一种面向自然驾驶数据的危险片段采集系统及其方法与流程

本发明涉及一种智能汽车测试场景技术领域，特别是涉及一种面向自然驾驶数据的危险片段采集系统及其方法。

背景技术：

在场景库建设方面，目前国内外已经对此做了大量的研究，典型的危险场景是智能汽车安全系统进行需求分析和测试评价的基础，也决定了系统工作的范围，因此危险场景一直都是智能汽车安全技术尤其是主动避撞技术研究的重点。

最通用的危险场景提取方法是交通事故数据的分析，如美国高速公路安全管理局(nhtsa)基于2004年ges(generalestimatessystem)事故数据库，提出的37类预碰撞场景。从交通事故数据中可以得到典型的危险形态，但能得到的参数不多，准确性也有限，更为重要的是缺乏交通事故的主要诱因和驾驶行为数据。因此自然驾驶数据的研究逐渐得到行业和研究人员的重视。

目前，针对自然数据采集中，没有有效的危险场景提取的方法，且不能够集成与数据采集设备之中，本发明基于现有的问题提出一种面向自然驾驶数据的危险场景片段采集系统和方法。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种面向自然驾驶数据的危险片段采集系统及其方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种面向自然驾驶数据的危险片段采集系统，包括数据采集模块和数据存储模块；

所述数据采集模块包括车身稳定数据采集模块、图像数据采集模块和位置数据采集模块；

所述车身稳定数据采集模块包括设置于前悬挂架或后悬挂架上的横向加速度传感器模块和设置于后悬挂架或前悬挂架上的纵向加速度传感器模块，以及设置于前桥横梁横或后前横梁上的横摆角速度传感器模块；

所述横向加速度传感器模块用于采集测试车辆实时行驶的横向加速度，横向速度传感器模块的横向加速度信号输出端与测试车辆控制器的横向加速度信号输入端相连；

所述纵向加速度传感器模块用于采集测试车辆实时行驶的纵向加速度，纵向速度传感器模块的纵向加速度信号输出端与测试车辆控制器的纵向加速度信号输入端相连；

所述横摆角速度传感器模块用于采集测试车辆实时行驶的横摆角速度，横摆角速度传感器模块的横摆角速度信号输出端与测试车辆控制器的横摆角速度信号输入端相连；

所述图像数据采集模块包括设置在测试车辆车身上的用于拍摄行驶场景的m个车载摄像头，所述m为正整数，每个车载摄像头的图像信号输出端对应与测试车辆控制器的图像信号输入端相连；

所述位置数据采集模块包括设置于测试车辆内的用于获取测试车辆所处地理位置的gps模块，所述gps模块的地理位置信号输出端与测试车辆控制器的地理位置输入端相连；

当测试车辆接收到危险触发信号，将图像数据采集模块采集的图像保存在存储模块中。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括设置在测试车辆内的无线收发模块，无线收发模块的收发端与测试车辆控制器的收发端相连，测试车辆控制器通过无线收发模块将数据存储模块中存储的数据发送到远程监控中心。及时将采集到的数据参数发送到远程监控中心，便于远程监测中心了解状况。

在本发明的一种优选实施方式中，所述m取6；分别为设置在测试车辆车头用于采集车辆前视图像的车载第一摄像头，设置在测试车辆车身左侧用于采集车辆左侧前视图像和后视图像的车载第二摄像头和车载第三摄像头，设置在测试车辆车身右侧用于采集车辆右侧前视图像和后视图像的车载第四摄像头和车载第五摄像头，以及设置在测试车辆车尾用于采集车辆后视的车载第六摄像头；

车载第一摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第一输入端相连，车载第二摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第二输入端相连，车载第三摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第三输入端相连，车载第四摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第四输入端相连，车载第五摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第五输入端相连，车载第六摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第六输入端相连。通过六路车载摄像头采集测试车辆的行驶场景，最后拼接为全景场景。

