专利名称：基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于摄像系统测距与处理领域，涉及一种单目视觉测距系统，特别是一种能够准确定位车辆位置的，基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统。
背景技术：
汽车辅助驾驶是现代交通技术领域中的一个特殊应用，它是结合交通运输技术、 安全技术、无线传感网络技术、计算机技术、通信技术等高新技术所组成的监控系统，以获取在途车辆的安全状态，实现实时预警，防止事故发生。根据近年来我国高速公路事故的数据显示，我国高速公路事故的主要原因是追尾碰撞，而且多为恶性事故，所造成的事故伤害及经济损失很大。在追尾危险的判断中，跟车驾驶员判断和决定的依据是估计到达前车的时间，而这一时间与距离、速度、相对速度和反应时间有很重要的关系，因此设计开发的预警系统的目的，就是要拓展驾驶员的判断识别能力，以增加对周围信息的掌握和处理能力。在事故发生前提醒驾驶员并采取一定的安全措施，对减少交通事故的发生则是非常必要的。汽车安全车距预警系统正是基于提高车辆的主动安全性，减少汽车追尾事故，实现在行车中给驾驶员提供安全信息的技术装置，为提高我国道路交通安全水平，降低交通事故发生率，促进智能交通系统在我国的发展及实现做出贡献。目前传统的车辆测距系统有三种超声波测距，一般不作为高速路上的测距仪
一是超声波的速度受外界影响大；二是距离越远，超声波损失越严重，会降低测量精度。f 毫米波雷达测距，存在电磁波干扰问题，必须防止因雷达装置相互间以及其他通信设施的电磁波干扰。直激光测距，普遍存在成像速度过慢、价格高的问题，由于使用在高速环境下，需要提高其稳定度，安全车距预警系统并没有普及安装。
发明内容针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，该系统通过车辆前方的摄像头采集图像，通过采集的图像得到前方车辆的距离和速度信息，并实现数据的分析和处理，在驾驶员处于危险时进行车辆预警，并把当前的GPS信息在LCD上显示，克服了传统的车辆预警系统只能从事低速率、低精度的距离测量任务的缺陷。为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案—种基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，至少包括以下模块图像采集模块用以在车辆行驶过程中实时采集车辆前方的图像信息；语音模块用以当车辆出现安全问题时发出语音报警；[0010]GPS定位模块用以实时采集当前车辆的位置及时间信息；数据处理模块用以实时接收并处理图像采集模块、GPS定位模块发送的信息，判断车辆的车距是否在安全范围内；显示模块用以显示信息；车载电源为系统提供电源；图像采集模块、显示模块、语音模块、GPS定位模块和车载电源分别与数据处理模块连接。本实用新型具有以下优点UPXA270芯片基于ARMv5E的Xscale核心，最高频率可达624MHz。2、图像采集模块采用CCD摄像机，可直接将光学信号转换为数字电信号，实现图像的获取、存储、传输处理和复现，具有体积小、寿命长、稳定性好及灵敏度高的特点。3、语音模块使得出现安全问题时，不只是显示屏上弹出预警窗口，同时也具有语音进行预警，更加直观可靠。4、采用GPS定位模块精确确定车辆位置，使得车辆能够实时观测到当前的位置和时间信息。5、对系统车载电源加入过流、过压和抗电磁干扰等措施，提高了电源模块供电的稳定性，能够达到GB/T 21437. 2-2008/IS0 7637-2:2004《道路车辆由传导和耦合引起的电騷扰第2部分沿电源线的电瞬态传导》标准中的各项试验要求。6、本实用新型存储容量大，实时记录，体积小(30*15*10 (cm))，重量轻(不大于 3KG)、便携且低功耗，适合车辆驾驶室的安装环境。本实用新型将嵌入式技术应用到车载系统中，能够实时地对在途车辆的状态信息及安全状态的相关信息进行采集处理，对经过处理的数据做出评价判定，实现了安全隐患早发现早处理。本实用新型针对由于车辆追尾相撞导致发生恶性交通事故现象，运用计算机视觉、图像处理、模式识别等人工智能理论和技术，通过深入系统的研究本车前方车辆识别与跟踪方法及安全车距的评定准则，实现对前方车辆实时探测和碰撞预警，从而为有效减少类似交通事故提供技术支持，对于前方车辆的识别和跟踪、距离的测量及高速公路安全预警有着非常重要的意义。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的工作流程图。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的解释说明。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的汽车安全辅助驾驶的单目测距系统至少包括如下模块图像采集模块用以在车辆行驶过程中实时采集车辆前方的图像信息，并将采集的图像信息实时传送到数据处理模块；图像采集模块采用CCD摄像机。语音模块用以当车辆出现安全问题时向驾驶员发出语音报警；语音模块采用ISD1730语音芯片。GPS定位模块用以实时采集当前车辆的位置及时间信息，并将采集的信息发送给数据处理模块；GPS定位模块采用Gstar GS-89 GPS模块。数据处理模块用以实时接收并处理图像采集模块发送的图像信息、GPS定位模块发送的车辆自身的位置和时间信息，判断车辆的车距是否在安全范围内，将需要显示的信息发送给显示模块；数据处理模块采用工业级的ARMll处理器PXA270芯片。显示模块用以实时接收数据处理模块发送的图像信息、车辆自身的位置和时间信息以及数据处理模块处理的结果信息，并显示接收到的信息；显示模块采用IXD液晶显示屏。