基于红外成像的汽车后视系统及方法与流程

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种基于红外成像的汽车后视系统及方法。

背景技术：

周知的，比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线，又称红外辐射。红外线是指波长为0.78—1000微米的电磁波，其中波长为0.78—2.0微米的部分称为近红外，波长为2.0—1000微米的部分称为热红外线。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。

汽车是人们常用的出行交通工具，现有的汽车在后视方面一般采用光学反射后视镜，由于后视镜体积较大，在狭窄空间会车时影响通过性。此外，在雨雪雾天，由于温差导致车窗的雾气、污物会附着在车窗上，从而通过车窗观测侧后方车辆时受到影响，造成安全隐患。再者，夜间行车中，由于后方强光导致驾驶员视线受影响，可能造成视觉盲点，影响变道时的安全性，同时后视镜尺寸有限，观察侧后方车辆与障碍物也存在盲点。

国外少数豪华车型采用了摄像头进行后视图像采集，并显示在车内，但是由于摄像头依然受到强光阻塞，夜间成像不清，以及雨雪雾的影响，无法满足全天候可靠性要求，不能替代光学反射后视镜。如果用电子系统取代光学反射后视镜，减小风噪，减少盲点，同时又能保证全天候的工作能力，对驾驶安全性与便利性会有很大的提升。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种基于红外成像的汽车后视系统及方法，用以解决现有的汽车后视存在的汽车通过性差与风阻，雨雪雾天的视线距离低，夜晚炫光等问题，提高可靠性。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于红外成像的汽车后视系统，所述后视系统包括红外成像单元、显示单元和控制单元，所述红外成像单元包括红外数据采集模块，所述红外数据采集模块配置有辅助/替代后视镜的红外探测器，所述红外探测器通过信号输出线连接控制单元；所述显示单元包括显示模块，所述显示模块配置有单一的或成对的显示器，所述显示器对所述红外探测器获取的红外后视图像进行显示，所述显示器嵌入到汽车仪表盘中，或将显示器固定于汽车仪表盘的上方，或将显示器固定于汽车车身的内侧。

作为基于红外成像的汽车后视系统的优选方案，所述红外成像单元包括第一红外数据采集模块和第二红外数据采集模块，所述第一红外数据采集模块配置有第一红外探测器，第一红外探测器设置在汽车的左侧车身外辅助/替代左后视镜；所述第二红外数据采集模块配置有第二红外探测器，第二红外探测器设置在汽车的右侧车身外辅助/替代右后视镜。

作为基于红外成像的汽车后视系统的优选方案，所述红外探测器通过支架或夹具安装在汽车两侧的车身外，红外探测器采用大于0.78um波长的红外光进行探测。

作为基于红外成像的汽车后视系统的优选方案，所述显示单元包括第一显示模块，所述第一显示模块配置有第一显示器，所述第一显示器用于对所述红外探测器获取的红外后视图像进行显示，所述第一显示器嵌入到汽车仪表盘中，或将第一显示器固定于汽车仪表盘的上方，或将第一显示器固定于汽车车身的内侧。

作为基于红外成像的汽车后视系统的优选方案，所述显示单元还包括第二显示模块，所述第二显示模块配置有第二显示器，所述第一显示器和第二显示器共同对所述红外探测器获取的红外后视图像进行显示，第一显示器对应显示汽车左侧的红外探测器获取的红外后视图像，第二显示器对应显示汽车右侧的红外探测器获取的红外后视图像。

作为基于红外成像的汽车后视系统的优选方案，所述后视系统还包括红外目标识别模块，红外目标识别模块用于对红外成像单元获取的红外后视图像进行动态目标识别。

作为基于红外成像的汽车后视系统的优选方案，所述后视系统还包括车辆预警模块，所述车辆预警模块用于对红外后视图像中识别出的车辆进行预警。

本发明还提供一种基于红外成像的汽车后视方法，所述后视方法包括以下步骤，

在汽车的车身外配置辅助/替代后视镜的红外探测器，通过红外数据采集模块将红外探测器采集的汽车后视区域红外光转换为图像电信号，红外数据采集模块将转换后的图像电信号通过信号输出线输送到控制单元；

