專利名稱：安全車距智能檢控裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種汽車工程中的控制技術(shù)領(lǐng)域的裝置與方法，具體是一種安全 車距智能檢控裝置與方法。
背景技術(shù)：
前后車輛保持一定車距是安全駕駛必須注意和掌握的問題，尤其是在高速公路上 行駛的汽車。但是，如果全靠駕駛員來控制安全車距明顯存在如下致命的弱點(diǎn)(1)依靠目測(cè)很難把握準(zhǔn)確車距；(2)在高速公路上，對(duì)于一般的駕駛員來說，絕對(duì)不可能做到能夠根據(jù)車輛的當(dāng) 前車速準(zhǔn)確“心算”出應(yīng)該與前車保持最佳的安全距離；(3)受駕駛經(jīng)驗(yàn)、駕駛心理等因素的影響，都有可能會(huì)造成對(duì)安全車距的疏忽而失 控。為了解決此類問題，當(dāng)前已有超聲波、毫米波雷達(dá)、激光等技術(shù)被應(yīng)用于車載系統(tǒng) 以解決車輛對(duì)前方物體的測(cè)距問題。就現(xiàn)有技術(shù)而言，超聲波測(cè)量距離較短；毫米波雷達(dá)在 電磁波干擾情況下對(duì)測(cè)距影響較大；點(diǎn)激光測(cè)點(diǎn)少，成像式激光技術(shù)又過于復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)成本 太高；因此造成這些技術(shù)的推廣受到一定的限制。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，李睿的“室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)的研究”(大 慶石油學(xué)院碩士學(xué)位論文，2006)利用超聲波傳感器、碰撞傳感器、步進(jìn)電機(jī)及其控制芯片 Ta8435聯(lián)合制作開發(fā)了移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并利用模糊控制和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)室內(nèi) 移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的模糊控制避障和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)路徑跟蹤作了 MATLAB仿真研究。必須 指出，該技術(shù)思路在機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)方面是可行的，但是它受超聲波工作距離、計(jì)算速度及 成像結(jié)構(gòu)的局限，根本無法適用于行駛狀態(tài)下車輛對(duì)前方車距的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種安全車距智能檢控裝置與方 法，確保車輛在行駛過程，能夠自動(dòng)檢測(cè)與前方車輛的車距，根據(jù)自身車輛的速度準(zhǔn)確控制 應(yīng)該保持的安全車距。一旦前方車輛出現(xiàn)突發(fā)事件，如因某種原因急剎車，自身車輛能夠根 據(jù)當(dāng)前車速與車距，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行減速直至剎車，避免發(fā)生車輛追尾等交通事故。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種安全車距智能檢控裝置，包括雙目針孔攝像頭、信號(hào)處理器、車 速操控機(jī)構(gòu)、語(yǔ)音提示器，雙目針孔攝像頭的輸出接口分別通過視頻電纜與信號(hào)處理器的 兩個(gè)圖像輸入接口連接，信號(hào)處理器的輸出接口分別與車速操控機(jī)構(gòu)的輸入接口和語(yǔ)音提 示器的輸入接口并行連接。所述的雙目針孔攝像頭，包括左目攝像頭和右目攝像頭，設(shè)置于左側(cè)前照燈內(nèi)側(cè) 邊緣的針孔攝像頭被稱之為左目針孔攝像頭，設(shè)置于右側(cè)前照燈內(nèi)側(cè)邊緣的針孔攝像頭被 稱之為右目針孔攝像頭。左目攝像頭和右目攝像頭分別與信號(hào)處理器的兩個(gè)輸入接口相連，將各自采集到的道路景物圖像模擬信號(hào)分別經(jīng)視頻電纜輸送至信號(hào)處理器。所述信號(hào)處理器，包括第一圖像輸入接口、第二圖像輸入接口、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、圖像處理模塊、車速信號(hào)輸入接口、輸出接口。其中第一圖像輸入 接口的輸入端經(jīng)視頻電纜與左目攝像頭輸出接口相連，第二圖像輸入接口的輸入端經(jīng)視頻 電纜與右目攝像頭輸出接口相連，兩個(gè)圖像輸入接口的輸出端分別與第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊的輸入端連接，兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口分別與圖像處理模塊的輸入端口連接； 車速信號(hào)輸入接口的輸入端與車輛速度傳感器的輸出接口連接，車速信號(hào)輸入接口的輸出 端與圖像處理模塊的輸入端口連接。所述的車輛速度傳感器，利用車輛已有的車輛數(shù)字速 度傳感器。
