本發(fā)明涉及一種交通安全預(yù)警系統(tǒng)，具體涉及一種圖像處理實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著車輛數(shù)量的不斷增加，交通安全在日常生活中變得越來越重要，因此汽車危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)變得非常重要，現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用激光測(cè)距儀進(jìn)行距離感應(yīng)和預(yù)警，但專業(yè)級(jí)高精度三維激光測(cè)距儀價(jià)格昂貴，并且不適用于普通車輛識(shí)別車型、測(cè)距、預(yù)警；而普通大眾適用的激光測(cè)距儀精度不高，干擾因素很多，數(shù)據(jù)不可靠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉、精確度較高的預(yù)警系統(tǒng)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種圖像處理實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案為：一種圖像處理實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)，包括以下模塊，用于監(jiān)測(cè)周圍車輛運(yùn)行狀態(tài)及形狀的感測(cè)模塊；用于根據(jù)感測(cè)模塊監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行計(jì)算的處理模塊；用于根據(jù)處理模塊所得出結(jié)果進(jìn)行警示的報(bào)警模塊；用于對(duì)感測(cè)模塊、處理模塊和報(bào)警模塊提供電力供應(yīng)的電源模塊；

感測(cè)模塊包括攝像頭和激光測(cè)距儀，感測(cè)模塊內(nèi)設(shè)有定時(shí)發(fā)送單元；

處理模塊包括，用于對(duì)周圍車輛圖像進(jìn)行邊緣化處理的圖像邊緣化處理單元；用于計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)邊緣化圖像面積占比變化趨勢(shì)的面積計(jì)算單元；用于與速率計(jì)算單元同步得出本體車輛與周圍車輛相對(duì)距離變化趨勢(shì)的間距計(jì)算單元；用于將面積計(jì)算單元與間距計(jì)算單元得出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出周圍車輛單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)速率的速率計(jì)算單元；用于與本體車輛速度進(jìn)行對(duì)比得出相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速率對(duì)比單元；用于根據(jù)速率計(jì)算單元與速率對(duì)比單元得出結(jié)果對(duì)危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行預(yù)算的危險(xiǎn)預(yù)算單元；用于存儲(chǔ)車型及各類車型信息的存儲(chǔ)單元；用于對(duì)邊緣化處理后的圖片與存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)信息的進(jìn)行匹配的模型匹配單元。

優(yōu)選地，報(bào)警模塊為揚(yáng)聲器，處理模塊內(nèi)設(shè)有將危險(xiǎn)預(yù)算單元結(jié)果發(fā)送至報(bào)警模塊的語音驅(qū)動(dòng)單元。

優(yōu)選地，本裝置設(shè)置在汽車上，若干感測(cè)模塊對(duì)應(yīng)設(shè)置在汽車周圍。激光測(cè)距儀包括激光發(fā)射端、激光接收端。

優(yōu)選地，存儲(chǔ)單元內(nèi)設(shè)有針對(duì)感測(cè)模塊的監(jiān)測(cè)圖像的圖像存儲(chǔ)分區(qū)；處理模塊中設(shè)有針對(duì)圖像存儲(chǔ)分區(qū)的定時(shí)清理單元。

一種圖像處理實(shí)時(shí)預(yù)警方法，包括以下步驟，

a.通過感測(cè)模塊對(duì)周圍車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將感測(cè)模塊所監(jiān)測(cè)到的圖像及距離信息定時(shí)傳輸至處理模塊；

b.圖像邊緣化處理單元對(duì)接收到的圖像信息進(jìn)行邊緣化處理，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)邊緣化圖像相對(duì)圖像總面積占比大小的變化趨勢(shì)，并根據(jù)感測(cè)模塊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同步得出本體車輛與周圍車輛的相對(duì)間距變化趨勢(shì)；

c.設(shè)置存儲(chǔ)車型及各類車型信息的數(shù)據(jù)庫，將邊緣化圖像得出的圖形與數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比得出周圍車輛所屬類型；

d.根據(jù)面積占變化趨勢(shì)與間距變化趨勢(shì)通過運(yùn)算得出周圍車輛單位時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速率；

e.導(dǎo)入本體車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，結(jié)合步驟d所得出的本體與周圍車輛單位時(shí)間內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行危險(xiǎn)系數(shù)及按照當(dāng)前狀態(tài)運(yùn)動(dòng)可能發(fā)生的結(jié)果進(jìn)行預(yù)算；

f.將危險(xiǎn)系數(shù)及可能發(fā)生的結(jié)果發(fā)送至報(bào)警模塊。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)庫內(nèi)設(shè)有針對(duì)感測(cè)模塊的監(jiān)測(cè)圖像的圖像存儲(chǔ)分區(qū)；對(duì)圖像存儲(chǔ)分區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)的圖片進(jìn)行定時(shí)清理。

