一种行车轨道智能监控系统及其实现方法
【专利摘要】本发明提供的一种行车轨道智能监控系统及其实现方法，通过在车辆上安装获取前方路况信息的图像获取模块，使用主机处理模块对从图像获取模块中获取到的含有前方路况信息的图像进行处理，得到与前方路况信息相对应的虚拟轨道，并结合车辆的速度以及车辆前轮与前方轨道路线之间的夹角，判断出在预定时间以内所述车辆会不会发生偏移轨道以及对前方道路是否为半径小于预定阈值的弯道进行判定，若判定会发生偏移轨道或者前方道路为半径小于预定阈值的弯道，则发出警报。本发明提供的所述系统及实现方法，可以自动对预定时间内车辆是否会发生偏移轨道或者前方是否有危险弯道的判断，并及时给出警示，提高了行车过程的安全性。
【专利说明】一种行车轨道智能监控系统及其实现方法【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车电子领域，尤其涉及的是一种行车轨道智能监控系统及其实现方法。
【背景技术】
[0002]随着车辆的普及，在车辆行驶过程中的安全问题越来越受到重视。
[0003]对于安全行车的问题，不仅需要对驾驶技能进行严格的把控，还需要预防驾驶员避免疲劳驾驶或者新手高速驾驶所发生的意外事故。
[0004]现有技术中，最为常见的为对车道线进行识别进而对车到道线或者车道上的障碍物进行检测，实现对在公路上行驶的车辆给予提醒作用，但是其仅仅对车道线进行检测或者对车道上的障碍物进行检测，并不涉及根据车辆的行驶情况或者根据车道的弯曲情况给出警示，比如车辆行使过程中因操作不当导致车辆即将偏移轨道或者前方出现弯道发出警报，因此现有技术中轨道监控并不能给予驾驶员很好的安全指导作用。
[0005]因此，现有技术有待于进一步的改进。
【发明内容】
[0006]鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，为用户提供一种可以自动根据路况信息与车辆行车的状况为用户发出警报的智能监控系统及其实现方法，为用户的行车安全提供保障。
[0007]为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案:
一种行车轨道智能监控系统，其中，所述系统包括以下模块:
图像获取模块、主机处理模块和报警模块；
所述图像获取模块，用于获取车辆在行车过程中前方路况图像；
所述主机处理模块，用于将从图像获取模块中获取的前方路况图像中识别出车辆前方道路轨道的轨迹，并根据所述轨迹计算出前方道路是否为半径小于预定阈值的弯道，若非半径小于预定阈值的弯道，则将所述轨迹、车辆速度以及车辆前轮与前方道路轨道边界的夹角相结合计算出车辆在预定时间内是否偏移轨道；
所述报警模块，用于前方道路轨道为半径小于预定阈值的弯道时或者当主机处理模块判断出车辆将在预定时间之内偏移轨道，则发出报警。
[0008]所述的行车轨道智能监控系统，其中，所述主机处理模块包括:图像处理单元和虚拟轨道模拟单元；
图像处理单元，用于从图像获取模块中获取前方路况图像，并对所述前方路况图像进行黑白处理，从中捕捉到车道标识线的捕捉点；
虚拟轨道模拟单元，用于从图像处理单元中获取识别出的车道标识线的捕捉点，并根据所述车道标识线的捕捉点模拟出车辆前方的虚拟轨道。
[0009]所述的行车轨道智能监控系统，其中，所述主机处理模块还包括:数据获取单元和数据处理单元；
所述数据获取单元，用于获取车辆速度以及车辆方向盘转动的角度；
所述数据处理单元，用于通过虚拟轨道计算出前方道路轨迹的半径；通过将获取到的车辆速度、利用获取到的车辆方向盘转动的角度计算出的车辆前轮转动的角度以及模拟出的虚拟轨道相结合计算出车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T。
[0010]所述的行车轨道智能监控系统，其中，所述车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T的计算公式为:T =層sm0’其
中，D为车辆前轮到虚拟轨道边界的垂直距离,V为车辆行驶速度W力车辆前轮与虚拟轨道边界的夹角。
[0011 ] 所述的行车轨道智能监控系统，其中，所述报警模块中，预设为发出两次报警之间的车程至少为预设距离。
