專利名稱：一種基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子控制領(lǐng)域，涉及一種車道偏離預(yù)警裝置，特別是一種基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)是信息化時(shí)代，各學(xué)科相互交叉滲透，機(jī)械工程與電子化的競(jìng)爭(zhēng)力日趨升溫，電子控制在現(xiàn)代化步伐的推進(jìn)過程中顯示著越來越重要的角色。近年來，隨著我國(guó)汽車保有量的逐漸增加和車輛行駛速度的提高，車輛交通事故的發(fā)生呈不斷上升趨勢(shì)。交通事故不僅直接導(dǎo)致人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而且造成了很大的社會(huì)危害。因此，研究車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)變得至關(guān)重要。車道偏離預(yù)警系統(tǒng)是一種通過報(bào)警的方式輔助駕駛員減少汽車因車道偏離而發(fā)生事故的系統(tǒng)。但是，現(xiàn)有車輛安全輔·助駕駛系統(tǒng)如ALVINN系統(tǒng)和SCARF系統(tǒng)，僅僅尋找道路像素制組成的梯形區(qū)域，不能用于多車道行車，具有一定的局限性。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，該裝置通過攝像頭采集路面的信號(hào)，根據(jù)采集到的信號(hào)，得出車輛的行駛位置，從而判定車輛是否偏離車道，實(shí)現(xiàn)車輛在偏離車道時(shí)的自動(dòng)預(yù)警功能。該裝置使得車輛在偏離車道時(shí)能夠引起駕駛員的注意，調(diào)整車輛的行駛狀態(tài)，提高車輛行駛的安全性。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案一種基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，其特征在于，包括一結(jié)構(gòu)路面，該結(jié)構(gòu)路面是在車道中間噴涂一定寬度的識(shí)別帶，該識(shí)別帶作為車道正中央位置的信號(hào)，用于被攝像頭識(shí)別；設(shè)置在車輛底部縱向中心線上的攝像頭，攝像頭的輸出端通過視頻同步分離模塊連接一個(gè)電子控制單元，該電子控制單元輸出端口連接有語音報(bào)警器。本實(shí)用新型的其它一些特點(diǎn)是所述的攝像頭選用車載(XD攝像頭。所述的視頻處理模塊選用LM1881芯片。所述的電子控制單元選用MC9S12XS128單片機(jī)。所述的語音報(bào)警器選擇PM5020語音芯片和揚(yáng)聲器SPEAKER揚(yáng)聲器。本實(shí)用新型的基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)成本低?，F(xiàn)有車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)如ALVINN系統(tǒng)和SCARF系統(tǒng)成本較高。本實(shí)用新型只需一個(gè)攝像頭就可以采集路面信號(hào)，通過攝像頭采集路面信號(hào)，通過語音報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)車輛在偏離車道時(shí)的自動(dòng)預(yù)警功能，降低現(xiàn)有車道偏離預(yù)警裝置的成本。[0016](2)工作狀態(tài)穩(wěn)定。通過攝像頭采集信號(hào)，可有效地避免其它無線裝置的干擾。(3)維護(hù)簡(jiǎn)單，維修成本低。

圖I是裝置總體設(shè)計(jì)框圖；圖2是視頻圖像處理電路圖；圖3是語音報(bào)警電路處理芯片PM5202管腳圖； 圖4是系統(tǒng)軟件算法流程圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
I、硬件設(shè)計(jì)I. I總體設(shè)計(jì)圖I所示，本實(shí)施例給出一種基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置結(jié)構(gòu)框圖，它包括一結(jié)構(gòu)路面，該結(jié)構(gòu)路面是在車道中間噴涂一定寬度的識(shí)別帶，該識(shí)別帶作為車道正中央位置的信號(hào)，用于被攝像頭識(shí)別；固定于車輛底盤的縱線中心線上的攝像頭，當(dāng)車輛位于車道中心一定范圍內(nèi)，攝像頭能夠采集到車道中央的識(shí)別帶，攝像頭的輸出端通過視頻信號(hào)同步分離芯片連接一個(gè)電子控制單元，該電子控制單元與語音報(bào)警器相連。本實(shí)施例中，電子控制單元選用單片機(jī)MC9S12XS128，由攝像頭輸出的信號(hào)經(jīng)由芯片LM1881進(jìn)行處理，單片機(jī)接收到由LM1881輸入的信號(hào)，當(dāng)車輛位于車道中心一定范圍內(nèi)，攝像頭能夠采集到車道中央的識(shí)別帶，將該信號(hào)輸入信號(hào)處理單元，認(rèn)為車輛沒有偏離車道。