在汽车的车身内侧或汽车仪表盘中或汽车仪表盘的上方配置显示器，控制单元将获取的图像电信号输送到显示器中进行实时显示；

调用红外目标识别模块对控制单元获取的汽车红外后视图像进行动态目标识别，识别出汽车后视区域的车辆；

当识别出汽车后视区域出现车辆时，调用车辆预警模块对红外后视图像中识别出的车辆进行标识并通过灯光或语音的形式对驾驶人员进行提醒。

作为基于红外成像的汽车后视方法的优选方案，所述红外目标识别模块中配置有红外目标识别算法，红外目标识别的步骤为：

1)计算汽车后视区域序列图像中某一帧图像每个像素点的局域灰度概率值，获取该幅图像的局域概率分布图；

2)设定阈值，提取图像中的孤立奇异点；

3)提取目标，驱除噪声；

4)剔除伪目标：如果某一奇异点在连续的n内连续出现t次，则认为该奇异点为目标点，否则认为是伪目标。

作为基于红外成像的汽车后视方法的优选方案，所述红外探测器采用大于0.78um波长的红外光探测，并通过控制单元将汽车后视红外图像信息显示在对应的显示器中，所述红外探测器的中心角度通过支架或夹具调整为大于50°的视场范围，覆盖汽车相邻车道侧后方车辆；

所述红外探测器包括设置在汽车的左侧车身外辅助/替代左后视镜的第一红外探测器和设置在汽车的右侧车身外辅助/替代右后视镜的第二红外探测器；

通过单一的或成对的显示器对所述红外探测器获取的红外后视图像进行显示，所述显示器嵌入到汽车仪表盘中，或将显示器固定于汽车仪表盘的上方，或将显示器固定于汽车车身的内侧。

本发明实施例具有如下优点：能够消除视觉死角；红外成像受雨雪雾与低光照影响远小于可见光，提高后视安全；红外成像不受车窗与后视镜体的雾、霜与污损影响，提高后视安全；红外成像减小外部反光镜体积，提高汽车行驶通过性能，使车宽降低5～20cm，降低风阻约1～3％；红外光不在可见光谱内，不会受到可见光炫目影响，不受后车前灯高亮度远光造成的炫光影响，能够对后车进行准确的判断。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的单一显示器的基于红外成像的汽车后视系统结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的单一显示器布置示意图；

图3为本发明实施例中提供的双显示器的基于红外成像的汽车后视系统结构示意图。

图4为本发明实施例中提供的双显示器布置示意图；

图5为本发明实施例中提供的基于红外成像的汽车后视方法示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例中采用的红外目标识别算法已经属于成熟的技术，如范浩锋等人于2013年发表的《基于bp神经网络的红外目标识别技术》，bp全称backpropagation，即反向传播算法。

参见图1和图3，一种基于红外成像的汽车后视系统，所述后视系统包括红外成像单元1、显示单元2和控制单元3，所述红外成像单元1包括红外数据采集模块，所述红外数据采集模块配置有辅助/替代后视镜的红外探测器，所述红外探测器通过信号输出线连接控制单元3；所述显示单元2包括显示模块，所述显示模块配置有单一的或成对的显示器，所述显示器对所述红外探测器获取的红外后视图像进行显示，所述显示器嵌入到汽车仪表盘中，或将显示器固定于汽车仪表盘的上方，或将显示器固定于汽车车身的内侧。

基于红外成像的汽车后视系统的一个实施例中，所述红外成像单元1包括第一红外数据采集模块4和第二红外数据采集模块5，所述第一红外数据采集模块4配置有第一红外探测器6，第一红外探测器6设置在汽车的左侧车身外辅助/替代左后视镜7；所述第二红外数据采集模块5配置有第二红外探测器15，第二红外探测器15设置在汽车的右侧车身外辅助/替代右后视镜8。所述红外探测器通过支架或夹具安装在汽车两侧的车身外，红外探测器采用大于0.78um波长的红外光进行探测。红外探测器配置有两个，能够将入射的红外辐射信号转变成电信号输出，对应于汽车左右两侧的后视镜进行图像采集。本发明实施例采用的支架或夹具可以采用现有技术中成熟的支架或夹具，如摄像头支架，支架或夹具通常设有支撑部位和夹紧部位，支撑部位用于与汽车主体进行组接，可以通过螺孔、螺母或一体成型的方式，夹紧部位用于与红外探测器连接，可以通过螺孔、螺母方式，也可通过设有轴、夹持体和弹簧体的夹持结构。

参见图1和图2，基于红外成像的汽车后视系统的一个实施例中，所述显示单元2包括第一显示模块9，所述第一显示模块9配置有第一显示器10，所述第一显示器10用于对所述红外探测器获取的红外后视图像进行显示，所述第一显示器10嵌入到汽车仪表盘中，或将第一显示器10固定于汽车仪表盘的上方，或将第一显示器10固定于汽车车身的内侧。汽车后视系统采用单一显示器的方式，单一显示器同时对两个红外探测器采集的后视图像进行显示，红外探测器采用大于0.78um波长的红外光探测，并通过控制单元3进行处理，显示在显示器中。