[0012]一种实现行车轨道智能监控的方法，其中，所述方法包括以下步骤:
A、安装在车辆上的图像获取模块获取车辆在行车过程中前方路况图像；
B、设置在车体内的主机处理模块从图像获取模块中获取的前方路况图像中识别出前方道路轨道的轨迹；
C、主机处理模块通过识别出的前方道路轨道的轨迹计算出前方道路是否为半径小于预定阈值的弯道，若是则发出警报，否则进入步骤D ;
D、主机处理模块将识别出的前方道路轨道的轨迹、获取的车辆速度以及车辆前轮与前方道路轨道边界的夹角相结合，判断车辆在预定时间以后是否偏移轨道，若偏移轨道，则发出报警，否则返回步骤A。
[0013]所述的实现行车轨道智能监控的方法，其中，所述步骤B中包括:
B1、主机处理模块从所述前方路况图像进行黑白处理，从中捕捉到车道标识线的捕捉
占.B2、从图像处理单元中获取识别出的车道标识线的捕捉点，并根据所述车道标识线的捕捉点模拟出车辆前方的虚拟轨道。
[0014]所述的实现行车轨道智能监控的方法，其中，所述步骤B中包括:
B3、主机处理模块获取车辆速度以及车辆方向盘转动的角度；
B4、主机处理模块通过虚拟轨道计算出前方道路轨迹的半径；通过将获取到的车辆速度、利用获取到的车辆方向盘转动的角度计算出的车辆前轮转动的角度以及模拟出的虚拟轨道相结合计算出车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T。
[0015]所述的实现行车轨道智能监控的方法，其中，在所述步骤B4中所述车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T的计算公式为:T = Z)/rSm0,其中,D为车辆前轮到虚拟轨道边界的垂直距离，V为车辆行驶速度力车辆前轮与虚拟轨道边界的夹角。
[0016]所述的实现行车轨道智能监控的方法，其中，所述报警模块中，预设为发出两次报警之间的车程至少为预设距离。
[0017]本发明提供的一种行车轨道智能监控的方法及系统，自动对预定时间内车辆是否会发生偏移轨道或者前方是否有危险弯道的判断，并及时给出警示，尤其可以防止司机疲劳驾驶、新手高速驾驶或者在弯道上驾驶时发生危险的可能，增加了车辆行驶安全性。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明提供的一种行车轨道智能监控系统的结构原理图。
[0019]图2a为本发明中当行驶车道为直行车道时对前方路况图像进行黑白处理后的图像效果图。
[0020]图2b为本发明中当行驶车道为弯道时对前方路况图像进行黑白处理后的图像效果图。
[0021]图3a为本发明中对图2a中直行车道进行虚拟轨道模拟出的虚拟轨道示意图。
[0022]图3b为本发明中对图2b中弯道进行虚拟轨道模拟出的虚拟轨道示意图。
[0023]图4为本发明中对车辆是否发生偏移行驶轨道进行判定的示意图。
[0024]图5为本发明中对弯道的轨道半径进行计算的示意图。
[0025]图6为本发明提供的一种行车轨道智能监控的实现方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0026]本发明提供了一种行车轨道智能监控系统及其实现方法。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]如图1所示为本发明提供的一种行车轨道智能监控系统，其中，所述系统包括以下模块:
图像获取模块10、主机处理模块20和报警模块30 ；
所述图像获取模块10，用于获取车辆在行车过程中前方路况图像；具体的所述图像获取模块可以为摄像头，获取其他获取图像的设备，在使用时为了便于获取前方路况图像，可以将摄像头设置在车辆的前格栅处或者安装在前档风玻璃处。
[0028]所述主机处理模块20，用于将从图像获取模块10中获取的前方路况图像中识别出车辆前方道路轨道的轨迹，并根据所述轨迹计算出前方道路是否为半径小于预定阈值的弯道，若非半径小于预定阈值的弯道，则将所述轨迹、车辆速度以及车辆前轮与前方道路轨道边界的夹角相结合计算出车辆在预定时间内是否偏移轨道。
[0029]主机处理模块20与所述图像获取模块30相互连接，主机处理模块20从图像获取模块中获取其拍摄到的前方路况图像，并对该前方路况图像进行识别处理，获取图像中所包含的前方道路轨道。
