一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，包括車(chē)載紅外熱像儀、行人檢測(cè)系統(tǒng)和車(chē)載影音系統(tǒng)，所述車(chē)載紅外熱像儀的輸出端與行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端連接，所述行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸出端和車(chē)載影音系統(tǒng)的輸入端連接，所述車(chē)載紅外熱像儀包括紅外鏡頭、紅外探測(cè)器和圖像處理器，所述紅外鏡頭和紅外探測(cè)器連接，所述紅外探測(cè)器的輸出端和圖像處理器的輸入端電性連接，所述圖像處理器的輸出端與行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端信號(hào)連接。本系統(tǒng)創(chuàng)造性性地開(kāi)發(fā)了紅外圖像的數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法(DDE)，有效地提高了圖像的細(xì)節(jié)和場(chǎng)景的適應(yīng)性，駕駛員通過(guò)顯示器能清晰地看見(jiàn)路面情況，大大提高了行駛的安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于汽車(chē)安全輔助技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]交通安全是當(dāng)今社會(huì)一個(gè)重大焦點(diǎn)問(wèn)題，受到各國(guó)政府和社會(huì)的關(guān)注，也是智能交通系統(tǒng)要致力解決的重大問(wèn)題。每年世界上都因交通事故而帶來(lái)巨大損失，其中由于駕駛員失誤引起的占90%以上，因此開(kāi)展基于智能交通系統(tǒng)的道路交通安全保障技術(shù)研究變得尤為迫切。研究表明，如果車(chē)輛前端安裝有車(chē)距警報(bào)、雷達(dá)測(cè)速之類(lèi)的報(bào)警系統(tǒng)，發(fā)生交通事故的概率可減少62%。如果遇到雨霧天氣或者是夜間行駛，交通安全事故的發(fā)生概率還會(huì)大大提尚。
[0003]通過(guò)夜間輔助駕駛系統(tǒng)，駕駛員在能見(jiàn)度極低的夜晚或者雨霧天氣，依然可以觀察到前方300米的路況，若車(chē)輛前方出現(xiàn)行人(包括騎自行車(chē)或者摩托車(chē)的行人)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出圖像和語(yǔ)音警報(bào)，提醒駕駛員行人所處的位置，交通事故防患于未然。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，包括車(chē)載紅外熱像儀、行人檢測(cè)系統(tǒng)和車(chē)載影音系統(tǒng)，所述車(chē)載紅外熱像儀的輸出端與行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端連接，所述行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸出端和車(chē)載影音系統(tǒng)的輸入端連接，所述車(chē)載紅外熱像儀包括紅外鏡頭、紅外探測(cè)器和圖像處理器，所述紅外鏡頭和紅外探測(cè)器連接，所述紅外探測(cè)器的輸出端和圖像處理器的輸入端電性連接，所述圖像處理器的輸出端與行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端信號(hào)連接，所述行人檢測(cè)系統(tǒng)包括視頻解碼芯片，所述視頻解碼芯片的輸入端與車(chē)載紅外熱像儀的輸出端信號(hào)連接，所述視頻解碼芯片的輸出端與視頻處理前端的輸入端電性連接，所述視頻處理前端的輸出端通過(guò)行人檢測(cè)裝置與視頻輸出陣列的輸入端電性連接，所述視頻輸出陣列的輸出端與視頻處理后端的輸入端電性連接，所述視頻處理后端的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。
[0006]優(yōu)選的，所述圖像處理器包括FPGA處理器和DSP處理器，所述FPGA處理器的輸入端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與紅外探測(cè)器的輸出端電性連接，所述紅外探測(cè)器的輸入端與熱電制冷器的輸出端電性連接，所述熱電制冷器的兩組輸入端分別與時(shí)鐘管理電路和D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端電性連接，所述FPGA處理器和DSP處理器電性連接，所述時(shí)鐘管理電路的輸出端和DSP處理器的輸入端電性連接，且所述時(shí)鐘管理電路的輸入端與FPGA處理器的輸出端電性連接，所述FPGA處理器的輸出端通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器和視頻驅(qū)動(dòng)器的輸入端電性連接，所述視頻驅(qū)動(dòng)器的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。