车载电源为系统提供电源；图像采集模块、显示模块、语音模块、GPS定位模块和车载电源分别与数据处理模块连接。GPS定位模块通过串口通信电路与数据处理模块相连。图像采集模块通过数据采集卡与数据处理模块相连接。实际使用时，将本系统安装在车辆驾驶室内部，便于驾驶人员观察，CCD摄像头安装在车前方，摄像机的角度是任意的。参见图2，在实际使用过程中，本实用新型的工作流程如下车辆开始行驶，车载电源供电，本系统初始化，各模块开始工作。图像采集模块首先提取路面，进行摄像机标定，实时采集前方车辆图像数据，并将这些数据传输到数据处理模块；数据处理模块对图像进行处理，首先进行车辆识别，其次根据单目测距原理，确定前方车辆的距离并根据多帧信息，得到当前车辆的行驶速度，再次根据得到的信息并利用安全预警模型，对车辆的安全状态进行判断。最后将车距、速度、车辆安全状态信息发送给显示模块显示；同时GPS定位模块采集当前的车辆位置信息和时间信息，并将这些信息发送给数据处理模块，并经数据处理模块发送给显示模块；显示模块显示这些距离、速度、时间、 经度纬度和安全状态信息。数据处理模块根据处理得到的安全状态信息进行判断，若车辆现不处于安全状态，则具有安全问题，数据处理模块将需要显示的信息发送到显示模块，显示模块中弹出警示窗口，同时语音模块根据数据处理模块发送报警信号向驾驶员发出安全警报。系统以数据处理模块为中心，实时采集显示和处理，具体如下系统初始化后进入系统调度过程，也即是数据处理模块实时判断接收到的指令数据并执行设置模式判断是，则进入步骤A，否则继续判断；路面更新判断是，则进入步骤B，否则继续判断；测距判断是，则进入步骤C，否则继续判断；GPS定位判断是，则进入步骤D，否则继续判断；步骤A 数据处理模块进行模式设置，即可以根据不同的天气和时间设置模式，包括白天模式，夜间模式，雾天模式，雨天模式。并根据模式的不同更新全局变量，显示模块显示结果；步骤B:初始化图像采集模块，采集路面信息并更新路面数据，若采集成功，弹出窗口并将处理结果发送到显示模块显示；步骤C:初始化图像采集模块，首先采集一帧图像数据，数据处理模块进行图像预处理，再根据路面数据进行车辆定位；若视野中无车辆，则返回第一步采集第二帧图像数据。若视野中存在车辆，则数据处理模块根据单目视觉原理测量视野中车辆的距离并进行安全状态判断；若安全则将数据处理结果发送到显示模块显示，若不安全则将信息发送到显示模块弹出警示窗口，并通过语音模块向驾驶员预警；步骤D =GPS模块初始化，并实时的将GPS信息发送到显示模块显示；步骤E 数据处理模块读取出错数据，并进行错误处理，如果处理成功，则消除出错数据，否则进行系统重启；然后系统初始化；重新进入系统调度阶段。利用本系统可实现在车辆发生事故时，分析车辆故障的原因，并对相关现场信息进行回放恢复处理，从而为事故鉴定者提供科学的判定依据。
权利要求1.一种基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，至少包括以下模块 图像采集模块用以在车辆行驶过程中实时采集车辆前方的图像信息；语音模块用以当车辆出现安全问题时发出语音报警； GPS定位模块用以实时采集当前车辆的位置及时间信息；数据处理模块用以实时接收并处理图像采集模块、GPS定位模块发送的信息，判断车辆的车距是否在安全范围内； 显示模块用以显示信息； 车载电源为系统提供电源；图像采集模块、显示模块、语音模块、GPS定位模块和车载电源分别与数据处理模块连接。
2.如权利要求1所述的基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述GPS 定位模块通过串口通信电路与数据处理模块相连。
3.如权利要求1所述的基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述数据采集模块通过数据采集卡与数据处理模块相连接。
4.如权利要求1所述的基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述图像采集模块采用CCD摄像机。
5.如权利要求1所述的基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述语音模块采用ISD1730语音芯片。
6.如权利要求1所述的基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述GPS 定位模块采用Gstar GS-89 GPS开发模块。
7.如权利要求1所述的基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述数据处理模块采用工业级的ARMll处理器PXA270芯片。
8.如权利要求1所述的基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，其特征在于，所述显示模块采用IXD液晶显示屏。
专利摘要本实用新型公开了一种基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统，至少由图像采集模块、语音模块、GPS定位模块、数据处理模块、显示模块、车载电源等几个模块组成，其中，图像采集模块、显示模块、语音模块、GPS定位模块和车载电源分别与数据处理模块连接。本实用新型通过车辆前方的摄像头采集图像，通过采集的图像得到前方车辆的距离和速度信息，并实现数据的分析和处理，在驾驶员处于危险时进行车辆预警，显示模块弹出警示窗口并通过语音模块进行预警，克服了传统的车辆预警系统只能从事低速率、低精度的距离测量任务，距离测量代价高，实现困难的缺陷。
文档编号B60R1/00GK202018744SQ20112010584
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者张建阳, 徐志刚, 王松, 郗瑶颖 申请人:长安大学