[0030]所述主机处理模块20还可以根据获取到的前方路况图像所包含的道路轨道的轨迹，根据对轨迹的数据处理，可以判定出前方道路是否为半径小于一预定阈值的弯道，如果前方弯道的半径小于预定阈值则发出警报，所述预定阈值可以用户自行设置也可以系统默认设置，优选的，当前方弯道的半径小于Ikm则发出警报。
[0031]若前方道路并不含有半径小于预定阈值的弯道，则主机处理模块20则根据所述道路轨道的轨迹、车辆行驶的速度以及车辆前轮偏离前方道路轨道边界的角度，计算出车辆压到前方道路轨道边界的时间是否小于一预定时间，如果小于，则发出警报。
[0032]所述预定时间可以根据用户的需要自行设置也可以根据系统默认设置，优选的，所述预定时间设置为I秒，即当计算出I秒内车辆将偏移轨道，则发出警报。
[0033]在具体实施时，所述主机处理模块20可以为设置在车辆中控台储物盒内的功能主机，其与车辆总线相连接，从车辆总线获取车辆行驶的速度和车辆前轮偏转的角度。
[0034]具体的，车辆总线通过车辆方向盘转动的角度来获取所述车辆前轮相对于车辆正前方偏转的角度。将车辆前轮相对于正前方偏转的角度与前方道路轨迹相结合来得出车辆前轮与前方道路轨迹的边界之间的角度。
[0035]所述报警模块30，用于当主机处理模块判断出前方道路轨道为半径小于预定阈值的弯道时或者车辆将在预定时间以内偏移轨道，则发出报警。
[0036]所述报警模块30与主机处理模块20相连接，当主机处理模块20判定出需要进行报警时，则将发出警报。具体的，所述报警模块30可以为车辆的显示屏或者车辆的扬声器，当轨道偏移时，显示屏可以显示:您已偏离行车轨道，请及时修正；弯道时，显示屏可以显示:前面弯道，请减速慢行。若使用车辆扬声器进行报警则可以为:扬声器先发出滴滴的警示声，然后语音提醒:您已经偏移轨道，请注意修正，或者提醒司机:前方弯道，请减速慢行。可以想到的是，用户可以根据自己的需要自行设置警示声音以及内容。
[0037]为了更好的对图像获取模块中摄取的图像进行处理，得到前方路况图像所包含的道路轨道的轨迹，在上述技术方案的基础上，所述主机处理模块中设置有:图像处理单元和虚拟轨道模拟单元。
[0038]图像处理单元，用于从图像获取模块中获取前方路况图像，并对所述前方路况图像进行黑白处理，从中捕捉到车道标识线的捕捉点。
[0039]图像处理单元对获取到的图像进行黑白处理，突出图像中的车道标识线。如图2a和图2b所示，分别为对行车轨道为直行道或者弯道时图像黑白处理后的效果图。图像处理单元从处理后的黑白图像中捕捉车道标识线的捕捉点。
[0040]虚拟轨道模拟单元，用于从图像处理单元中获取识别出的车道标识线的捕捉点，并根据所述车道标识线的捕捉点模拟出车辆前方的虚拟轨道。
[0041]所述虚拟轨道模拟单元，根据图像处理单元捕捉到的车道标识线的捕捉点模拟出与所述车道标识线相对应的虚拟轨道。如图3a和图3b所示，分别为图2a和图2b中前方道路轨道图像模拟出的虚拟轨道示意图。
[0042]为了更好的对获取的信息进行数据处理，所述主机处理模块还包括:数据获取单元和数据处理单元；
所述数据获取单元，用于获取车辆速度以及车辆方向盘转动的角度；
所述数据处理单元，用于通过虚拟轨道计算出前方道路轨迹的半径；通过将获取到的车辆速度、利用获取到的车辆方向盘转动的角度计算出的车辆前轮转动的角度以及模拟出的虚拟轨道相结合计算出车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T。
[0043]所述数据获取单元，通过从车辆总线中获取车辆速度和车辆方向盘转动的角度。
[0044]数据处理单元根据获取到的数据计算出出前方道路轨迹的半径以及车辆前轮行驶到前方道路轨道边界的时间，从计算出的时间来判断是否需要发出报警。