所述車速操控機(jī)構(gòu)，包括輸入接口、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、電磁閥和電動(dòng) 剎車推桿。其中，輸入接口與第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口連接，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端 口與功率放大器的輸入端口連接，功率放大器的輸出端口同時(shí)與電磁閥線圈的兩個(gè)端點(diǎn)及 電動(dòng)剎車推桿線圈的兩個(gè)端點(diǎn)相并接；電磁閥線圈套在電磁鐵芯的外面，電磁線圈受電時(shí) 通過電磁鐵芯產(chǎn)生磁力對(duì)閥門產(chǎn)生磁性吸力，隨著加在電磁線圈兩端點(diǎn)電壓信號(hào)的大小變 化，電磁鐵芯的磁性吸力同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，電磁鐵芯的磁性吸力作用于閥門、拉動(dòng)閥門 以改變閥門的開度，阻力彈簧是一種拉伸彈簧，閥門在電磁鐵芯磁性吸力拉動(dòng)的同時(shí)，阻力 彈簧也同時(shí)受到拉伸，因此產(chǎn)生一個(gè)與電磁鐵芯磁性吸力相反的彈性力，當(dāng)電磁鐵芯磁性 吸力和阻力彈簧彈力達(dá)到平衡時(shí)，閥門就被停止拉動(dòng)，即閥門開度與加在電磁線圈兩端點(diǎn) 電壓相對(duì)應(yīng)。所述電動(dòng)剎車推桿，包括電剎車線圈與電磁推桿，電剎車線圈套裝在電磁推桿的 一端，電磁推桿的另一端與腳踏剎車桿杠機(jī)構(gòu)連接，當(dāng)電剎車線圈受電時(shí)，電剎車線圈所產(chǎn) 生的電磁場(chǎng)對(duì)套裝在電剎車線圈內(nèi)的推桿產(chǎn)生軸向機(jī)械推力，該軸向機(jī)械推力作用在腳踏 剎車桿杠機(jī)構(gòu)的電動(dòng)推桿作力點(diǎn)上，通過桿杠機(jī)構(gòu)起到與腳踏剎車同樣的效果使車輛自動(dòng) 剎車。所述語(yǔ)音提示器，包括輸入接口、譯碼器、數(shù)字語(yǔ)音模塊、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率 放大模塊、揚(yáng)聲器；其中輸入接口的輸出端與譯碼器的輸入端口連接，譯碼器的輸出端口 與數(shù)字語(yǔ)音模塊的輸入端口連接，數(shù)字語(yǔ)音模塊的輸出端口與第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口 連接，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口與功率放大模塊的輸入端口連接，功率放大模塊的輸出 端口與揚(yáng)聲器的輸入端口連接。當(dāng)語(yǔ)音提示器的輸入接口接收到控制指令后，經(jīng)過譯碼器 的解釋，鏈接數(shù)字語(yǔ)音模塊中的相關(guān)語(yǔ)音單元，將鏈接后的語(yǔ)音單元序列依次輸至第二數(shù) 模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音模擬信號(hào)，再將語(yǔ)音模擬信號(hào)輸至功率放大模塊經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng) 聲器發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音，如控制指令“01100100”輸出至語(yǔ)音提示器時(shí)，語(yǔ)音提示器就會(huì)實(shí) 時(shí)地向駕駛員警示“前方車距小于安全車距l(xiāng)oom”。本發(fā)明當(dāng)車輛正常行駛中，車速操控機(jī)構(gòu)的電磁閥處于全開狀態(tài)，即開度為 100% ；當(dāng)本發(fā)明識(shí)別前方車距小于安全車距時(shí)，電磁閥線圈在輸入電壓信號(hào)的作用下，電 磁鐵產(chǎn)生相應(yīng)磁力拉動(dòng)閥門減小其原有開度，因此減小了燃料的流量，迫使車輛減速；同 時(shí)，電動(dòng)剎車推桿線圈也在該輸入電壓信號(hào)的作用下，對(duì)推桿產(chǎn)生軸向推力通過桿杠機(jī)構(gòu) 的力矩傳遞帶動(dòng)腳剎車迫使車輛逐漸減速并最終停止下來。