存在障礙物，以及根據(jù)車輛狀態(tài)信息判斷車輛是否存在故障；當(dāng)車輛行進(jìn)方向存在障礙物或車輛存在故障時(shí)，向車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)及聲光告警電路發(fā)出控制信號(hào)；
所述車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)用于根據(jù)中央處理單元的控制信號(hào)，將汽車制動(dòng)； 所述聲光告警電路用于接收中央處理單元輸出的控制信號(hào)，發(fā)出聲、光告警信息。進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置，所述雙目視覺攝像單元包括兩臺(tái)相同型號(hào)的CCD數(shù)字彩色攝像機(jī)、數(shù)字視頻輸出接口 ；其中兩臺(tái)CCD數(shù)字彩色攝像機(jī)分別獲取車輛前方道路的視覺圖像信息，然后通過數(shù)字視頻輸出接口發(fā)送至中央處理單元融合成立體視覺圖像信息。進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置，所述中央處理單元包括數(shù)字視頻輸入接口、DSP中央處理器、存儲(chǔ)器、車輛傳感器總線接口、車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)接口和告警信息輸出接口 ；其中，
所述數(shù)字視頻輸入接口用于將兩路視覺圖像信息傳輸至DSP中央處理器； 所述DSP中央處理器用于處理所述視覺圖像信息，然后與存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的安全行車道路模型進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算車輛行進(jìn)方向是否存在障礙物；
所述車輛傳感器總線接口用于傳輸車輛內(nèi)部傳感器采集得到的車輛狀態(tài)信息； 所述DSP中央處理器分別通過車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)接口和告警信息輸出接口向車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路發(fā)送控制信號(hào)。進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置，所述車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)包括節(jié)氣門執(zhí)行器和制動(dòng)執(zhí)行器，以及節(jié)氣門位置傳感器、制動(dòng)壓力傳感器；其中，節(jié)氣門執(zhí)行器通過直流電機(jī)和第一拉線連接發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門體；制動(dòng)執(zhí)行器通過直流電機(jī)和第二拉線連接制動(dòng)踏板，所述節(jié)氣門位置傳感器和制動(dòng)壓力傳感器分別將節(jié)氣門位置信號(hào)、 制動(dòng)壓力信號(hào)反饋到中央處理單元。一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置的工作方法，包括安裝調(diào)試步驟、應(yīng)急情況識(shí)別處理步驟；
其中安裝調(diào)試步驟如下
步驟1 將雙目視覺攝像單元采用標(biāo)準(zhǔn)立體相機(jī)布局，安裝于車輛頂部或擋風(fēng)玻璃后面，用于拍攝前方道路圖像；
步驟2 安裝制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路，并將雙目視覺攝像單元、車載總線接口電路、車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路連接到中央處理單元；
步驟3 確定CCD數(shù)字彩色攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)以及徑向畸變系數(shù)k ；步驟4 確定道路平面方程Sr ；
步驟5:計(jì)算安全距離Ds:
權(quán)利要求
1.一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置，其特征在于包括雙目視覺攝像單元、車載總線接口電路、中央處理單元、車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路；其中，所述雙目視覺攝像單元用于獲取車輛前方道路的兩路視覺圖像信息，并將其傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?；所述車載總線接口電路用于將車輛內(nèi)部傳感器采集得到的車輛狀態(tài)信息傳輸?shù)街醒胩幚韱卧?