参见图3和图4，基于红外成像的汽车后视系统的一个实施例中，所述显示单元2还包括第二显示模块11，所述第二显示模块11配置有第二显示器12，所述第一显示器10和第二显示器12共同对所述红外探测器获取的红外后视图像进行显示，第一显示器10对应显示汽车左侧的红外探测器获取的红外后视图像，第二显示器12对应显示汽车右侧的红外探测器获取的红外后视图像。本实施例中汽车后视系统采用双显示器的方式，双显示器对应两个红外探测器采集的后视图像进行分别显示，两个显示器分布在汽车车身的内侧，一个位于驾驶区域，另一个位于副驾区域。

基于红外成像的汽车后视系统的一个实施例中，所述后视系统还包括红外目标识别模块13，红外目标识别模块13用于对红外成像单元1获取的红外后视图像进行动态目标识别。红外目标识别根据目标的检测与跟踪主要分为两类：先检测后跟踪(detectbeforetrack)和先跟踪后检测(trackbeforedetect)。先检测后跟踪即先根据检测概率和预警概率计算单帧图像的检测门限，然后对每帧图像进行分割，并将目标的单帧检测结果与目标运动轨迹进行关联，最后进行目标跟踪，适应于信噪比比较高的情况，常用的方法有：小波分析方法、背景抑制法、基于变换的方法、门限检测方法。先跟踪后检测即对单帧图像中有无目标先不进行判断，而是先对图像中较多的可能轨迹同时进行跟踪，然后根据检测概率、虚警概率和信噪比计算出多帧图像的检测门限进行决策。

基于红外成像的汽车后视系统的一个实施例中，所述后视系统还包括车辆预警模块14，所述车辆预警模块14用于对红外后视图像中识别出的车辆进行预警。预警的方式可以对识别出的车辆进行标识，或通过灯光或语音的形式对驾驶人员进行提醒。

参见图5，本发明还提供一种基于红外成像的汽车后视方法，所述后视方法包括以下步骤，

s1：在汽车的车身外配置辅助/替代后视镜的红外探测器，通过红外数据采集模块将红外探测器采集的汽车后视区域红外光转换为图像电信号，红外数据采集模块将转换后的图像电信号通过信号输出线输送到控制单元3；

s2：在汽车的车身内侧或汽车仪表盘中或汽车仪表盘的上方配置显示器，控制单元3将获取的图像电信号输送到显示器中进行实时显示；

s3：调用红外目标识别模块13对控制单元3获取的汽车红外后视图像进行动态目标识别，识别出汽车后视区域的车辆；

s4：当识别出汽车后视区域出现车辆时，调用车辆预警模块14对红外后视图像中识别出的车辆进行标识并通过灯光或语音的形式对驾驶人员进行提醒。

基于红外成像的汽车后视方法的一个实施例中，所述红外目标识别模块13中配置有红外目标识别算法，红外目标识别的步骤为：

1、计算汽车后视区域序列图像中某一帧图像每个像素点的局域灰度概率值，获取该幅图像的局域概率分布图；

2、设定阈值，提取图像中的孤立奇异点；

3、提取目标，驱除噪声；

4、剔除伪目标：如果某一奇异点在连续的n内连续出现t次，则认为该奇异点为目标点，否则认为是伪目标。

基于红外成像的汽车后视方法的一个实施例中，所述红外探测器采用大于0.78um波长的红外光探测，并通过控制单元3将汽车后视红外图像信息显示在对应的显示器中，所述红外探测器的中心角度通过支架或夹具调整为大于50°的视场范围，覆盖汽车相邻车道侧后方车辆；

所述红外探测器包括设置在汽车的左侧车身外辅助/替代左后视镜7的第一红外探测器6和设置在汽车的右侧车身外辅助/替代右后视镜8的第二红外探测器15；

通过单一的或成对的显示器对所述红外探测器获取的红外后视图像进行显示，所述显示器嵌入到汽车仪表盘中，或将显示器固定于汽车仪表盘的上方，或将显示器固定于汽车车身的内侧。

本发明基于红外成像技术，红外光不受雨雪雾天，以及夜晚低光照的影响，稳定可达200m视距的外部图像；不受后车前灯高亮度远光造成炫光影响，能够对后车准确的判断；红外光不在可见光谱内，不会受到可见光炫目影响；采用红外探测器，不需通过车窗观测车外反光，直接使用车内的显示器屏幕观测，解决车窗与反光镜污损与水雾凝结造成的观测问题；红外成像镜头减小外部反光镜体积，提高行驶通过性能使车宽降低5～20cm，降低风阻约1～3％。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。