優(yōu)選地，將本方法用于車輛預(yù)警，報(bào)警模塊為揚(yáng)聲器。

進(jìn)一步地，定時(shí)發(fā)送單元定時(shí)將監(jiān)測(cè)到的距離信息與圖像信息進(jìn)行傳輸，當(dāng)發(fā)現(xiàn)周圍車輛與本體車輛距離小到一個(gè)固定值時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并傳輸。

進(jìn)一步地，存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有基本車型的各個(gè)角度的模型，包括二輪、三輪、四輪的車頭、車尾、斜視模型等；除此之外，包含有對(duì)應(yīng)各車輛類型性能參數(shù)，比如動(dòng)力性能參數(shù)(最高車速、制動(dòng)時(shí)間等)、結(jié)構(gòu)參數(shù)(車寬、車長等)。

進(jìn)一步地，感測(cè)模塊設(shè)置在車輛室內(nèi)能看清周圍的地方，或者感測(cè)模塊設(shè)在車輛的外側(cè)四周，一般為避雨的車沿下，安裝區(qū)域?yàn)槿搜鄣拿c(diǎn)，比如車后、車左右兩側(cè)等。

有益技術(shù)效果：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過對(duì)周圍車輛的圖像變化趨勢(shì)及相對(duì)距離變化得出該車的速度，導(dǎo)入本體車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過計(jì)算得出周圍車輛的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；將監(jiān)測(cè)到的周圍車輛與存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的各種車輛信息進(jìn)行比對(duì)確定該周圍車輛的性能，通過運(yùn)算得出該車是否對(duì)本體車輛有危險(xiǎn)，通過警示模塊將警示信息進(jìn)行播放，有效提醒駕駛員注意駕駛盲區(qū)車輛，避免發(fā)生意外交通事故。

附圖說明

圖1為本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖2為本系統(tǒng)模塊簡(jiǎn)圖；

圖3為本發(fā)明操作流程簡(jiǎn)圖。

圖例說明：

設(shè)置本系統(tǒng)的本體車輛1

周圍車輛2

感測(cè)模塊3

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一一種圖像處理實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)，參見圖1-3：包括以下模塊，用于監(jiān)測(cè)周圍車輛運(yùn)行狀態(tài)及形狀的感測(cè)模塊；用于根據(jù)感測(cè)模塊監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行計(jì)算的處理模塊；用于根據(jù)處理模塊所得出結(jié)果進(jìn)行警示的報(bào)警模塊；用于對(duì)感測(cè)模塊、處理模塊和報(bào)警模塊提供電力供應(yīng)的電源模塊；

所述感測(cè)模塊包括攝像頭和激光測(cè)距儀，感測(cè)模塊內(nèi)設(shè)有定時(shí)發(fā)送單元；

所述處理模塊包括，用于對(duì)周圍車輛圖像進(jìn)行邊緣化處理的圖像邊緣化處理單元；用于計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)邊緣化圖像面積占比變化趨勢(shì)的面積計(jì)算單元；

用于與速率計(jì)算單元同步得出本體車輛與周圍車輛相對(duì)距離變化趨勢(shì)的間距計(jì)算單元；用于將面積計(jì)算單元與間距計(jì)算單元得出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出周圍車輛單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)速率的速率計(jì)算單元；用于與本體車輛速度進(jìn)行對(duì)比得出相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速率對(duì)比單元；用于根據(jù)速率計(jì)算單元與速率對(duì)比單元得出結(jié)果對(duì)危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行預(yù)算的危險(xiǎn)預(yù)算單元；用于存儲(chǔ)車型及各類車型信息的存儲(chǔ)單元；

用于對(duì)邊緣化處理后的圖片與存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)信息的進(jìn)行匹配的模型匹配單元。

進(jìn)一步地，定時(shí)發(fā)送單元定時(shí)將監(jiān)測(cè)到的距離信息與圖像信息進(jìn)行傳輸，當(dāng)發(fā)現(xiàn)周圍車輛與本體車輛距離小到一個(gè)固定值時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并傳輸。