本發(fā)明第一、第二圖像輸入接口分別從左、右目攝像頭輸出接口接收?qǐng)D像模擬信號(hào)后，將兩個(gè)圖像模擬信號(hào)分別送入信號(hào)處理器中的第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端， 第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字圖像信號(hào)分別輸至信號(hào)處理器中的圖像處理模 塊；車輛速度傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)車速信號(hào)輸入接口輸入至圖像處理模塊。信號(hào)處理器對(duì) 雙目針孔攝像頭采集到的兩幅圖像實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，通過識(shí)別方法來確定當(dāng)前車輛與前方車 輛的距離；一旦車距小于安全值，信號(hào)處理器會(huì)實(shí)時(shí)地將識(shí)別結(jié)果生成控制指令由其輸出 接口輸出；在控制指令的作用下，通過車速操控機(jī)構(gòu)自動(dòng)使車輛減速并能夠準(zhǔn)確以一種新 的行駛速度保持與前方車輛的距離。同時(shí)，通過語(yǔ)音播放器和數(shù)字顯示器向駕駛員警示，注 意前方車輛，使得駕駛員能夠?qū)崟r(shí)了解情況。在極端情況下，如前方車輛急剎車，本發(fā)明技 術(shù)能夠控制車輛實(shí)時(shí)剎車，有效避免追尾事故的發(fā)生。本發(fā)明還涉及一種安全車距智能檢控方法，包括步驟如下步驟一、收集建立車輛背景圖像作為模板數(shù)據(jù)庫(kù)，并在信號(hào)處理器中建立車輛背 景模板數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟二、對(duì)車輛前方景物圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；步驟三、對(duì)前方車輛進(jìn)行快速識(shí)別運(yùn)算；步驟四、判定前方車輛所處車道，判定前方車輛包括壓線行駛車輛所處車道，區(qū)分 與自身車輛是否處于同一行車道上；步驟五、繼續(xù)實(shí)時(shí)地進(jìn)行自身車輛與前方車輛的間距計(jì)算，監(jiān)視一旦識(shí)別出前方 車輛與自身車輛同處一個(gè)車道，則執(zhí)行步驟六；否則執(zhí)行步驟七；步驟六、車距控制；步驟七、重復(fù)步驟二到步驟六的循環(huán)過程。步驟二中所述的實(shí)時(shí)采集是以車載雙目視感系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集車輛前方景物圖像，獲 得合成后的車輛前方實(shí)時(shí)圖像，并主視場(chǎng)圖像按照最有利于分析和運(yùn)算的大小規(guī)格截取觀 測(cè)窗口，該窗口的選取使得運(yùn)算能夠集中對(duì)車輛行駛車道前方30 200m距離內(nèi)的車輛進(jìn) 行識(shí)別。所述“合成”，即在信號(hào)處理器中對(duì)所接收的左、右兩幅數(shù)字圖像進(jìn)行透視變換，將 其恢復(fù)到同一個(gè)透視關(guān)系上，獲得兩幅圖像形狀一致的公共部分，并使得兩幅圖像在非重 疊部分具有良好的形狀平滑連續(xù)性，再將兩幅圖像根據(jù)公共部分重合原則進(jìn)行拼接。所述“視感”，簡(jiǎn)單地說，就是視圖感知的簡(jiǎn)稱，具有視感功能的系統(tǒng)被稱為視感系統(tǒng)。步驟三中所述的快速識(shí)別運(yùn)算是指設(shè)定模板的大小為wXh，W、h分別為模板的 列、行數(shù)；主視場(chǎng)觀測(cè)窗口的大小為WXH，W、H為窗口的列、行數(shù)；每一次選取模板數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)模板對(duì)觀測(cè)窗口圖像進(jìn)行匹配運(yùn)算，通過模板匹 配運(yùn)算，判定前方是否存在車輛；由于主視場(chǎng)觀測(cè)窗口已經(jīng)比整個(gè)視圖大為縮小，對(duì)目標(biāo)的搜索不必從視圖的左上 角像素點(diǎn)(0，0)逐一開始計(jì)算，因此速度被提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)。每次匹配過程，均采用粗 匹配和細(xì)匹配相結(jié)合的方法進(jìn)行搜索，即粗匹配階段使用較大的步長(zhǎng)跳躍計(jì)算若干個(gè)相似 度，讓以后在粗匹配的最佳匹配位置附近進(jìn)行常規(guī)的細(xì)匹配，因此能夠提高匹配的速度。同 時(shí)，還引入隨機(jī)走位方法，即在離開搜索起點(diǎn)的距離進(jìn)行變步長(zhǎng)的跳躍同時(shí)，搜索的位置也 可能是上下左右輪番進(jìn)行，走位從起點(diǎn)開始交錯(cuò)展開，縱橫捭闔。所述相似度，即采用模板 對(duì)觀測(cè)窗口圖像進(jìn)行匹配的相似度。