[0045]具体的，如图4所示为本发明提供的所述系统在进行弯道半径计算的示意图，图中101表示为车辆，102表示为弯道道路的外侧线，103为弯道道路的内侧线，104为弯道半径的长度。数据处理单元可以根据模拟出的虚拟轨道计算出弯道的半径是否小于预定阈值，如果小于则发出报警，如果大于等于则进行车辆是否会在预定时间以内发生偏移轨道的判断。[0046]如图5所示为车辆是否发生偏移行驶轨道进行判定的示意图，如图所示，图中101表示为车辆，201表示为虚拟轨道模拟单元模拟出的虚拟轨道，所述车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T的计算公式为:r = Z)/rSm0，其中，D为车辆前轮到虚拟轨道边界的垂直距离，V为车辆行驶速度H力车辆前轮与虚拟轨道的夹角。
[0047]数据处理单元可以通过将车辆放置在模拟出的虚拟轨道中进行定位，从中获取车辆前轮与虚拟轨道边界的垂直距离，由于虚拟轨道是基于前方道路轨道模拟出的，因为车辆前轮与虚拟轨道边界的垂直距离也即是车辆前轮与前方道路轨道边界的垂直距离；车辆行驶速度V可以直接通过车辆总线获取；车辆前轮与虚拟轨道的夹角为通过车辆方向盘转动的角度来对应计算出车辆前轮转动的角度来获取。
[0048]为了更好的对行车轨道进行智能监控，在使用过程中，用户可以对上述系统进行一下设置:
1、车辆速度超过60Km/H时预警功能启动；也即当车辆速度比较大时，则自动启动该监控功能；
2、打转向灯时预警功能自动停止；
3、预警第一次后，第二次轨道偏移需距离第一次偏移地超过IKm;
4、连续弯道只在第一个弯道前预警，间距在IKm以内的弯道为连续弯道；
5、道路复杂时(如道路颠簸不平，泥泞、冰冻、积雪)预警功能停止。
[0049]基于上述设置可以在更好的利用本监控系统的同时，节约资源。
[0050]本发明还提供了一种实现行车轨道智能监控的方法，如图6所示，所述方法包括以下步骤:
51、安装在车辆上的图像获取模块获取车辆在行车过程中前方路况图像；
52、设置在车体内的主机处理模块从图像获取模块中获取的前方路况图像中识别出前方道路轨道的轨迹；
53、主机处理模块通过识别出的前方道路轨道的轨迹计算出前方道路是否为半径小于预定阈值的弯道，若是则发出警报，否则进入步骤D ;
54、主机处理模块将识别出的前方道路轨道的轨迹、获取的车辆速度以及车辆前轮与前方道路轨道边界的夹角相结合，判断车辆在预定时间以后是否偏移轨道，若偏移轨道，则发出报警，否则返回步骤A。
[0051]所述步骤S2中包括:
主机处理模块从所述前方路况图像进行黑白处理，从中捕捉到车道标识线的捕捉点。
[0052]从图像处理单元中获取识别出的车道标识线的捕捉点，并根据所述车道标识线的捕捉点模拟出车辆前方的虚拟轨道。
[0053]主机处理模块获取车辆速度以及车辆方向盘转动的角度；
主机处理模块通过虚拟轨道计算出前方道路轨迹的半径；通过将获取到的车辆速度、利用获取到的车辆方向盘转动的角度计算出的车辆前轮转动的角度以及模拟出的虚拟轨道相结合计算出车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T。
[0054]具体的，所述车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T的计算公式为'T = DSVsm 9，其中，D为车辆前轮到虚拟轨道边界的垂直距离，V为车辆行驶速度，Q为车辆前轮与虚拟轨道边界的夹角。[0055]所述报警模块中，预设为发出两次报警之间的车程至少为预设距离。
[0056]本发明提供的一种行车轨道智能监控的系统及其实现方法，通过在车辆上安装获取前方路况信息的图像获取模块，使用主机处理模块对从图像获取模块中获取到的含有前方路况信息的图像进行处理，得到前方路况的轨道路线，并将所述轨道路线与车辆的速度以及车辆前轮与前方轨道路线之间的夹角，判断出在预定时间以内所述车辆会不会发生偏移轨道或者仅对前方道路轨道路线进行分析判断出是否为半径小于预定阈值的弯道，若判定会发生偏移轨道或者前方道路为半径小于预定阈值的弯道，则发出警报，提醒用户及时调整行驶方向。本发明提供的所述系统及实现方法，可以自动根据车辆行驶的前方路况信息对车辆的行车安全进行监控，自动对预定时间内车辆是否会发生偏移轨道或者前方是否有危险弯道的判断，并及时给出警示，提高了行车过程的安全性。