進(jìn)一步地，存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有基本車型的各個(gè)角度的模型，包括二輪、三輪、四輪的車頭、車尾、斜視模型等；除此之外，包含有對(duì)應(yīng)各車輛類型性能參數(shù)，比如動(dòng)力性能參數(shù)(最高車速、制動(dòng)時(shí)間等)、結(jié)構(gòu)參數(shù)(車寬、車長等)。

進(jìn)一步地，感測(cè)模塊設(shè)置在室內(nèi)能看清周圍的地方，或者感測(cè)模塊設(shè)在車的外側(cè)四周，一般為避雨的車沿下，安裝區(qū)域?yàn)槿搜鄣拿c(diǎn)，比如車后、車左右兩側(cè)等。

圖像邊緣處理單元對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)及提取，包括以下步驟：首先采用高斯函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行濾波得到一個(gè)已平滑數(shù)據(jù)陣列，進(jìn)行梯度計(jì)算，當(dāng)知道了梯度的方向后，可以將邊緣方向以45°劃分八個(gè)方向，通過梯度方向，可以找到這個(gè)像素梯度方向的鄰接像素。為了確保邊緣定位準(zhǔn)確，并且保持單一相應(yīng)，對(duì)梯度幅值圖像中的屋脊帶進(jìn)行細(xì)化，保留幅值局部變化最大的點(diǎn)，在非極大抑制過程中，對(duì)于圖像的每一個(gè)點(diǎn)以及上一步中得到的梯度方向，將其與梯度方向上的值進(jìn)行比較，如果小于，說明該點(diǎn)不是局部最大值，則將對(duì)應(yīng)的邊緣表示為0，即該點(diǎn)不是邊緣點(diǎn)。設(shè)定雙閾值方法檢測(cè)和連接邊緣需要的低閾值和高閾值，對(duì)梯度圖像進(jìn)行雙閾值化處理，梯度幅值大于高閾值的是邊緣，梯度幅值小于低閾值的不是邊緣，梯度幅值介于兩者之間的，判斷該像素的八領(lǐng)域像素中是否存在大于高閾值的邊緣像素，若存在則它是邊緣像素，否則不是，確定一邊緣點(diǎn)后，不斷搜索跟蹤邊緣，邊緣點(diǎn)連接起來后；將整個(gè)圖像的邊緣提取，通過提取的邊緣化對(duì)圖像信息中的圖像進(jìn)行劃分，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物與背景的分割。

模型匹配單元將已邊緣化處理的圖像進(jìn)行車輛類型的識(shí)別，具體步驟包括：對(duì)車輛圖像經(jīng)過處理后能得到車輛對(duì)外邊界，顯示了車輛的形狀，呈一條封閉曲線。對(duì)一條封閉曲線按相等間隔取n個(gè)采樣點(diǎn)，得到坐標(biāo)序列，該坐標(biāo)序列是周期函數(shù)，以曲線的周長為周期。在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行快速離散傅里葉變換，車輛的運(yùn)動(dòng)和攝像頭的視場(chǎng)會(huì)造成上述曲線的平移、放大和fft起始點(diǎn)的變化，因此需要提取曲線不隨上述因素變化的參數(shù)。結(jié)合存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，當(dāng)離散度趨近于0時(shí)，表示兩輛車形狀基本一致；離散度越大，說明車輛形狀的差異越大。

面積計(jì)算單元計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)每幀圖像已邊緣化處理的周圍車輛圖像的面積x在整張圖像面積y中所占的面積比，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)該單位時(shí)間內(nèi)該面積比f(x,y)，分析該面積比f(x,y)的大小變化趨勢(shì)f’(x,y)。

間距計(jì)算單元統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)的車距數(shù)據(jù)g(z)，分析該車距數(shù)據(jù)的大小變化趨勢(shì)g’(z)。

速率計(jì)算單元用于得到周圍車輛與本體車輛的相對(duì)速率，比較該面積比的大小變化趨勢(shì)f’(x,y)和該車距數(shù)據(jù)的大小變化趨g’(z)，若兩者在單位時(shí)間內(nèi)相差在0～10％以內(nèi)，則任取一值，求得在單位時(shí)間內(nèi)的速率值v。若兩者在單位時(shí)間內(nèi)相差超過10％以內(nèi)，取兩者的平均值v＝[f’(x,y)+g’(z)]/2，求得在單位時(shí)間內(nèi)的速率值v；