步驟四中所述的判定前方車輛所處車道，即判定前方車輛所處車道的目的在于區(qū) 分與自身車輛是否處于同一行車道上(包括壓線行駛車輛)，包括(1)針對(duì)實(shí)時(shí)采集到的圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，以便克服因?yàn)榈缆奉嶔げ黄剿斐傻?圖像不正現(xiàn)象。(2)當(dāng)車載視感系統(tǒng)在主視場(chǎng)觀測(cè)窗口內(nèi)采用wXh模板尋找到匹配區(qū)域時(shí)，通過
模板匹配區(qū)域計(jì)算前方車輛的行投影中心。所述行投影中心的計(jì)算方法是，對(duì)匹配區(qū)域作
一根水平線相交于左、右邊緣兩個(gè)交點(diǎn)(i1; J1)和(k，jr)；作兩個(gè)交點(diǎn)連線的垂直平分線；
則該垂直平分線與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)即為前方車輛的行投影中心M，且 f . _ . \M(ij)= /廠〒,0 (公式一)
V 2 J(公式一)中的i、j分別代表觀測(cè)窗口圖像的橫軸和縱軸坐標(biāo)。(3)對(duì)旋轉(zhuǎn)變換后圖像進(jìn)行二值化，因此能夠?qū)⑿熊嚨罉?biāo)志線(簡(jiǎn)稱“行標(biāo)線”)被 突顯出來。(4)繼續(xù)對(duì)二值化圖像進(jìn)行“骨架化”處理。所謂“骨架化”處理，是數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方
法的一種，即在進(jìn)行“腐蝕”過程掌握一定寬度，使得“腐蝕”結(jié)果保留被識(shí)別特征塊的“骨 M"
^ri 。所述數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和所用語(yǔ)言是集合論，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)能夠簡(jiǎn)化圖像數(shù) 據(jù)，保持它們基本的形狀特性，并除去不相干的結(jié)構(gòu)。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是由一組形態(tài)學(xué)的代數(shù)運(yùn) 算子組成的，它的基本運(yùn)算有4個(gè)膨脹、腐蝕、開啟和閉合。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分為二值形態(tài)學(xué)和 灰度形態(tài)學(xué)兩大類，它們?cè)诙祱D像和灰度圖像中各有特點(diǎn)。運(yùn)用于二值圖像的形態(tài)學(xué)稱 為二值形態(tài)學(xué)，運(yùn)用于灰度圖像的形態(tài)學(xué)稱為灰度形態(tài)學(xué)?；谶@些基本運(yùn)算還可推導(dǎo)和 組合成各種數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)實(shí)用算法，用它們可以進(jìn)行圖像形狀和結(jié)構(gòu)的分析及處理，包括圖 像分割、特征抽取、邊界檢測(cè)、圖像濾波、圖像增強(qiáng)和恢復(fù)等。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的算法具有天然的 并行實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了形態(tài)學(xué)分析和處理算法的并行，大大提高了圖像分析和處理的速 度。所述結(jié)構(gòu)，是在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法中用于收集圖像的信息的“探針”。當(dāng)探針在圖像 中不斷移動(dòng)時(shí)，考察圖像各個(gè)部分之間的相互關(guān)系，了解圖像的結(jié)構(gòu)特征。作為探針的結(jié)構(gòu) 元素，可直接攜帶知識(shí)，如形態(tài)、大小，甚至加入灰度和色度信息，來探測(cè)、研究圖像的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)。