专利名称：一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车辆安全驾驶领域，特别涉及一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置。
背景技术：
在高速公路上，驾驶员很容易因为长时间的驾驶而出现疲劳状态，一旦驾驶员出现瞌睡、打电话等常见分心行为时，此时车辆很容易因为方向盘的误操作而偏离本车道而驶入其它车道，假若自车所误驶入的车道前方或后方有相距不远的车辆时，此时自车处在一个很危险的潜在的碰撞之中，很显然，单纯依靠驾驶员集中精力来驾驶行车是一个很危险的行为，很容易引发交通事故。目前，国内外有大量的研究人员在车辆检测以及车道偏离方面做了相关研究，大部分都是通过使用毫米波雷达、图像采集仪和轮速传感器来采集自车前后方目标车辆以及车道边线的信息，并由微处理器根据相应的信息检测相对应的目标车辆以及车道线信息， 进而给驾驶员驾驶行车提供相应的预警信号以达到谨慎驾驶的目的。但是，大多技术方案存在一个固有缺陷采用毫米波雷达采集相对距离，其成本非常昂贵，且图像采集仪采集系统较复杂，不容易操作，此类技术方案理论上可行，可实用性不强，不能进行大范围的推广实施。
发明内容为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，能够准确显示自车距前、后车辆的相对距离和本车偏离正常行车道发出报警提示声音，防止车辆在行过程中发生意外。为了达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，包括用于检测车道边线以及采集自车与前后方车辆之间的相对距离的前摄像头和后摄像头、用于处理前后摄像头输入信息以及控制数码管和报警器工作的微处理器、用于实时显示自车距前后车辆的相对距离的数码管、用于车辆轮胎压线情况下发生声音提示的报警器。所述的微处理器，采用CM0S8位单片机，安装于一个集机盒内，其输入口 1/0-1、I/ 0-2分别与前摄像头和后摄像头的输出端电连接，其输出口 1/0-3、1/0-4分别与数码管和报警器的输入端电连接。所述的前摄像头和后摄像头，采用结构相同的高清摄像机，安装于车辆前、后挡风玻璃内侧，其输出端分别与微处理器的输入口 1/0-1、1/0-2电连接。所述的数码管，采用8位共阴极数码管，安装于车辆仪表盘一侧，其输入端与微处理器的输出口 1/0-3电连接。所述的报警器，采用蜂鸣器或动圈喇叭，与微处理器共同安装于一个机盒内，其输入端与微处理器的输出口 1/0-4电连接。[0011]与现有技术相比，本实用新型的优点在于1，采用性能优良的高清摄像机，智能化程度高，可以实现同时采集车道边线与本车与前后车辆的相对距离。2，由于采用微处理器， 能够及时处理实时数据信息，响应速度快，控制性能好。3，采用数码管，可以实时显示自车和前方车辆之间的相对距离，且成本低。
图I为本实用新型的结构示意图；图中1为前方摄像头；2为后方摄像头；3为微处理器；4为数码管；5为报警器。
具体实施方式
以下参照附图和结合具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。参照图I，一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，包括安装于一个机盒内，用于处理前摄像头和后摄像头输入的信息，控制数码管和报警器工作微处理器，其输入口 1/0-1、1/0-2分别与前摄像头和后摄像头的输出端电连接，其输出端1/0-3、1/0-4分别与数码管和报警器的输入端电连接；安装在车辆前后挡风玻璃内侧，用于检测车道边线以及采集自车与前后方车辆之间的相对距离的前摄像头和后摄像头，其输出端分别与微处理器的输入端1/0-1、1/0-2电连接；安装于车辆仪表盘一侧，用于实时显示自车距前后车辆的相对距离的数码管，其输入端与微处理器的输出端1/0-3电连接；与微处理器共同安装于一个机盒内，用于车辆轮胎压线时声音报警的报警器，其输入端与微处理器的输出端I/ 0-4电连接。本实施例C2-170摄像机内部预设车道检测算法和车辆检测算法，以达到用来检测车道偏离和前后方车辆的目的。车道检测算法的工作原理在于它由道路检测模型和起始于图像原点的3D重现模型构成，通过结合这两种模型来完成一个智能的车道检测模型， 其车道检测模型公式为X = k · y2+m · y+b (I)u = keuevH/(evme-v)+meu+(evm0-v)beu/evH (2)其中，公式(I)为车道趋势，公式(2)为车道标记信息。这种像抛物线的多项式被应用来获取车道标线的识别，比如弯曲道路将会评价得更加精确，取代了很繁重的计算。车道趋势首要预测通过使用第一顺序泰勒多项式来快速指出可能感兴趣区域，一旦车道趋势被确定，在每条车道标线检测后，道路模型将会通过一种循环方式加以更新，这种模型也延伸到基于视觉框架的复合模型，以执行复合车道检测来对抗奇特道路。车辆检测算法的工作原理在于它由三条扫描线同时检测前车车辆，它沿着车辆的水平边缘连续从底部到上部进行搜寻，一旦一些边缘出现在扫描线上，连续的边缘将会被检查以确认是否有车辆存在，以这种边缘作为参考，车辆参照障碍物被用来作为高级识别，在这个区域，白天和晚上轮胎的轮廓形状通过夜间尾灯特征来进一步检测车辆。此外， 边缘成对是一个关键特征用来识别车辆位置，当在某一参考区域出现两个顶点，那指明了车辆两侧的边界线。在给出的车辆检测算法中，自动检测自车和前方车辆之间的相对距离公式为y = evH/ (evme-v)。本实施例微处理器采用AT89C52单片机，内部程序预先设定自车和前后车辆之间的有效相对距离Λ s范围为0. 