速率對(duì)比單元用于得到周圍車輛的速度，導(dǎo)入本車在該單位時(shí)間內(nèi)的速度值f(v)，若v值大于1，則表示對(duì)方為靠近,且速率為v1＝f(v)+v值，方向按具體感測(cè)模塊布置的位置而定。若v值小于1，則表示對(duì)方為遠(yuǎn)離,且速率為v2＝f(v)-v值，方向按具體感測(cè)模塊布置的位置而定。若v值等于1，則表示b車與a車速度相同。

危險(xiǎn)預(yù)算單元結(jié)合模型匹配單元對(duì)比成功的車型的性能參數(shù)與監(jiān)測(cè)到的該車的速率、該車的行駛方向，計(jì)算得到剎車距離，將該剎車距離與該速度對(duì)應(yīng)的正常車距進(jìn)行對(duì)比，以及計(jì)算按照此速度行駛未來多長時(shí)間內(nèi)可能發(fā)生事故等數(shù)據(jù)結(jié)果。將有可能發(fā)生事故的計(jì)算結(jié)果、與本車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合進(jìn)行語音播報(bào)預(yù)警。計(jì)算結(jié)果包括：車輛類型、與本車行駛方向、車速、預(yù)計(jì)按該車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能發(fā)生的事故。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過對(duì)周圍車輛的圖像變化趨勢(shì)及相對(duì)距離變化得出該車的速率值，引入本體車輛的速率，通過計(jì)算得出周圍車輛的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向；將監(jiān)測(cè)到的周圍車輛與存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的各種車輛信息進(jìn)行比對(duì)確定該周圍車輛的性能，通過運(yùn)算得出該車是否對(duì)本體車輛有危險(xiǎn)，通過警示模塊將警示信息進(jìn)行播放，有效提醒駕駛員注意駕駛盲區(qū)車輛，避免發(fā)生意外交通事故。

實(shí)施例二一種圖像處理實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)，參見圖1-3：包括以下模塊，用于監(jiān)測(cè)周圍車輛運(yùn)行狀態(tài)及形狀的感測(cè)模塊；用于根據(jù)感測(cè)模塊監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行計(jì)算的處理模塊；用于根據(jù)處理模塊所得出結(jié)果進(jìn)行警示的報(bào)警模塊；用于對(duì)感測(cè)模塊、處理模塊和報(bào)警模塊提供電力供應(yīng)的電源模塊；

所述感測(cè)模塊包括攝像頭和激光測(cè)距儀，感測(cè)模塊內(nèi)設(shè)有定時(shí)發(fā)送單元；

所述處理模塊包括，用于對(duì)周圍車輛圖像進(jìn)行邊緣化處理的圖像邊緣化處理單元；用于計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)邊緣化圖像面積占比變化趨勢(shì)的面積計(jì)算單元；

用于與速率計(jì)算單元同步得出本體車輛與周圍車輛相對(duì)距離變化趨勢(shì)的間距計(jì)算單元；用于將面積計(jì)算單元與間距計(jì)算單元得出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出周圍車輛單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)速率的速率計(jì)算單元；用于與本體車輛速度進(jìn)行對(duì)比得出相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速率對(duì)比單元；用于根據(jù)速率計(jì)算單元與速率對(duì)比單元得出結(jié)果對(duì)危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行預(yù)算的危險(xiǎn)預(yù)算單元；用于存儲(chǔ)車型及各類車型信息的存儲(chǔ)單元；用于對(duì)邊緣化處理后的圖片與存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)信息的進(jìn)行匹配的模型匹配單元。

報(bào)警模塊為揚(yáng)聲器，處理模塊內(nèi)設(shè)有將危險(xiǎn)預(yù)算單元結(jié)果發(fā)送至報(bào)警模塊的語音驅(qū)動(dòng)單元。

本裝置設(shè)置在汽車上，若干感測(cè)模塊對(duì)應(yīng)設(shè)置在汽車周圍。激光測(cè)距儀包括激光發(fā)射端、激光接收端。

存儲(chǔ)單元內(nèi)設(shè)有針對(duì)感測(cè)模塊的監(jiān)測(cè)圖像的圖像存儲(chǔ)分區(qū)；處理模塊中設(shè)有針對(duì)圖像存儲(chǔ)分區(qū)的定時(shí)清理單元。

定時(shí)發(fā)送單元定時(shí)將監(jiān)測(cè)到的距離信息與圖像信息進(jìn)行傳輸，當(dāng)發(fā)現(xiàn)周圍車輛與本體車輛距離小到一個(gè)固定值時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并傳輸。