；所述中央處理單元?duì)所述視覺圖像信息進(jìn)行處理后判斷車輛行進(jìn)方向是否存在障礙物，以及根據(jù)車輛狀態(tài)信息判斷車輛是否存在故障；當(dāng)車輛行進(jìn)方向存在障礙物或車輛存在故障時(shí)，向車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)及聲光告警電路發(fā)出控制信號(hào)；所述車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)用于根據(jù)中央處理單元的控制信號(hào)，將汽車制動(dòng)； 所述聲光告警電路用于接收中央處理單元輸出的控制信號(hào)，發(fā)出聲、光告警信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置，其特征在于 所述雙目視覺攝像單元包括兩臺(tái)相同型號(hào)的CCD數(shù)字彩色攝像機(jī)、數(shù)字視頻輸出接口 ；其中兩臺(tái)CCD數(shù)字彩色攝像機(jī)分別獲取車輛前方道路的視覺圖像信息，然后通過數(shù)字視頻輸出接口發(fā)送至中央處理單元融合成立體視覺圖像信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置，其特征在于 所述中央處理單元包括數(shù)字視頻輸入接口、DSP中央處理器、存儲(chǔ)器、車輛傳感器總線接口、 車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)接口和告警信息輸出接口 ；其中，所述數(shù)字視頻輸入接口用于將兩路視覺圖像信息傳輸至DSP中央處理器； 所述DSP中央處理器用于處理所述視覺圖像信息，然后與存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的安全行車道路模型進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算車輛行進(jìn)方向是否存在障礙物；所述車輛傳感器總線接口用于傳輸車輛內(nèi)部傳感器采集得到的車輛狀態(tài)信息； 所述DSP中央處理器分別通過車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)接口和告警信息輸出接口向車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路發(fā)送控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置，其特征在于 所述車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)包括節(jié)氣門執(zhí)行器和制動(dòng)執(zhí)行器，以及節(jié)氣門位置傳感器、制動(dòng)壓力傳感器；其中，節(jié)氣門執(zhí)行器通過直流電機(jī)和第一拉線連接發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門體；制動(dòng)執(zhí)行器通過直流電機(jī)和第二拉線連接制動(dòng)踏板，所述節(jié)氣門位置傳感器和制動(dòng)壓力傳感器分別將節(jié)氣門位置信號(hào)、制動(dòng)壓力信號(hào)反饋到中央處理單元。
5.一種如權(quán)利要求1所述的基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置的工作方法，其特征在于，包括安裝調(diào)試步驟、應(yīng)急情況識(shí)別處理步驟；其中安裝調(diào)試步驟如下步驟1 將雙目視覺攝像單元采用標(biāo)準(zhǔn)立體相機(jī)布局，安裝于車輛頂部或擋風(fēng)玻璃后面，用于拍攝前方道路圖像；步驟2 安裝制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路，并將雙目視覺攝像單元、車載總線接口電路、車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路連接到中央處理單元；步驟3 確定CCD數(shù)字彩色攝像機(jī)的內(nèi)部和外部參數(shù)以及徑向畸變系數(shù)左； 步驟4 確定道路平面方程民； 步驟5:計(jì)算安全距離Ds:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于立體視覺的車輛行駛應(yīng)急處理裝置及方法，包括雙目視覺攝像單元、車載總線接口、中央處理單元、車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光告警電路。其利用雙目視覺攝像機(jī)獲取車輛前方道路圖像，采用基于DSP的中央處理單元，實(shí)時(shí)快速計(jì)算視覺圖像，獲得三維道路場景，與系統(tǒng)建立的安全行車道路模型進(jìn)行比較，判斷車輛行進(jìn)方向是否存在障礙或者危險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，啟動(dòng)車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)，降低車速，并向駕駛員發(fā)出聲光告警。同時(shí)，中央處理單元通過車內(nèi)總線連接車輛傳感器，檢測車輛狀態(tài)，當(dāng)車輛本身發(fā)生機(jī)械或者電路故障時(shí)，啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，降低車速，發(fā)出聲光告警。該裝置可安裝于普通機(jī)動(dòng)車輛，以避免事故發(fā)生或減少事故損失，提高行車安全性能。
文檔編號(hào)B60Q5/00GK102390370SQ201110327030
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者張麗麗, 徐淑芳, 楊會(huì)杰, 沈潔, 王慧斌, 董欣 申請(qǐng)人:河海大學(xué)