語音報(bào)警不動(dòng)作；當(dāng)車輛偏離車道中心一定范圍時(shí)，位于車輛縱向中心線的攝像頭采集不到車道中央的識(shí)別帶，電子控制單元認(rèn)為此時(shí)車輛已偏離車道，將發(fā)送信號(hào)給報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警功能。本實(shí)施例中，視頻信號(hào)同步分離模塊選用LM1881芯片，LM1881的I系列和7系列引腳分別與單片機(jī)MC9S12XS128的PT3和PT2引腳相連，單片機(jī)MC9S12XS128的PADOO引腳鏈接攝像頭的輸出端，攝像頭輸出的圖像信號(hào)輸入LM1881的3系列引腳。單片機(jī)MC9S12XS128性能穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛，成本低，可很好滿足系統(tǒng)控制要求。該車道偏離預(yù)警裝置通過攝像頭采集車輛相對(duì)車道位置的信號(hào)，以MC9S12XS128為電子控制單元，PM5020為語音報(bào)警系統(tǒng)的語音芯片，驅(qū)動(dòng)該單元的揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)了車輛縱向中心線偏離車道縱向中心線一定范圍時(shí)的自動(dòng)預(yù)警功能，抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)處理實(shí)時(shí)性好。結(jié)構(gòu)路面為在車道的中間噴涂一條寬度一定的識(shí)別帶的路面，成本低廉。LM1881芯片與單片機(jī)MC9S12XS128為道路信號(hào)的接收和對(duì)語音報(bào)警器的控制提供了良好保證。整個(gè)裝置通過攝像頭采集車道上的識(shí)別帶，電子控制單元通過采集到的信號(hào)控制語音報(bào)警器的是否動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了車輛偏離車道一定程度時(shí)的自動(dòng)報(bào)警功能，有效地避免或減少汽車因車道偏離而發(fā)生事故的系統(tǒng)。同時(shí)，該裝置采用的元器件數(shù)目少，成本低，維修方便，在智能交通系統(tǒng)有很好的應(yīng)用前景。I. 2車載CCD攝像頭與視頻信號(hào)同步處理(XD攝像頭主要由鏡頭、C⑶傳感器芯片與外圍電路組成。鏡頭負(fù)責(zé)圖像行掃描，CCD傳感器芯片將鏡頭掃描到的灰度圖像轉(zhuǎn)換成電壓，最后通過外圍電路將該視頻電壓通過視頻同步分離模塊輸出至電子控制單元。在掃描的過程中，PAL制每秒有50場(chǎng)圖像，而每場(chǎng)圖像又是由300多個(gè)行信號(hào)組成，為了使接收端的行掃描與場(chǎng)掃描規(guī)律與其同步，在行掃描結(jié)束后，向接收端發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，主要作為換行的標(biāo)志，表示這一行已經(jīng)結(jié)束，這個(gè)脈沖信號(hào)就是行同步，直到一場(chǎng)圖像掃描完。此時(shí)，會(huì)輸出一段約為I. 61ms的低脈沖,作為消隱信號(hào),在消隱中有一個(gè)寬度最長(zhǎng)的低脈沖作為場(chǎng)同步，表示該場(chǎng)已經(jīng)結(jié)束。在這些信號(hào)中，消隱信號(hào)是無用的信號(hào)。當(dāng)采集圖像時(shí)，為保證采集到的是有效地信號(hào)，需要進(jìn)行行場(chǎng)分離。本實(shí)施例中，視頻同步分離模塊選用LM1881芯片，它能夠從標(biāo)準(zhǔn)PAL、NTSCSECAM制式的視頻信號(hào)中提取出行同步、場(chǎng)同步、奇/偶場(chǎng)等同步信號(hào)。在數(shù)據(jù)采集過程中可以根據(jù)這些同步信號(hào)來控制視頻信號(hào)的采集。該芯片分離出的同步信號(hào)精確度高，采集的圖像 信息可靠性好，從而可以使電子控制單元準(zhǔn)確地感知車輛相對(duì)車道的位置。I. 3語音報(bào)警器當(dāng)車輛縱向中心線與車道縱向中心線的相對(duì)位置偏離超過一定的范圍時(shí)，需由語音報(bào)警器發(fā)出語音提示。對(duì)此，采用PM5020語音芯片實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)。PM50全系列智能語音芯片是中青世紀(jì)科技公司2003年最新開發(fā)的智能語音產(chǎn)品，該芯片由專用的語音單片機(jī)和FLASHRAM存儲(chǔ)器集合構(gòu)成，電源電壓3飛V，工作電流50mA，最小系統(tǒng)的外圍電路只需一只振蕩電阻和電源濾波電容即可，直接可驅(qū)動(dòng)小型揚(yáng)聲器，使用簡(jiǎn)單方便，且能在一定強(qiáng)度的振動(dòng)下正常工作，因此可運(yùn)用與汽車行業(yè)中。其管腳圖如圖3所示。