所述膨脹運(yùn)算，是指將與某物體接觸的所有背景點(diǎn)合并到該物體中的過程，過程 的結(jié)果是使物體的面積增大了相應(yīng)數(shù)量的點(diǎn)。如果物體是圓的，它的直徑在每次膨脹后將 增大兩個(gè)像素；如果兩個(gè)物體在某一點(diǎn)的任意方向相隔少于三個(gè)像素，它們將在該點(diǎn)連通 起來。二值形態(tài)學(xué)中的膨脹運(yùn)算對(duì)象是集合，用二值結(jié)構(gòu)元素對(duì)二值圖像進(jìn)行膨脹結(jié)果就 是把結(jié)構(gòu)元素平移后使兩者交集非空的點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)新的集合?；叶刃螒B(tài)學(xué)是二值數(shù)學(xué)形態(tài) 學(xué)對(duì)灰度圖像的自然擴(kuò)展?；叶刃螒B(tài)學(xué)的運(yùn)算對(duì)象不是集合，而是圖像函數(shù)。在灰度形態(tài) 學(xué)中，二值形態(tài)學(xué)中用到的交、并運(yùn)算將分別用最大、最小極值運(yùn)算代替?；叶葓D像的膨脹 過程可直接從圖像和結(jié)構(gòu)元素的灰度級(jí)函數(shù)計(jì)算出來，膨脹運(yùn)算的計(jì)算是一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)的 進(jìn)行，計(jì)算時(shí)涉及到它周圍點(diǎn)的灰度值及結(jié)構(gòu)元素值，實(shí)際上是局部范圍內(nèi)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)元素 中對(duì)應(yīng)點(diǎn)灰度值之和，選取其中最大值，所以膨脹運(yùn)算之后，邊緣得到了延伸。
所述腐蝕運(yùn)算，簡(jiǎn)單的腐蝕是消除物體的所有邊界點(diǎn)的一種過程，其結(jié)果是使剩 下的物體沿其周邊比原物體小一個(gè)像素的面積。如果物體是圓的，它的直徑在每次腐蝕后 將減少兩個(gè)像素，如果物體在某一點(diǎn)處任意方向上連通的像素小于三個(gè)，那么該物體經(jīng)過 一次腐蝕后將在該點(diǎn)處分裂為二個(gè)物體。用二值結(jié)構(gòu)元素對(duì)二值圖像進(jìn)行腐蝕結(jié)果就是把 結(jié)構(gòu)元素平移后使二值結(jié)構(gòu)元素包含于二值圖像所有的點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)新的集合。灰度圖像的 腐蝕過程同樣可直接從圖像和結(jié)構(gòu)元素的灰度級(jí)函數(shù)計(jì)算出來，腐蝕運(yùn)算也是一個(gè)點(diǎn)一個(gè) 點(diǎn)的進(jìn)行，某點(diǎn)的運(yùn)算結(jié)果是它在一個(gè)局部范圍內(nèi)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)元素中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)灰度值之差， 選取其中最小值。可見經(jīng)腐蝕運(yùn)算后，邊緣部位相對(duì)大點(diǎn)的灰度值會(huì)降低，從而邊緣會(huì)向灰 度值高的區(qū)域內(nèi)收縮。所述開啟運(yùn)算，先腐蝕后膨脹的過程稱為開啟運(yùn)算。它具有消除細(xì)小物體、在纖細(xì) 處分離物體和平滑較大物體邊界的作用。所述閉合運(yùn)算，先膨脹后腐蝕的過程稱為閉合運(yùn)算。它具有填充物體內(nèi)細(xì)小空洞、 連接鄰近物體和平滑邊界的作用。(5)對(duì)前方車輛行車道進(jìn)行確認(rèn)，通過被模板匹配區(qū)域的下邊緣做一水平線，求其 與兩側(cè)行標(biāo)線的交點(diǎn)a和b。將中心點(diǎn)M的i軸坐標(biāo)M(i)與交點(diǎn)a和b的i軸坐標(biāo)進(jìn)行比較。令，a和b的i軸坐標(biāo)分別為a(i) = ia和b⑴=ib ；若
權(quán)利要求