存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有基本車型的各個(gè)角度的模型，包括二輪、三輪、四輪的車頭、車尾、斜視模型等；除此之外，包含有對(duì)應(yīng)各車輛類型性能參數(shù)，比如動(dòng)力性能參數(shù)(最高車速、制動(dòng)時(shí)間等)、結(jié)構(gòu)參數(shù)(車寬、車長等)。

感測(cè)模塊設(shè)置在室內(nèi)能看清周圍的地方，或者感測(cè)模塊設(shè)在車的外側(cè)四周，一般為避雨的車沿下，安裝區(qū)域?yàn)槿搜鄣拿c(diǎn)，比如車后、車左右兩側(cè)等。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過對(duì)周圍車輛的圖像變化趨勢(shì)及相對(duì)距離變化得出該車的速率值，引入本體車輛的速率，通過計(jì)算得出周圍車輛的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向；將監(jiān)測(cè)到的周圍車輛與存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的各種車輛信息進(jìn)行比對(duì)確定該周圍車輛的性能，通過運(yùn)算得出該車是否對(duì)本體車輛有危險(xiǎn)，通過警示模塊將警示信息進(jìn)行播放，有效提醒駕駛員注意駕駛盲區(qū)車輛，避免發(fā)生意外交通事故。

設(shè)置圖像存儲(chǔ)分區(qū)，能夠?qū)D像或錄像進(jìn)行保存，使本裝置具有行車距離儀的作用；設(shè)置定時(shí)清理單元，定時(shí)清理無用視頻或圖像，減少內(nèi)存占用率。

實(shí)施例三一種圖像處理實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)，參見圖1-3：包括以下模塊，用于監(jiān)測(cè)周圍車輛運(yùn)行狀態(tài)及形狀的感測(cè)模塊；

用于根據(jù)感測(cè)模塊監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行計(jì)算的處理模塊；

用于根據(jù)處理模塊所得出結(jié)果進(jìn)行警示的報(bào)警模塊；

用于對(duì)感測(cè)模塊、處理模塊和報(bào)警模塊提供電力供應(yīng)的電源模塊；

感測(cè)模塊包括攝像頭和激光測(cè)距儀，感測(cè)模塊內(nèi)設(shè)有定時(shí)發(fā)送單元；

處理模塊包括，

用于對(duì)周圍車輛圖像進(jìn)行邊緣化處理的圖像邊緣化處理單元；

用于計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)邊緣化圖像面積占比變化趨勢(shì)的面積計(jì)算單元；

用于與速率計(jì)算單元同步得出本體車輛與周圍車輛相對(duì)距離變化趨勢(shì)的間距計(jì)算單元；

用于將面積計(jì)算單元與間距計(jì)算單元得出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出周圍車輛單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)速率的速率計(jì)算單元；

用于與本體車輛速度進(jìn)行對(duì)比得出相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速率對(duì)比單元；

用于根據(jù)速率計(jì)算單元與速率對(duì)比單元得出結(jié)果對(duì)危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行預(yù)算的危險(xiǎn)預(yù)算單元；

用于存儲(chǔ)車型及各類車型信息的存儲(chǔ)單元；

用于對(duì)邊緣化處理后的圖片與存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)信息的進(jìn)行匹配的模型匹配單元。

報(bào)警模塊為揚(yáng)聲器，所述處理模塊內(nèi)設(shè)有將危險(xiǎn)預(yù)算單元結(jié)果發(fā)送至報(bào)警模塊的語音驅(qū)動(dòng)單元。

本裝置設(shè)置在汽車上，所述若干感測(cè)模塊對(duì)應(yīng)設(shè)置在汽車周圍。所述激光測(cè)距儀包括激光發(fā)射端、激光接收端。

存儲(chǔ)單元內(nèi)設(shè)有針對(duì)感測(cè)模塊的監(jiān)測(cè)圖像的圖像存儲(chǔ)分區(qū)；所述處理模塊中設(shè)有針對(duì)圖像存儲(chǔ)分區(qū)的定時(shí)清理單元。