[0007]優(yōu)選的，所述DSP處理器的輸出端電性連接有RS232接口。
[0008]優(yōu)選的，所述FPGA處理器和DSP處理器均與閃存器電性連接。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn):該基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，行人檢測(cè)系統(tǒng)安裝在車(chē)載紅外熱像儀之后，不用時(shí)可以被旁路(關(guān)閉)，以減少系統(tǒng)功率開(kāi)銷(xiāo)，如果啟動(dòng)了行人檢測(cè)系統(tǒng)，則車(chē)載紅外熱像儀的CVBS信號(hào)會(huì)輸入到系統(tǒng)中，經(jīng)視頻編碼器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，DSP對(duì)采集到的視頻信號(hào)進(jìn)行圖像分割、模板匹配、機(jī)器學(xué)習(xí)等處理后，檢測(cè)到行人并標(biāo)記出來(lái)(把矩形框疊加到視頻流中，把行人圈起來(lái))，最后由DSP內(nèi)部視頻ADC再次解碼成帶有行人檢測(cè)信息的CVBS信號(hào)輸出到模擬監(jiān)視器或者車(chē)載影音系統(tǒng)，輸出的視頻信號(hào)就是帶有路面信息的實(shí)時(shí)紅外圖像，并且有行人檢測(cè)功能；因?yàn)樾腥藱z測(cè)是基于紅外熱圖的，因此從紅外熱像儀出來(lái)的圖像必須清晰細(xì)膩，具有高的對(duì)比度和信噪比，否則會(huì)影響到圖像的分割和行人的檢測(cè)，本系統(tǒng)創(chuàng)造性性地開(kāi)發(fā)了紅外圖像的數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法(DDE)，有效地提高了圖像的細(xì)節(jié)和場(chǎng)景的適應(yīng)性。行人檢測(cè)算法中采用雙閾值圖像分割，用SVM分類(lèi)器分出圖像的遠(yuǎn)、中、近距離再進(jìn)行模板匹配，還應(yīng)用多幀校驗(yàn)有效地提高檢測(cè)率和減低虛警率，這些算法都收到很好的效果，駕駛員通過(guò)顯示器能清晰地看見(jiàn)路面情況，大大提高了行駛的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的原理模塊示意圖；
[0011 ]圖2為本實(shí)用新型的車(chē)載紅外熱像儀原理模塊示意圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型的行人檢測(cè)系統(tǒng)原理模塊示意圖；
[0013]圖4為本實(shí)用新型的圖像處理器原理模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0015]本實(shí)用新型提供了如圖1-3所示的一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，包括車(chē)載紅外熱像儀、行人檢測(cè)系統(tǒng)和車(chē)載影音系統(tǒng)，所述車(chē)載紅外熱像儀的輸出端與行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端連接，所述行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸出端和車(chē)載影音系統(tǒng)的輸入端連接，所述車(chē)載紅外熱像儀包括紅外鏡頭、紅外探測(cè)器和圖像處理器，所述紅外鏡頭和紅外探測(cè)器連接，所述紅外探測(cè)器的輸出端和圖像處理器的輸入端電性連接，所述圖像處理器的輸出端與行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端信號(hào)連接，所述行人檢測(cè)系統(tǒng)包括視頻解碼芯片，所述視頻解碼芯片的輸入端與車(chē)載紅外熱像儀的輸出端信號(hào)連接，所述視頻解碼芯片的輸出端與視頻處理前端的輸入端電性連接，所述視頻處理前端的輸出端通過(guò)行人檢測(cè)裝置與視頻輸出陣列的輸入端電性連接，所述視頻輸出陣列的輸出端與視頻處理后端的輸入端電性連接，所述視頻處理后端的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。
