一种无人驾驶公交车的视觉感知系统及工作方法与流程

本发明涉及一种视觉感知系统，特别是一种无人驾驶公交车的视觉感知系统及工作方法，属于无人驾驶公交车技术领域。

背景技术：

无人驾驶公交车是一种智能汽车，主要依靠以计算机系统为主的导航仪来实现无人驾驶。但是，现在无人驾驶公交车对路旁交通及周围环境辨别能力比较差，导致采集到的数据不准确，无法保证车辆安全、可靠地在道路上行驶。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种无人驾驶公交车的视觉感知系统及工作方法。本发明能够采集无人驾驶公交车的车辆状态和行驶环境信息，实现对车辆周围环境的感知，提高其环境感知和导航能力，使得车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

该种无人驾驶公交车的视觉感知系统包括远程主控室、无线路由器、导航仪和图像处理工控机。所述远程主控室通过无线路由器控制导航仪和图像处理工控机，所述远程主控室实时接收图像处理工控机的信号，经远程登录进行车辆运行的远程监控和在线程序调试，较传统的无线串口或需要连接电缆调试的方式更加方便，传送数据量更大。所述图像处理工控机分别电连接有若干个微型传感器、若干个电荷耦合元件和视频摄像头。所述无人驾驶公交车每侧均设有微型传感器，负责监控车辆是否偏离了导航仪所制定的路线。同时微型传感器还根据感知到的障碍物信息及跟踪移动目标信息建立以无人驾驶公交车为中心的局部地图，不断收集地图数据，提高车辆的智能化程度。所述微型传感器将探测到的目标信息通过CAN总线发送到图像处理工控机，车辆行驶的路程越多，其智能化水平越高。所述电荷耦合元件分别安装在无人驾驶公交车顶部平台的前段左右两侧以及后段左右两侧，用于采集图像信息，用以侦测交通信号灯以及行人、自行车等车辆行驶路线上遭遇的移动障碍物的相对距离、速度和方位角度等。前段和后段的电荷耦合元件均水平布置形成双目视觉系统，经校正后可显著减轻相机镜头畸变等情况造成的采集图像失真，从而提高了目标识别的可靠性。所述电荷耦合元件用于捕获被测目标区域包含线结构光光条的图像并传送至图像处理工控机。所述视频摄像头安装在无人驾驶公交车顶部平台处中心位置，所述视频摄像头具有多个自由度，即能够实现摄像头的升降、俯仰以及左右旋转，从而实现摄像的空间全覆盖，并且视野范围灵活可调。视频摄像头可用于拍摄无人驾驶公交车附近的实时路况。

前述的导航仪安装在无人驾驶公交车的内部顶部。所述远程主控室通过导航仪获得车辆姿态位置数据，分析视觉图像信息及当前车体姿态位置信息可以定位目标的尺寸位置以及空间范围。

前述的图像处理工控机安装在无人驾驶公交车内尾部。所述图像处理工控机使用X86工控机，相比于传统系统使用的单片机、DSP图像处理模块具有更好的扩展性。所述远程主控室建立道路环境中出现的目标(交通标志标线、道路边缘和行驶区域内的行人和车辆)身份模型，所述图像处理工控机根据微型传感器、电荷耦合元件和视频摄像头的视觉图像数据提取的结果，将出现的目标分类，并与之前建立好的身份模型进行匹配，以确定目标的具体身份，能够提高分类判断的可靠性。

前述的远程主控室还信号连接有车内的报警装置、显示装置或车灯设备。所述远程主控室将前后方和两侧的障碍物距离信息显示在显示装置上。

前述的远程主控室还信号连接有车门锁控制装置和制动系统。所述车门锁控制装置和制动系统接收远程主控室的控制指令对无人驾驶公交车进行控制。

一种无人驾驶公交车的视觉感知系统的工作方法，采用上述的无人驾驶公交车的视觉感知系统，包括以下步骤：

F001，远程主控室预先设置报警阙值、主动制动阙值和开门碰撞预警值等参数，车辆启动后，系统上电故障自检；

F002，远程主控室实时接收图像处理工控机接收到的障碍物信号，并将前后方和两侧的障碍物距离信息显示在显示装置上，若障碍物距离小于设定的间距报警阙值，则通过报警装置报警；

F003，图像处理工控机实时接收微型传感器、电荷耦合元件和视频摄像头的信号，若当前车速大于20km/s，且位于车辆正前方的电荷耦合元件感应到前方障碍物的相对速度、距离数值均达到预设的主动制动阙值，则制动系统对车辆进行主动制动；

F004，图像处理工控机实时接收微型传感器、电荷耦合元件和视频摄像头的信号，若车辆处于静止状态，且位于车辆前后方和两侧的微型传感器感应到障碍物的相对速度、距离、方位角度均达到预设的开门碰撞预警值，则车门锁控制装置锁止车门。

与现有技术相比，本发明采用微型传感器、电荷耦合元件、视频摄像头和图像处理工控机等采集无人驾驶公交车的车辆状态和行驶环境信息，实现对车辆周围环境的感知，提高其环境感知和导航能力，实现无人驾驶公交车的自动驾驶，减少交通事故的产生，使得车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的部分结构示意图；