[0057]可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种行车轨道智能监控系统，其特征在于，所述系统包括以下模块: 图像获取模块、主机处理模块和报警模块； 所述图像获取模块，用于获取车辆在行车过程中前方路况图像； 所述主机处理模块，用于将从图像获取模块中获取的前方路况图像中识别出车辆前方道路轨道的轨迹，并根据所述轨迹计算出前方道路是否为半径小于预定阈值的弯道，若非半径小于预定阈值的弯道，则将所述轨迹、车辆速度以及车辆前轮与前方道路轨道边界的夹角相结合计算出车辆在预定时间内是否偏移轨道； 所述报警模块，用于前方道路轨道为半径小于预定阈值的弯道时或者当主机处理模块判断出车辆将在预定时间之内偏移轨道，则发出报警。
2.根据权利要求1所述的行车轨道智能监控系统，其特征在于，所述主机处理模块包括:图像处理单元和虚拟轨道模拟单元； 图像处理单元，用于从图像获取模块中获取前方路况图像，并对所述前方路况图像进行黑白处理，从中捕捉到车道标识线的捕捉点； 虚拟轨道模拟单元，用于从图像处理单元中获取识别出的车道标识线的捕捉点，并根据所述车道标识线的捕捉点模拟出车辆前方的虚拟轨道。
3.根据权利要求2所述的行车轨道智能监控系统，其特征在于，所述主机处理模块还包括:数据获取单元和数据处理单元； 所述数据获取单元，用于获取车辆速度以及车辆方向盘转动的角度； 所述数据处理单元，用于通过虚拟轨道计算出前方道路轨迹的半径；通过将获取到的车辆速度、利用获取到的车辆方向盘转动的角度计算出的车辆前轮转动的角度以及模拟出的虚拟轨道相结合计算出车辆前轮行驶`到虚拟轨道边界的时间T。
4.根据权利要求3所述的行车轨道智能监控系统，其特征在于，所述车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T的计算公式为:T = D/F sin 9,其中，D为车辆前轮到虚拟轨道边界的垂直距离，V为车辆行驶速度，0为车辆前轮与虚拟轨道边界的夹角。
5.根据权利要求3所述的行车轨道智能监控系统，其特征在于，所述报警模块中，预设为发出两次报警之间的车程至少为预设距离。
6.一种实现行车轨道智能监控的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: A、安装在车辆上的图像获取模块获取车辆在行车过程中前方路况图像； B、设置在车体内的主机处理模块从图像获取模块中获取的前方路况图像中识别出前方道路轨道的轨迹； C、主机处理模块通过识别出的前方道路轨道的轨迹计算出前方道路是否为半径小于预定阈值的弯道，若是则发出警报，否则进入步骤D ; D、主机处理模块将识别出的前方道路轨道的轨迹、获取的车辆速度以及车辆前轮与前方道路轨道边界的夹角相结合，判断车辆在预定时间以后是否偏移轨道，若偏移轨道，则发出报警，否则返回步骤A。
7.根据权利要求6所述的实现行车轨道智能监控的方法，其特征在于，所述步骤B中包括: B1、主机处理模块从所述前方路况图像进行黑白处理，从中捕捉到车道标识线的捕捉占.^ \\\ ? B2、从图像处理单元中获取识别出的车道标识线的捕捉点，并根据所述车道标识线的捕捉点模拟出车辆前方的虚拟轨道。
8.根据权利要求7所述的实现行车轨道智能监控的方法，其特征在于，所述步骤B中包括: B3、主机处理模块获取车辆速度以及车辆方向盘转动的角度； B4、主机处理模块通过虚拟轨道计算出前方道路轨迹的半径；通过将获取到的车辆速度、利用获取到的车辆方向盘转动的角度计算出的车辆前轮转动的角度以及模拟出的虚拟轨道相结合计算出车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T。
9.根据权利要求8所述的实现行车轨道智能监控的方法，其特征在于，在所述步骤B4中所述车辆前轮行驶到虚拟轨道边界的时间T的计算公式为:r = D/Fan 0 ,其中，D为车辆前轮到虚拟轨道边界的垂直距离，V为车辆行驶速度5力车辆前轮与虚拟轨道边界的夹角。
10.根据权利要求8所述的实现行车轨道智能监控的方法，其特征在于，所述报警模块中，预设为发出两次报警之间的车程至`少为预设距离。
【文档编号】H04N7/18GK103647947SQ201310640913
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】王朝荣, 林春恒 申请人:广东好帮手电子科技股份有限公司