一種安全車距智能檢控裝置，其特征在于，包括雙目針孔攝像頭、信號(hào)處理器、車速操控機(jī)構(gòu)、語(yǔ)音提示器，雙目針孔攝像頭的輸出接口分別通過視頻電纜與信號(hào)處理器的兩個(gè)圖像輸入接口連接，信號(hào)處理器的輸出接口分別與車速操控機(jī)構(gòu)的輸入接口和語(yǔ)音提示器的輸入接口并行連接；所述的雙目針孔攝像頭包括左目攝像頭和右目攝像頭，左目攝像頭和右目攝像頭分別與信號(hào)處理器的兩個(gè)輸入接口相連，將各自采集到的道路景物圖像模擬信號(hào)分別經(jīng)視頻電纜輸送至信號(hào)處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全車距智能檢控裝置，其特征是，所述信號(hào)處理器，包括 第一圖像輸入接口、第二圖像輸入接口、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、圖像處理 模塊、車速信號(hào)輸入接口、輸出接口，其中第一圖像輸入接口的輸入端經(jīng)視頻電纜與左目 攝像頭輸出接口相連，第二圖像輸入接口的輸入端經(jīng)視頻電纜與右目攝像頭輸出接口相 連，兩個(gè)圖像輸入接口的輸出端分別與第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊的輸出端口分別與圖像處理模塊的輸入端口連接；車速信號(hào)輸入接口的輸入端與車 輛速度傳感器的輸出接口連接，車速信號(hào)輸入接口的輸出端與圖像處理模塊的輸入端口連 接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的安全車距智能檢控裝置，其特征是，所述車速操控機(jī) 構(gòu)，包括輸入接口、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、電磁閥和電動(dòng)剎車推桿，其中，輸入接口 與第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口連接，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口與功率放大器的輸入端口 連接，功率放大器的輸出端口同時(shí)與電磁閥線圈的兩個(gè)端點(diǎn)及電動(dòng)剎車推桿線圈的兩個(gè)端 點(diǎn)相并接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全車距智能檢控裝置，其特征是，所述電動(dòng)剎車推桿，包 括電剎車線圈與電磁推桿，電剎車線圈套裝在電磁推桿的一端，電磁推桿的另一端與腳踏 剎車桿杠機(jī)構(gòu)連接，當(dāng)電剎車線圈受電時(shí)，電剎車線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)套裝在電剎車線 圈內(nèi)的推桿產(chǎn)生軸向機(jī)械推力，該軸向機(jī)械推力作用在腳踏剎車桿杠機(jī)構(gòu)的電動(dòng)推桿作力 點(diǎn)上，通過桿杠機(jī)構(gòu)起到與腳踏剎車同樣的效果使車輛自動(dòng)剎車。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全車距智能檢控方法，其特征在于，包括步驟如下步驟一、收集建立車輛背景圖像作為模板數(shù)據(jù)庫(kù)，并在信號(hào)處理器中建立車輛背景模板數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟二、對(duì)車輛前方景物圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；步驟三、對(duì)前方車輛進(jìn)行快速識(shí)別運(yùn)算；步驟四、判定前方車輛所處車道，判定前方車輛包括壓線行駛車輛所處車道，區(qū)分與自 身車輛是否處于同一行車道上；步驟五、繼續(xù)實(shí)時(shí)地進(jìn)行自身車輛與前方車輛的間距計(jì)算，監(jiān)視一旦識(shí)別出前方車輛 與自身車輛同處一個(gè)車道，則執(zhí)行步驟六；否則執(zhí)行步驟七；步驟六、車距控制；步驟七、重復(fù)步驟二到步驟六的循環(huán)過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安全車距智能檢控方法，其特征是，步驟二中所述的實(shí)時(shí)采 集是以實(shí)時(shí)采集車輛前方景物圖像，將主視場(chǎng)圖像按照最有利于分析和運(yùn)算的大小規(guī)格截 取觀測(cè)窗口，該窗口的選取使得運(yùn)算能夠集中對(duì)車輛行駛車道前方30 200m距離內(nèi)的車輛進(jìn)行識(shí)別。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安全車距智能檢控方法，其特征是，步驟三中所述的快速識(shí) 別運(yùn)算是指設(shè)定模板的大小為wXh，w、h分別為模板的列、行數(shù)；主視場(chǎng)觀測(cè)窗口的大小 為WXH，W、H為窗口的列、行數(shù)；每一次選取模板數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)模板對(duì)觀測(cè)窗口圖像進(jìn)行 匹配運(yùn)算，通過模板匹配運(yùn)算，判定前方是否存在車輛。