图3是本发明的部分结构示意图。

附图标记的含义：1-远程主控室，2-无线路由器，3-导航仪，4-微型传感器，5-电荷耦合元件，6-图像处理工控机，7-视频摄像头。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：如图1～图3所示，该种无人驾驶公交车的视觉感知系统包括远程主控室1、无线路由器2、导航仪3和图像处理工控机6。远程主控室1通过无线路由器2控制导航仪3和图像处理工控机6。导航仪3安装在无人驾驶公交车的内部顶部。远程主控室1通过导航仪3获得车辆姿态位置数据，分析视觉图像信息及当前车体姿态位置信息可以定位目标的尺寸位置以及空间范围。远程主控室1实时接收图像处理工控机6的信号，经远程登录进行车辆运行的远程监控和在线程序调试，较传统的无线串口或需要连接电缆调试的方式更加方便，传送数据量更大。远程主控室1还信号连接有车内的报警装置、显示装置或车灯设备。远程主控室1将前后方和两侧的障碍物距离信息显示在显示装置上。远程主控室1还信号连接有车门锁控制装置和制动系统。车门锁控制装置和制动系统接收远程主控室1的控制指令对无人驾驶公交车进行控制。

图像处理工控机6分别电连接有十二个微型传感器4、四个电荷耦合元件5和视频摄像头7。无人驾驶公交车每侧均设有微型传感器4，负责监控车辆是否偏离了导航仪3所制定的路线。同时微型传感器4还根据感知到的障碍物信息及跟踪移动目标信息建立以无人驾驶公交车为中心的局部地图，不断收集地图数据，提高车辆的智能化程度。微型传感器4将探测到的目标信息通过CAN总线发送到图像处理工控机6，车辆行驶的路程越多，其智能化水平越高。电荷耦合元件5分别安装在无人驾驶公交车顶部平台的前段左右两侧以及后段左右两侧，用于采集图像信息，用以侦测交通信号灯以及行人、自行车等车辆行驶路线上遭遇的移动障碍物的相对距离、速度和方位角度等。前段和后段的电荷耦合元件5均水平布置形成双目视觉系统，经校正后可显著减轻相机镜头畸变等情况造成的采集图像失真，从而提高了目标识别的可靠性。电荷耦合元件5用于捕获被测目标区域包含线结构光光条的图像并传送至图像处理工控机6。视频摄像头7安装在无人驾驶公交车顶部平台处中心位置，视频摄像头7具有多个自由度，即能够实现摄像头的升降、俯仰以及左右旋转，从而实现摄像的空间全覆盖，并且视野范围灵活可调。视频摄像头7可用于拍摄无人驾驶公交车附近的实时路况。图像处理工控机6安装在无人驾驶公交车内尾部。图像处理工控机6使用X86工控机，相比于传统系统使用的单片机、DSP图像处理模块具有更好的扩展性。远程主控室1建立道路环境中出现的目标(交通标志标线、道路边缘和行驶区域内的行人和车辆)身份模型，图像处理工控机6根据微型传感器4、电荷耦合元件5和视频摄像头7的视觉图像数据提取的结果，将出现的目标分类，并与之前建立好的身份模型进行匹配，以确定目标的具体身份，能够提高分类判断的可靠性。

实施例2：如图1～图3所示，该种无人驾驶公交车的视觉感知系统包括远程主控室1、无线路由器2、导航仪3和图像处理工控机6。远程主控室1通过无线路由器2控制导航仪3和图像处理工控机6，远程主控室1实时接收图像处理工控机6的信号，经远程登录进行车辆运行的远程监控和在线程序调试，较传统的无线串口或需要连接电缆调试的方式更加方便，传送数据量更大。图像处理工控机6分别电连接有十二个微型传感器4、四个电荷耦合元件5和视频摄像头7。无人驾驶公交车每侧均设有微型传感器4，负责监控车辆是否偏离了导航仪3所制定的路线。同时微型传感器4还根据感知到的障碍物信息及跟踪移动目标信息建立以无人驾驶公交车为中心的局部地图，不断收集地图数据，提高车辆的智能化程度。微型传感器4将探测到的目标信息通过CAN总线发送到图像处理工控机6，车辆行驶的路程越多，其智能化水平越高。电荷耦合元件5分别安装在无人驾驶公交车顶部平台的前段左右两侧以及后段左右两侧，用于采集图像信息，用以侦测交通信号灯以及行人、自行车等车辆行驶路线上遭遇的移动障碍物的相对距离、速度和方位角度等。前段和后段的电荷耦合元件5均水平布置形成双目视觉系统，经校正后可显著减轻相机镜头畸变等情况造成的采集图像失真，从而提高了目标识别的可靠性。电荷耦合元件5用于捕获被测目标区域包含线结构光光条的图像并传送至图像处理工控机6。视频摄像头7安装在无人驾驶公交车顶部平台处中心位置，视频摄像头7具有多个自由度，即能够实现摄像头的升降、俯仰以及左右旋转，从而实现摄像的空间全覆盖，并且视野范围灵活可调。视频摄像头7可用于拍摄无人驾驶公交车附近的实时路况。

实施例3：如图1～图3所示，一种无人驾驶公交车的视觉感知系统的工作方法，采用无人驾驶公交车的视觉感知系统，包括以下步骤：

F001，远程主控室1预先设置报警阙值、主动制动阙值和开门碰撞预警值等参数，车辆启动后，系统上电故障自检；

F002，远程主控室1实时接收图像处理工控机6接收到的障碍物信号，并将前后方和两侧的障碍物距离信息显示在显示装置上，若障碍物距离小于设定的间距报警阙值，则通过报警装置报警；

F003，图像处理工控机6实时接收微型传感器4、电荷耦合元件5和视频摄像头7的信号，若当前车速大于20km/s，且位于车辆正前方的电荷耦合元件5感应到前方障碍物的相对速度、距离数值均达到预设的主动制动阙值，则制动系统对车辆进行主动制动；

F004，图像处理工控机6实时接收微型传感器4、电荷耦合元件5和视频摄像头7的信号，若车辆处于静止状态，且位于车辆前后方和两侧的微型传感器4感应到障碍物的相对速度、距离、方位角度均达到预设的开门碰撞预警值，则车门锁控制装置锁止车门。