本发明还提供了一种面向自然驾驶数据的危险片段采集方法，包括以下步骤：

s1，测试车辆控制器根据位置数据采集模块采集的测试车辆所处地理位置，判断测试车辆所处路段，所述测试车辆所处路段包括高速路段和普通路段；

如果测试车辆所处路段为高速路段，则执行步骤s2；

如果测试车辆所处路段为普通路段，则执行步骤s3；

s2，如果测试车辆所处路段为高速路段，则进入高速路段危险工况判别：

s21，测试车辆控制器获取车身稳定数据采集模块采集的纵向加速度ax、横向加速度ay和横摆角速度

s22，对步骤s21采集的纵向加速度ax、横向加速度ay和横摆角速度经差分得到纵向加速度导数横向加速度导数和横摆角加速度

s23，判断是否存在以下条件之一：

ax＜-ag且所述a为正数，b为正数；g为重力加速度,s为时间单位秒；

或者，|ay|＞cg且所述c为正数，d为正数；

s24，若存在步骤s23中的条件之一，则生成危险触发信号；

s25，将危险发生前x秒和后y秒的图像数据采集模块采集的图像数据段保存；所述x、y为正数；

s3，如果测试车辆所处路段为普通路段，则进入普通路段危险工况判别：

s31，测试车辆控制器获取车身稳定数据采集模块采集的纵向速度vx、纵向加速度ax、横向加速度ay和横摆角速度

s32，对步骤s31采集的纵向加速度ax、横向加速度ay和横摆角速度经差分得到纵向加速度导数横向加速度导数和横摆角加速度

s33，判断是否存在以下条件之一：

ax＜-a′g且所述a′为大于a的正数，b′为大于或者等于b的正数；

或者，|ay|＞c′g且所述c′为大于或者等于c的正数，d′为大于或者等于d的正数；

或者，当纵向速度vx≥em/s，所述e为正数，m为位移单位米，横摆角速度在fs的时间窗内，所述f为正数，从±g°/s变到相反方向所述g为正数，°为角度单位度；

或者，当纵向车速vx≥hm/s时，所述h为正数，拟合横摆角加速度，在一个类似正弦函数周期内，其横摆角加速度的绝对值最大值所述i为正数；

s34，若存在步骤s33中的条件之一，则生成危险触发信号；

s35，将危险发生前x′秒和后y′秒的图像数据采集模块采集的图像数据段保存；所述x′为大于或者等于x的正数，y′为大于或者等于y的正数。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤s23中，a＝0.3；b＝1；c＝0.75；d＝1。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤s33中，a′＝0.5；b′＝1；c′＝0.75；d′＝1；e＝13.4；f＝0.75；g＝8；h＝5；i＝15。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤s25中，x＝y＝10。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤s35中，x′＝y′＝10。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括步骤s26，将危险发生前x秒和后y秒的图像数据采集模块采集的图像数据段发送到远程监控中心；

还包括步骤s36，将危险发生前x′秒和后y′秒的图像数据采集模块采集的图像数据段发送到远程监控中心。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括将截取的六路视频进行全景拼接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明能够对发生危险工况的驾驶进行场景提取。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明流程示意框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种面向自然驾驶数据的危险片段采集系统，包括数据采集模块和数据存储模块；

所述数据采集模块包括车身稳定数据采集模块、图像数据采集模块和位置数据采集模块；

所述车身稳定数据采集模块包括设置于前悬挂架或后悬挂架上的横向加速度传感器模块和设置于后悬挂架或前悬挂架上的纵向加速度传感器模块，以及设置于前桥横梁横或后前横梁上的横摆角速度传感器模块；

所述横向加速度传感器模块用于采集测试车辆实时行驶的横向加速度，横向速度传感器模块的横向加速度信号输出端与测试车辆控制器的横向加速度信号输入端相连；

所述纵向加速度传感器模块用于采集测试车辆实时行驶的纵向加速度，纵向速度传感器模块的纵向加速度信号输出端与测试车辆控制器的纵向加速度信号输入端相连；

所述横摆角速度传感器模块用于采集测试车辆实时行驶的横摆角速度，横摆角速度传感器模块的横摆角速度信号输出端与测试车辆控制器的横摆角速度信号输入端相连；

所述图像数据采集模块包括设置在测试车辆车身上的用于拍摄行驶场景的m个车载摄像头，所述m为正整数，每个车载摄像头的图像信号输出端对应与测试车辆控制器的图像信号输入端相连；

所述位置数据采集模块包括设置于测试车辆内的用于获取测试车辆所处地理位置的gps模块，所述gps模块的地理位置信号输出端与测试车辆控制器的地理位置输入端相连；

当测试车辆接收到危险触发信号，将图像数据采集模块采集的图像保存在存储模块中。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括设置在测试车辆内的无线收发模块，无线收发模块的收发端与测试车辆控制器的收发端相连，测试车辆控制器通过无线收发模块将数据存储模块中存储的数据发送到远程监控中心。

在本发明的一种优选实施方式中，所述m取6；分别为设置在测试车辆车头用于采集车辆前视图像的车载第一摄像头，设置在测试车辆车身左侧用于采集车辆左侧前视图像和后视图像的车载第二摄像头和车载第三摄像头，设置在测试车辆车身右侧用于采集车辆右侧前视图像和后视图像的车载第四摄像头和车载第五摄像头，以及设置在测试车辆车尾用于采集车辆后视的车载第六摄像头；

车载第一摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第一输入端相连，车载第二摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第二输入端相连，车载第三摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第三输入端相连，车载第四摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第四输入端相连，车载第五摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第五输入端相连，车载第六摄像头的图像信号输出端与测试车辆控制器的图像信号第六输入端相连。