一種圖像處理實(shí)時(shí)預(yù)警方法，包括一下步驟，

a.通過感測(cè)模塊對(duì)周圍車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將感測(cè)模塊所監(jiān)測(cè)到的圖像及距離信息定時(shí)傳輸至處理模塊；

b.圖像邊緣化處理單元對(duì)接收到的圖像信息進(jìn)行邊緣化處理，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)邊緣化圖像相對(duì)總面積占比大小的變化趨勢(shì)，并根據(jù)感測(cè)模塊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同步得出本體車輛與周圍車輛的相對(duì)間距變化趨勢(shì)；

c.設(shè)置存儲(chǔ)車型及各類車型速度的數(shù)據(jù)庫，將邊緣化圖像得出的圖形與數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比得出周圍車輛所屬類型；

d.根據(jù)面積占變化趨勢(shì)與間距變化趨勢(shì)通過運(yùn)算得出周圍車輛單位時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速率；

e.導(dǎo)入本體車輛運(yùn)動(dòng)，結(jié)合步驟d所得出的本體與周圍車輛單位時(shí)間內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行危險(xiǎn)系數(shù)及按照當(dāng)前狀態(tài)運(yùn)動(dòng)可能發(fā)生的結(jié)果進(jìn)行預(yù)算；

f.將危險(xiǎn)系數(shù)及可能發(fā)生的結(jié)果發(fā)送至報(bào)警模塊。

數(shù)據(jù)庫內(nèi)設(shè)有針對(duì)感測(cè)模塊的監(jiān)測(cè)圖像的圖像存儲(chǔ)分區(qū)；對(duì)圖像存儲(chǔ)分區(qū)內(nèi)存儲(chǔ)的圖片進(jìn)行定時(shí)清理。

將本方法用于車輛預(yù)警，所述報(bào)警模塊為揚(yáng)聲器。

定時(shí)發(fā)送單元定時(shí)將監(jiān)測(cè)到的距離信息與圖像信息進(jìn)行傳輸，當(dāng)發(fā)現(xiàn)周圍車輛與本體車輛距離小到一個(gè)固定值時(shí)，不間斷監(jiān)測(cè)并傳輸。

存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有基本車型的各個(gè)角度的模型，包括二輪、三輪、四輪的車頭、車尾、斜視模型等；除此之外，包含有對(duì)應(yīng)各車輛類型性能參數(shù)，比如動(dòng)力性能參數(shù)(最高車速、制動(dòng)時(shí)間等)、結(jié)構(gòu)參數(shù)(車寬、車長等)。

感測(cè)模塊設(shè)置在室內(nèi)能看清周圍的地方，或者感測(cè)模塊設(shè)在車的外側(cè)四周，一般為避雨的車沿下，安裝區(qū)域?yàn)槿搜鄣拿c(diǎn)，比如車后、車左右兩側(cè)等。

圖像邊緣化處理算法如下：其中所述圖像邊緣化處理單元對(duì)圖像信息的圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)及提??；

邊緣檢測(cè)及提取包括以下步驟：首先采用高斯函數(shù)作對(duì)圖像f(x，y)進(jìn)行濾波得到一個(gè)已平滑數(shù)據(jù)陣列：

s(x，y)＝f(x，y)*g(x，y，σ)

其中σ是高斯函數(shù)的散步參數(shù)，它反映平滑程度。

其次，進(jìn)行梯度計(jì)算，已平滑數(shù)據(jù)陣列s(x，y)的梯度可用2×2一階有限差分近似式來計(jì)算x與y偏導(dǎo)數(shù)的兩個(gè)陣列p(x，y)與q(x，y)。

在2×2正方形內(nèi)求有限差分的均值，計(jì)算在圖像中的同一點(diǎn)x和y的偏導(dǎo)數(shù)梯度，幅值和方位角分別如下式所示。

θ(x，y)＝arctan(q(x，y)/p(x，y))

式中，反正切函數(shù)含有兩個(gè)參量，計(jì)算結(jié)果是一個(gè)角度，取值方式為圓周范圍。

當(dāng)知道了梯度的方向θ(x，y)后，可以將邊緣方向以45°劃分八個(gè)方向，通過梯度方向，可以找到這個(gè)像素梯度方向的鄰接像素。

為了確保邊緣定位準(zhǔn)確，并且保持單一相應(yīng)，對(duì)梯度幅值圖像m(x，y)中的屋脊帶進(jìn)行細(xì)化，保留幅值局部變化最大的點(diǎn)，在非極大抑制過程中，對(duì)于圖像的每一個(gè)點(diǎn)m(x，y)以及上一步中得到的梯度方向，將其與梯度方向上的2個(gè)值進(jìn)行比較，如果m(x，y)小于梯度方向上的2個(gè)梯度幅值，說明該點(diǎn)不是局部最大值，則將m(x，y)對(duì)應(yīng)的邊緣表示為0，即該點(diǎn)不是邊緣點(diǎn)。