PM5020芯片以單片機(jī)MC9S12XS128為控制單元，通過9引腳給芯片供電，輸入端接收來自電子控制單元的開關(guān)信號(hào)，8引腳接揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)了車輛偏離車道時(shí)的語音報(bào)警功倉泛。2.軟件設(shè)計(jì)2. I車道中心標(biāo)志線提取的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)車載CCD攝像頭掃描到的路面圖像，將路面圖像轉(zhuǎn)化為一定的電壓值進(jìn)行分析處理，某行電壓信號(hào)的高低起伏正反映了該行圖像的灰度變化情況。由于將車道中心標(biāo)志線設(shè)置為黑色，這樣與路面顏色之間的色差較大，直接反映在圖像數(shù)據(jù)中就是閥值，通過實(shí)驗(yàn)可以確定該閥值的大小。進(jìn)而判斷相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)的差是否大于該閥值，作為車道中心標(biāo)志線檢測(cè)算法的依據(jù)和主要參數(shù)。該算法的主要過程如下將攝像頭掃描到的最左端的第一個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)記為line，以line作為原點(diǎn)，依次向右進(jìn)行比較，判斷l(xiāng)ine處電壓值與右移兩個(gè)單位line+2處電壓值之差是否大于原點(diǎn)，依次向右進(jìn)行比較，判斷l(xiāng)ine與右移兩個(gè)單位line + 2處電壓值之差是否大于閥值，若不大于則表明該區(qū)域單位的路面色差無變化，以此類推，從line+2到最末一個(gè)有效點(diǎn)之間電壓的差值均不大于閾值，則認(rèn)為該時(shí)刻攝像頭所能采集到的車輛所在車道區(qū)域路面顏色無變化，即汽車縱向中心在一定范圍內(nèi)與車道中心線重合，汽車未偏離車道；若某處的電壓之差超過閾值，則認(rèn)為攝像頭同時(shí)采集到了車道中心標(biāo)志線與路面底色圖像，汽偏離車車道。其算法流程圖如圖4所示。
權(quán)利要求1.一種基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，其特征在于，包括 一結(jié)構(gòu)路面，該結(jié)構(gòu)路面是在車道中間噴涂一定寬度的識(shí)別帶，該識(shí)別帶作為車道正中央位置的信號(hào)，用于被攝像頭識(shí)別； 設(shè)置在車輛底部縱向中心線上的攝像頭，攝像頭的輸出端通過視頻同步分離模塊連接一個(gè)電子控制單元，該電子控制單元輸出端口連接有語音報(bào)警器。
2.如權(quán)利要求I所述的基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，其特征在于，所述的攝像頭選用車載CCD攝像頭。
3.如權(quán)利要求I所述的基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，其特征在于，所述的視頻同步分離模塊選用LM1881芯片。
4.如權(quán)利要求I所述的基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，其特征在于，所述的語音報(bào)警器選擇PM5020語音芯片和揚(yáng)聲器。
5.如權(quán)利要求4所述的基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，其特征在于，所述的揚(yáng)聲器選擇SPEAKER揚(yáng)聲器。
6.如權(quán)利要求I所述的基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，其特征在于，所述的電子控制單元選用MC9S12XS128單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于攝像頭的車道偏離預(yù)警裝置，包括在車道中間噴涂一定寬度的識(shí)別帶的結(jié)構(gòu)路面，位于車輛底盤縱向中心線的電攝像頭、視頻同步分離電路和電子控制單元，裝置基于攝像頭采集道路信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)LM1881進(jìn)行處理，MC9S12XS128作為電子控制單元，接收處理過的信號(hào)，根據(jù)接收到信號(hào)的不同，判定車輛是否偏離車道，以控制語音報(bào)警系統(tǒng)的工作，引起駕駛員的注意，修正車輛行駛狀態(tài)。本實(shí)用新型工作狀態(tài)穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單，維修成本低，實(shí)現(xiàn)了車輛偏離車道一定程度時(shí)的自動(dòng)報(bào)警功能，提高了車輛行駛時(shí)的安全性。
文檔編號(hào)B60Q5/00GK202686122SQ201220337519
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者王少勇, 賀伊琳, 孫恩民 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)