[0016]具體地，如圖4所示，所述圖像處理器包括FPGA處理器和DSP處理器，所述DSP處理器的輸出端電性連接有RS232接口，所述FPGA處理器和DSP處理器均與閃存器電性連接，所述FPGA處理器的輸入端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與紅外探測(cè)器的輸出端電性連接，所述紅外探測(cè)器的輸入端與熱電制冷器的輸出端電性連接，所述熱電制冷器的兩組輸入端分別與時(shí)鐘管理電路和D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端電性連接，所述FPGA處理器和DSP處理器電性連接，所述時(shí)鐘管理電路的輸出端和DSP處理器的輸入端電性連接，且所述時(shí)鐘管理電路的輸入端與FPGA處理器的輸出端電性連接，所述FPGA處理器的輸出端通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器和視頻驅(qū)動(dòng)器的輸入端電性連接，所述視頻驅(qū)動(dòng)器的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。
[0017]該圖像處理器的工作過(guò)程:
[0018](I)上電開(kāi)始，DSP處理器將存放在閃存器里面的數(shù)據(jù)(DSP程序和數(shù)據(jù)，以及非均勻校正后的增益和偏移量)分別加載到DSP內(nèi)部RAM和外部SRAM(查找表LUT)，完成必要的初始化；
[0019](2)系統(tǒng)開(kāi)始工作，A/D將IRFPA的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)送到FPGA處理器中，并以這些數(shù)據(jù)為地址線在LUT里查找出對(duì)應(yīng)的非均勻校正系數(shù)增益和偏移量，在FPGA處理器中處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)FIFO送到后端的D/A進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和視頻合成，并在視頻顯示器上實(shí)時(shí)顯示；
[0020](3)當(dāng)需要更新校正增益和偏移量系數(shù)時(shí)，通過(guò)串口向DSP處理器發(fā)送中斷指令，F(xiàn)PGA處理器將外部SRAM的控制權(quán)交給DSP處理器；
[0021](4)DSP處理器在外部串口通訊的控制下，采集高溫和低溫下的響應(yīng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)兩點(diǎn)校正算法計(jì)算增益和偏移量，計(jì)算結(jié)果存在外部SRAM，寫(xiě)入閃存器；
[0022](5)將外部SRAM的控制權(quán)交給FPGA處理器，F(xiàn)PGA處理器開(kāi)始實(shí)時(shí)校正工作。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)小型化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)緩沖FIFO在FPGA處理器實(shí)現(xiàn)，大大節(jié)省了系統(tǒng)空間和成本，并減少了 DSP處理器響應(yīng)中斷的時(shí)間。
[0023]該系統(tǒng)的工作原理:
[0024]該系統(tǒng)采用384*288非制冷焦平面紅外探測(cè)器，接收紅外光波段為8-14wM，探測(cè)器輸出帶有圖像信息的模擬信號(hào)，用高速ADC對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采集，量化成14B工T數(shù)字信號(hào)送入FPGA處理器，F(xiàn)PGA處理器在微控制器的配合下對(duì)數(shù)字化的紅外圖像信號(hào)進(jìn)行非均勻性校正，剔除盲元，利用科學(xué)的計(jì)算方法進(jìn)行圖像增強(qiáng)、濾波、降噪、灰度變換、疊加字符等，轉(zhuǎn)化成4:2: 2的BT.656標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)輸出給外部視頻解碼器，轉(zhuǎn)化成復(fù)合視頻信號(hào)(CVBS)送給顯示器顯示出來(lái)，此時(shí)在顯示器上看到的圖像就是紅外熱圖。
[0025]行人檢測(cè)系統(tǒng):
[0026]如圖3所示，車(chē)載型紅外熱像儀輸出的⑶BS信號(hào)經(jīng)TVP5146視頻解碼，量化成8bit的BT656信號(hào)進(jìn)入DSP的視頻處理前端(VPFE)，所采集到的視頻信號(hào)被行人檢測(cè)主程序進(jìn)行圖像分割、機(jī)器學(xué)習(xí)、模板匹配等一系列處理，檢測(cè)到行人并標(biāo)記，經(jīng)DSP的視頻處理后端(VPBE)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)送顯。因?yàn)樗惴ū容^復(fù)雜，代碼最大程度優(yōu)化后每秒處理只能達(dá)到18幀，所以每秒還有7幀的圖像沒(méi)有處理，直接從紅外熱像儀送出給視頻顯示器，但并沒(méi)有影響檢測(cè)效果。