設(shè)定雙閾值方法檢測(cè)和連接邊緣需要的低閾值lth和高閾值hth，對(duì)梯度圖像進(jìn)行雙閾值化處理，梯度幅值大于高閾值hth的是邊緣，梯度幅值小于低閾值lth的不是邊緣，梯度幅值介于兩者之間的，判斷該像素的八領(lǐng)域像素中是否存在大于高閾值hth的邊緣像素，若存在則它是邊緣像素，否則不是，確定一邊緣點(diǎn)后，不斷搜索跟蹤邊緣，邊緣點(diǎn)連接起來后；將整個(gè)圖像的邊緣提取，通過提取的邊緣化對(duì)圖像信息中的圖像進(jìn)行劃分，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物與背景的分割。

模型匹配單元的具體算法為：對(duì)車輛圖像經(jīng)過處理后能得到車輛對(duì)外邊界，顯示了車輛的形狀，呈一條封閉曲線。對(duì)一條封閉曲線按相等間隔取n個(gè)采樣點(diǎn)，在xy平面上從任意點(diǎn)(x0,y0)開始，沿逆時(shí)針方向得到n個(gè)邊界點(diǎn)(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2),…,(xk,yk)，k＝0,1,2,…,n-1，用復(fù)變量表示為s(k)＝xk+jyk，該坐標(biāo)序列是周期函數(shù)，以曲線的周長為周期。在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行快速離散傅里葉變換fft:

復(fù)系數(shù)f(u)即邊界的傅里葉描述子，該數(shù)組描述了邊界的變化。當(dāng)該曲線旋轉(zhuǎn)θ角、平移(δx,δy)和放大r倍，fft變換邊界起始點(diǎn)沿著封閉曲線移動(dòng)了a個(gè)采樣點(diǎn)后，復(fù)系數(shù)為：

f′(u)＝fft[(x′+y′)r·e^jθ+(δx+iδy)]

＝r·e^jθfft(x′+y′)+fft(δx+iδy)

＝r·e^iθ·e^-j2πk/ns(k)+fft(δx+iδy)

式中，xk′+iyk′＝xk+a+iyk+a，車輛的運(yùn)動(dòng)和攝像頭的視場(chǎng)會(huì)造成上述曲線的平移、放大和fft起始點(diǎn)的變化，因此需要提取曲線不隨上述因素的參數(shù)。觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)曲線平移時(shí)，只有k＝0分量的fft(δx+iδy)值發(fā)生改變。k＝0為低頻系數(shù)，對(duì)應(yīng)于u＝n/2。因此把每一個(gè)復(fù)系數(shù)(u＝n/2除外)的幅值除以f(n/2)，得到歸一化傅里葉描述子d(u)：

d(u)＝||f(u)||/||f(n/2)||，u＝0，1，2，…，n-1

歸一化后的傅里葉描述子d(u)可以計(jì)算任意2個(gè)車輛i和j間的相似程度，定義為離散度：

當(dāng)de趨近于0時(shí)，表示兩輛車形狀基本一致；de越大，說明車輛形狀的差異越大。

計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)每幀圖像的該模型的面積x在整張圖像面積y中所占的面積比，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)該單位時(shí)間內(nèi)該面積比f(x，y)，分析該面積比f(x，y)的大小變化趨勢(shì)f’(x，y)。

統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)的車距數(shù)據(jù)g(z)，分析該車距數(shù)據(jù)的大小變化趨勢(shì)g’(z)。

比較該面積比的大小變化趨勢(shì)f’(x，y)和該車距數(shù)據(jù)的大小變化趨g’(z)，若兩者在單位時(shí)間內(nèi)相差在0～10％以內(nèi)，則任取一值，求得在單位時(shí)間內(nèi)的速率值v。若兩者在單位時(shí)間內(nèi)相差超過10％以內(nèi)，取兩者的平均值v＝[f’(x，y)+g’(z)]/2，求得在單位時(shí)間內(nèi)的速率值v；

導(dǎo)入本車在該單位時(shí)間內(nèi)的速度值f(v)，若v值大于1，則表示對(duì)方為靠近，且速率為v1＝f(v)+v值，方向按具體感測(cè)模塊布置的位置而定。若v值小于1，則表示對(duì)方為遠(yuǎn)離,且速率為v2＝f(v)-v值，方向按具體感測(cè)模塊布置的位置而定。若v值等于1，則表示b車與a車速度相同。