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安全車距智能檢控方法，其特征是，步驟四中所述的判定前 方車輛所處車道，包括(1)針對(duì)實(shí)時(shí)采集到的圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，以便克服因?yàn)榈缆奉嶔げ黄剿斐傻膱D像 不正現(xiàn)象；(2)當(dāng)在主視場(chǎng)觀測(cè)窗口內(nèi)采用wXh模板尋找到匹配區(qū)域時(shí)，通過模板匹配區(qū)域計(jì)算 前方車輛的行投影中心；(3)對(duì)旋轉(zhuǎn)變換后圖像進(jìn)行二值化，因此能夠?qū)⑿熊嚨罉?biāo)志線被突顯出來；(4)繼續(xù)對(duì)二值化圖像進(jìn)行處理；(5)對(duì)前方車輛行車道進(jìn)行確認(rèn)，通過被模板匹配區(qū)域的下邊緣做一水平線，求其與兩 側(cè)行標(biāo)線的交點(diǎn)a和b，將中心點(diǎn)M的i軸坐標(biāo)M(i)與交點(diǎn)a和b的i軸坐標(biāo)進(jìn)行比較令，a和b的i軸坐標(biāo)分別為a (i) =ijb(i) =ib;若ζ, —ih < h ‘艮P :b(i) < M(i) < a(i),則表明前方車輛與自身車輛同處一個(gè)車道上；若.i, ~ i,.ι, ~Jr->ia ,1 2即:M(i) > a(i)，則表明前方車輛處于左側(cè)行標(biāo)線的左邊，即左側(cè)車道上；若h<h ,即:M(i) < b⑴，則表明前方車輛處于右側(cè)行標(biāo)線的右邊，即右側(cè)車道上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安全車距智能檢控方法，其特征是，步驟五中所述的計(jì)算車 距，首先利用外極線約束原理快速確定被匹配目標(biāo)上任意一個(gè)公共特征點(diǎn)，再根據(jù)尋找到 的公共特征點(diǎn)在虛成像平面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)P1和Py應(yīng)用視差原理直接計(jì)算該公共特征點(diǎn)與自 身車輛的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安全車距智能檢控方法，其特征是，步驟六中所述的車距控 制，包括(1)當(dāng)前方車輛與自身車輛同處一個(gè)車道上，實(shí)時(shí)地將識(shí)別結(jié)果生成控制指令由其輸 出接口輸出；在控制指令的作用下，使車輛減速并能夠準(zhǔn)確以行駛速度保持與前方車輛的 距離，或者安全車距S的控制則要考慮人為反映滯后因素，即 y2式中，V為自身車輛當(dāng)前車速，a為負(fù)加速度，τ為認(rèn)為人為反映滯后時(shí)間，取τ =3s; (2)當(dāng)前方車輛與自身車輛分處相鄰兩個(gè)車道時(shí)，包括前方車輛分別處于左、右兩側(cè) 車道時(shí)，根據(jù)車距檢測(cè)已經(jīng)獲知被檢測(cè)車輛與自身車輛的距離，一旦出現(xiàn)這些車輛因變道 而進(jìn)入自身車輛所處車道時(shí)，就根據(jù)前方車輛同處一個(gè)車道的安全車距控制處理
全文摘要
一種汽車工程中的控制技術(shù)領(lǐng)域的安全車距智能檢控裝置與方法。裝置包括雙目針孔攝像頭、信號(hào)處理器、車速操控機(jī)構(gòu)、語(yǔ)音提示器，雙目針孔攝像頭的輸出接口分別通過視頻電纜與信號(hào)處理器的兩個(gè)圖像輸入接口連接，信號(hào)處理器的輸出接口分別與車速操控機(jī)構(gòu)的輸入接口和語(yǔ)音提示器的輸入接口并行連接；方法為自動(dòng)檢測(cè)與前方車輛的車距，根據(jù)自身車輛的速度準(zhǔn)確控制應(yīng)該保持的安全車距，本發(fā)明根據(jù)當(dāng)前車速與車距，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行減速直至剎車，因此能夠有效避免車輛追尾等交通事故的發(fā)生。實(shí)施結(jié)果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明能夠?qū)④囕v追尾事故降低95％以上。
文檔編號(hào)B60T7/12GK101941438SQ20101028395
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者崔燦, 應(yīng)俊豪, 張秀彬, 胡志勇, 馬麗 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)