[0027]該基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，行人檢測(cè)系統(tǒng)安裝在車(chē)載紅外熱像儀之后，不用時(shí)可以被旁路(關(guān)閉)，以減少系統(tǒng)功率開(kāi)銷(xiāo)，如果啟動(dòng)了行人檢測(cè)系統(tǒng)，則車(chē)載紅外熱像儀的CVBS信號(hào)會(huì)輸入到系統(tǒng)中，經(jīng)視頻編碼器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，DSP對(duì)采集到的視頻信號(hào)進(jìn)行圖像分割、模板匹配、機(jī)器學(xué)習(xí)等處理后，檢測(cè)到行人并標(biāo)記出來(lái)(把矩形框疊加到視頻流中，把行人圈起來(lái))，最后由DSP內(nèi)部視頻ADC再次解碼成帶有行人檢測(cè)信息的CVBS信號(hào)輸出到模擬監(jiān)視器或者車(chē)載影音系統(tǒng)，輸出的視頻信號(hào)就是帶有路面信息的實(shí)時(shí)紅外圖像，并且有行人檢測(cè)功能；因?yàn)樾腥藱z測(cè)是基于紅外熱圖的，因此從紅外熱像儀出來(lái)的圖像必須清晰細(xì)膩，具有高的對(duì)比度和信噪比，否則會(huì)影響到圖像的分割和行人的檢測(cè)，本系統(tǒng)創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)了紅外圖像的數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)算法(DDE)，有效地提高了圖像的細(xì)節(jié)和場(chǎng)景的適應(yīng)性。行人檢測(cè)算法中采用雙閾值圖像分割，用SVM分類(lèi)器分出圖像的遠(yuǎn)、中、近距離再進(jìn)行模板匹配，還應(yīng)用多幀校驗(yàn)有效地提高檢測(cè)率和減低虛警率，這些算法都收到很好的效果，駕駛員通過(guò)顯示器能清晰地看見(jiàn)路面情況，大大提高了行駛的安全性。
[0028]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，包括車(chē)載紅外熱像儀、行人檢測(cè)系統(tǒng)和車(chē)載影音系統(tǒng)，其特征在于:所述車(chē)載紅外熱像儀的輸出端與行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端連接，所述行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸出端和車(chē)載影音系統(tǒng)的輸入端連接，所述車(chē)載紅外熱像儀包括紅外鏡頭、紅外探測(cè)器和圖像處理器，所述紅外鏡頭和紅外探測(cè)器連接，所述紅外探測(cè)器的輸出端和圖像處理器的輸入端電性連接，所述圖像處理器的輸出端與行人檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端信號(hào)連接，所述行人檢測(cè)系統(tǒng)包括視頻解碼芯片，所述視頻解碼芯片的輸入端與車(chē)載紅外熱像儀的輸出端信號(hào)連接，所述視頻解碼芯片的輸出端與視頻處理前端的輸入端電性連接，所述視頻處理前端的輸出端通過(guò)行人檢測(cè)裝置與視頻輸出陣列的輸入端電性連接，所述視頻輸出陣列的輸出端與視頻處理后端的輸入端電性連接，所述視頻處理后端的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像處理器包括FPGA處理器和DSP處理器，所述FPGA處理器的輸入端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與紅外探測(cè)器的輸出端電性連接，所述紅外探測(cè)器的輸入端與熱電制冷器的輸出端電性連接，所述熱電制冷器的兩組輸入端分別與時(shí)鐘管理電路和D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端電性連接，所述FPGA處理器和DSP處理器電性連接，所述時(shí)鐘管理電路的輸出端和DSP處理器的輸入端電性連接，且所述時(shí)鐘管理電路的輸入端與FPGA處理器的輸出端電性連接，所述FPGA處理器的輸出端通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器和視頻驅(qū)動(dòng)器的輸入端電性連接，所述視頻驅(qū)動(dòng)器的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP處理器的輸出端電性連接有RS232接口。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統(tǒng)，其特征在于:所述FPGA處理器和DSP處理器均與閃存器電性連接。
【文檔編號(hào)】H04N5/33GK205545633SQ201620281043
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】劉釗, 李振璧
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)