結(jié)合模型匹配單元對(duì)比成功的車型的性能參數(shù)與監(jiān)測(cè)到的該車的速率、該車的行駛方向，計(jì)算得到剎車距離，將該剎車距離與該速度對(duì)應(yīng)的正常車距進(jìn)行對(duì)比，以及計(jì)算按照此速度行駛未來多長時(shí)間內(nèi)可能發(fā)生事故等數(shù)據(jù)結(jié)果。將有可能發(fā)生事故的計(jì)算結(jié)果、與本車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合進(jìn)行語音播報(bào)預(yù)警。計(jì)算結(jié)果包括：車輛類型、與本車行駛方向、車速、預(yù)計(jì)按該車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能發(fā)生的事故。

在確定了周圍車輛的速度(速率、行駛方向)、車型、用激光測(cè)距儀得到兩車之間的車距之后，處理模塊結(jié)合該車的性能參數(shù)進(jìn)行分析：

1.二輪車，若對(duì)方的速度在10km/h-30km/h，則為普通自行車；若對(duì)方的速度在30km/h以上則認(rèn)為摩托車。若行駛方向?yàn)檫h(yuǎn)離，則不必計(jì)算；若行駛方向?yàn)榭拷?，則根據(jù)v值，根據(jù)b車的性能得到剎車距離。比較剎車距離和此時(shí)兩者的車距s，若剎車距離小于或等于車距s，則報(bào)警；若剎車距離大于車距s不報(bào)警。

2.三輪車，若對(duì)方的速度在10km/h-20km/h，則為人力三輪車；若對(duì)方的速度在20km/h以上則認(rèn)為三輪摩托車。若行駛方向?yàn)檫h(yuǎn)離，則不必計(jì)算；若行駛方向?yàn)榭拷瑒t根據(jù)v值，根據(jù)周圍車輛的性能得到剎車距離。比較剎車距離和此時(shí)兩者的車距s，若剎車距離小于或等于車距s，則報(bào)警；若剎車距離大于車距s不報(bào)警。

3.四輪車，若行駛方向?yàn)檫h(yuǎn)離，則不必計(jì)算；若行駛方向?yàn)榭拷?，則根據(jù)v值，根據(jù)b車的性能得到剎車距離。比較剎車距離和此時(shí)兩者的車距s，若剎車距離小于或等于車距s，則報(bào)警；若剎車距離大于車距s不報(bào)警。

第3點(diǎn)中的四輪車可分為：

1、微型車(a00)

(1)車長小于3.7m；

(2)軸距小于：2.35m；

(3)代表車型：qq、bydf0；

2、小型車(a0)

(1)車長小于4.3m；

(2)軸距小于：2.5m；

(3)代表車型：206、polo；

3、緊湊型車(a)

(1)車長小于4.6m；

(2)軸距小于：2.7m；

(3)代表車型：focus、sagitar、307；

4、中型車(b)

(1)車長小于4.9m；

(2)軸距小于：2.8m；

(3)代表車型：passat、magton、audia4；

5、中大型車(c)

(1)車長小于5.1m；

(2)軸距小于：2.9m；

(3)代表車型：audia6、bmw5；

6、豪華車(d)

(1)車長大于5.1m；

(2)軸距大于：2.9m；

(3)代表車型：audia8、bmw7；

7.大貨車等。

根據(jù)不同車型得到該車型的慣性系數(shù)、該車的行駛速度v值得到剎車距離，比較剎車距離和此時(shí)兩者的車距s，若剎車距離小于或等于車距s，則報(bào)警；若剎車距離大于車距s不報(bào)警。

在上述實(shí)施例中，若周圍車輛與本體車輛在平行直線上行駛，則分為2種情況：一是前后行駛，二是不在同一條直線的左右行駛。第二種情況不產(chǎn)生危險(xiǎn)，若前后行駛時(shí)為相反方向也不產(chǎn)生危險(xiǎn)。

若周圍車輛與本體車輛不在平行直線上行駛，則行駛方向具有一個(gè)角度a,該角度可由激光測(cè)距儀測(cè)出，則周圍車輛在該a角度按一定速率行駛，則算出的周圍車輛速率值也是按a角度行駛的。若按相反方向行駛，也不產(chǎn)生危險(xiǎn)。