本发明还提供了一种面向自然驾驶数据的危险片段采集方法，包括以下步骤：

s1，测试车辆控制器根据位置数据采集模块采集的测试车辆所处地理位置，判断测试车辆所处路段，所述测试车辆所处路段包括高速路段(highway)和普通路段(cityroad)；

如果测试车辆所处路段为高速路段，则执行步骤s2；

如果测试车辆所处路段为普通路段，则执行步骤s3；

s2，如果测试车辆所处路段为高速路段，则进入高速路段危险工况判别：

s21，测试车辆控制器获取车身稳定数据采集模块采集的纵向加速度ax、横向加速度ay和横摆角速度

s22，对步骤s21采集的纵向加速度ax、横向加速度ay和横摆角速度经差分得到纵向加速度导数横向加速度导数和横摆角加速度

s23，判断是否存在以下条件之一：

ax＜-ag且所述a为正数，b为正数；g为重力加速度,s为时间单位秒；

或者，|ay|＞cg且所述c为正数，d为正数；在本实施方式中，a＝0.3；b＝1；c＝0.75；d＝1。

s24，若存在步骤s23中的条件之一，则生成危险触发信号；

s25，将危险发生前x秒和后y秒的图像数据采集模块采集的图像数据段保存；所述x、y为正数；在本实施方式中，x＝y＝10。

s26，将危险发生前x秒和后y秒的图像数据采集模块采集的图像数据段发送到远程监控中心；

s3，如果测试车辆所处路段为普通路段，则进入普通路段危险工况判别：

s31，测试车辆控制器获取车身稳定数据采集模块采集的纵向速度vx、纵向加速度ax、横向加速度ay和横摆角速度

s32，对步骤s31采集的纵向加速度ax、横向加速度ay和横摆角速度经差分得到纵向加速度导数横向加速度导数和横摆角加速度

s33，判断是否存在以下条件之一：

ax＜-a′g且所述a′为大于a的正数，b′为大于或者等于b的正数；

或者，|ay|＞c′g且所述c′为大于或者等于c的正数，d′为大于或者等于d的正数；

或者，当纵向速度vx≥em/s，所述e为正数，m为位移单位米，横摆角速度在fs的时间窗内，所述f为正数，从±g°/s变到相反方向所述g为正数，°为角度单位度；在本实施方式中，从±g°/s变到相反方向理解为：从g°/s变为-g°/s；或者从-g°/s变为g°/s。

或者，当纵向车速vx≥hm/s时，所述h为正数，拟合横摆角加速度，在一个类似正弦函数周期内，其横摆角加速度的绝对值最大值所述i为正数；在本实施方式中，a′＝0.5；b′＝1；c′＝0.75；d′＝1；e＝13.4；f＝0.75；g＝8；h＝5；i＝15。

s34，若存在步骤s33中的条件之一，则生成危险触发信号；

s35，将危险发生前x′秒和后y′秒的图像数据采集模块采集的图像数据段保存；所述x′为大于或者等于x的正数，y′为大于或者等于y的正数。在本实施方式中，x′＝y′＝10。

s36，将危险发生前x′秒和后y′秒的图像数据采集模块采集的图像数据段发送到远程监控中心。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括将截取的六路视频进行全景拼接。其全景拼接方法包括以下步骤：

s101，获取目标区域内相邻两个车载摄像头各自拍摄的单帧图像；

s102，获取步骤s101中的相邻两个车载摄像头各自拍摄的单帧图像的重叠区域；

s103，对步骤s102中的重叠区域划分为k个子重叠区域，所述k为正整数，在每个子重叠区域内找到基准点；所述基准点的寻找方法为：

其中，rq为特征点q的像素值，rp为与特征点q相邻特征点p的像素值，n为与特征点q相邻特征点p个数，rmax为与特征点q相邻特征点p的最大像素值，rmin为与特征点q相邻特征点p的最小像素值；将每个子重叠区域中的p值最小值对应的特征点作为基准点；

s104，将步骤s101中的相邻两个车载摄像头各自拍摄的单帧图像的坐标由屏幕坐标变换为柱面坐标；

s105，根据步骤s103选取的基准点，以及步骤s104转换的柱面坐标，提取步骤s101中的相邻两个车载摄像头各自拍摄的单帧图像的特征点；

s106，将步骤s105中的所有特征点进行匹配；其特征点的匹配方法为：取其中一幅单帧图像上的特征点与另一幅单帧图像上所有特征点的像素差值的绝对值，将最小值作为匹配点；

s107，按照步骤s101～s106将目标区域内所有相邻两个车载摄像头各自拍摄的单帧图像进行匹配，获取目标区域的全景单帧图像。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。