3m彡Λ s彡100m。当自车和前后方车辆之间的相对距离大于100米的时候，单片机内部程序认定为无效数据，不加以输出其距离信息，与之相对应的是数码管在相对距离大于100米的时候不显示距离数字。一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置具体实施流程如下本实用新型的工作过程是这样的当车辆点火启动后，安装在如后挡风玻璃内侧的如方摄像头I和后方摄像头2随之启动，此时自动开启检测系统，主要检测前后方车辆以及车道边线。当前方摄像头I和后方摄像头2在Λ s之IOOm区间检测到有目标车辆时，微处理器3接收到来自前后C2-170 摄像机的数据信息后，经与内部程序设定的有效范围O. 3m彡As彡IOOm比对，前方摄像头 I和后方摄像头2传送的数据信息为无效数据，微处理器3此时不给予任何响应。当前方摄像头I和后方摄像头2在O. 3m彡As彡IOOm区间检测到有目标车辆时，此时存在三种情况1，若在O. 3m彡As彡IOOm区间内检测到只有前方存在目标车辆时，微处理器把相对距离△ s信息输出给数码管4，此时数码管实时显示自车和前方车辆之间的相对距离数字；2，若在O. 3m彡Λ s彡IOOm区间内检测到只有后方存在目标车辆时，单片机把相对距离 Δ s信息输出给数码管4，此时数码管实时显示自车和后方车辆之间的相对距离数字；3，若在O. 3m <IOOm区间内检测到前方和后方同时存在目标车辆时,微处理器3内部程序先判断比较自车与前方车辆相对距离Asl和自车与后方车辆相对距离As2的大小，然后微3处理器取两者中小的相对距离作为有效数据输出给数码管4，此时数码管4实时显示自车距前、后方车辆最近的相对距离数字；与此同时，前方摄像头I和后方摄像头2时刻检测车道偏离趋势，当检测到车辆车轮压在车道线上时，此时微处理器3给蜂鸣器5发送控制信号，启动报警器5报警，以提醒驾驶员此时刻不宜驶入其它车道，需要谨慎驾驶。由以上检测过程可知，一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置很容易实现前后方车辆的检测以及车道边线的检测，且检测精确，可靠度高，检测设备少，很好地达到了辅助安全驾驶的目的。在本实施例中，如方摄像头I和后方摄像头2米用的是C2-170闻清摄像机，其特点为1，监测前方车辆，并计算碰撞时间在可能发生碰撞的2. 7秒前发出一个碰撞警告，让司机采取行动，避免交通事故发生；2，监测车辆在车道中的位置，在非故意的车道偏离发生时，发出警告；3，测量与前方车辆间的距离，并使用主体车辆的行进速度计算前方距离，即可以计算出到达前方车辆的时间，C2-170所检测出的相对距离通过数码管加以显示，并在前方距离减少时发出警告。其0° 150°的检测范围在更拓宽了监测范围，保证了检测数据的广泛性和可靠性。尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
权利要求1.一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，其特征在于，包括用于检测车道边线以及采集自车与前后方车辆之间的相对距离的前摄像头和后摄像头、用于处理前后摄像头输入信息以及控制数码管和报警器工作的微处理器、用于实时显示自车距前后车辆的相对距离的数码管、用于车辆轮胎压线情况下发生声音提示的报警器。
2.根据权利要求I所述的一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，其特征在于，所述的微处理器，采用CM0S8位单片机，安装于一个机盒内，其输入口 1/0-1、1/0-2分别与前摄像头和后摄像头的输出端电连接，其输出口 1/0-3、1/0-4分别与数码管和报警器的输入端电连接。
3.根据权利要求I所述的一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，其特征在于，所述的前摄像头和后摄像头，采用结构相同的高清摄像机，安装于车辆前、后挡风玻璃内侧，其输出端分别与微处理器的输入口 1/0-1、1/0-2电连接。
4.根据权利要求I所述的一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，其特征在于，所述的数码管，采用8位共阴极数码管，安装于车辆仪表盘一侧，其输入端与微处理器的输出口 1/0-3电连接。
5.根据权利要求I所述的一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，其特征在于，所述的报警器，采用蜂鸣器或动圈喇叭，与微处理器共同安装于一个机盒内，其输入端与微处理器的输出口 1/0-4电连接。
专利摘要本实用新型涉及车辆安全驾驶领域，公开了一种基于摄像机检测车辆和车道偏离及预警装置，包括用于检测车道边线以及采集自车与前后方车辆之间的相对距离的前摄像头和后摄像头、用于处理前后摄像头输入信息以及控制数码管和报警器工作的微处理器、用于实时显示自车距前后车辆的相对距离的数码管、用于车辆轮胎压线情况下发生声音提示的报警器；能够准确显示自车距前、后车辆的相对距离和本车偏离正常行车道发出报警提示声音，防止车辆在行过程中发生意外，具有结构简单、监测数据准确、直观数据显示与声音同时提醒的特点。
文档编号B60W30/12GK202345671SQ201120445489
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者张亚岐, 李远彬, 杜毓皓, 蔡婵娟, 郑楚清 申请人:长安大学