一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统的制作方法

文档序号:10860661
一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,包括车载红外热像仪、行人检测系统和车载影音系统,所述车载红外热像仪的输出端与行人检测系统的输入端连接,所述行人检测系统的输出端和车载影音系统的输入端连接,所述车载红外热像仪包括红外镜头、红外探测器和图像处理器,所述红外镜头和红外探测器连接,所述红外探测器的输出端和图像处理器的输入端电性连接,所述图像处理器的输出端与行人检测系统的输入端信号连接。本系统创造性性地开发了红外图像的数字细节增强算法(DDE),有效地提高了图像的细节和场景的适应性,驾驶员通过显示器能清晰地看见路面情况,大大提高了行驶的安全性。
【专利说明】
一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统
技术领域
[0001]本实用新型属于汽车安全辅助技术领域,具体涉及一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统。
【背景技术】
[0002]交通安全是当今社会一个重大焦点问题,受到各国政府和社会的关注,也是智能交通系统要致力解决的重大问题。每年世界上都因交通事故而带来巨大损失,其中由于驾驶员失误引起的占90%以上,因此开展基于智能交通系统的道路交通安全保障技术研究变得尤为迫切。研究表明,如果车辆前端安装有车距警报、雷达测速之类的报警系统,发生交通事故的概率可减少62%。如果遇到雨雾天气或者是夜间行驶,交通安全事故的发生概率还会大大提尚。
[0003]通过夜间辅助驾驶系统,驾驶员在能见度极低的夜晚或者雨雾天气,依然可以观察到前方300米的路况,若车辆前方出现行人(包括骑自行车或者摩托车的行人),系统会发出图像和语音警报,提醒驾驶员行人所处的位置,交通事故防患于未然。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0005]为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,包括车载红外热像仪、行人检测系统和车载影音系统,所述车载红外热像仪的输出端与行人检测系统的输入端连接,所述行人检测系统的输出端和车载影音系统的输入端连接,所述车载红外热像仪包括红外镜头、红外探测器和图像处理器,所述红外镜头和红外探测器连接,所述红外探测器的输出端和图像处理器的输入端电性连接,所述图像处理器的输出端与行人检测系统的输入端信号连接,所述行人检测系统包括视频解码芯片,所述视频解码芯片的输入端与车载红外热像仪的输出端信号连接,所述视频解码芯片的输出端与视频处理前端的输入端电性连接,所述视频处理前端的输出端通过行人检测装置与视频输出阵列的输入端电性连接,所述视频输出阵列的输出端与视频处理后端的输入端电性连接,所述视频处理后端的输出端与视频显示器的输入端电性连接。
[0006]优选的,所述图像处理器包括FPGA处理器和DSP处理器,所述FPGA处理器的输入端通过A/D转换器与红外探测器的输出端电性连接,所述红外探测器的输入端与热电制冷器的输出端电性连接,所述热电制冷器的两组输入端分别与时钟管理电路和D/A转换器的输入端电性连接,所述FPGA处理器和DSP处理器电性连接,所述时钟管理电路的输出端和DSP处理器的输入端电性连接,且所述时钟管理电路的输入端与FPGA处理器的输出端电性连接,所述FPGA处理器的输出端通过D/A转换器和视频驱动器的输入端电性连接,所述视频驱动器的输出端与视频显示器的输入端电性连接。
[0007]优选的,所述DSP处理器的输出端电性连接有RS232接口。
[0008]优选的,所述FPGA处理器和DSP处理器均与闪存器电性连接。
[0009]本实用新型的技术效果和优点:该基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,行人检测系统安装在车载红外热像仪之后,不用时可以被旁路(关闭),以减少系统功率开销,如果启动了行人检测系统,则车载红外热像仪的CVBS信号会输入到系统中,经视频编码器转化为数字信号进入数字信号处理器(DSP),DSP对采集到的视频信号进行图像分割、模板匹配、机器学习等处理后,检测到行人并标记出来(把矩形框叠加到视频流中,把行人圈起来),最后由DSP内部视频ADC再次解码成带有行人检测信息的CVBS信号输出到模拟监视器或者车载影音系统,输出的视频信号就是带有路面信息的实时红外图像,并且有行人检测功能;因为行人检测是基于红外热图的,因此从红外热像仪出来的图像必须清晰细腻,具有高的对比度和信噪比,否则会影响到图像的分割和行人的检测,本系统创造性性地开发了红外图像的数字细节增强算法(DDE),有效地提高了图像的细节和场景的适应性。行人检测算法中采用双阈值图像分割,用SVM分类器分出图像的远、中、近距离再进行模板匹配,还应用多帧校验有效地提高检测率和减低虚警率,这些算法都收到很好的效果,驾驶员通过显示器能清晰地看见路面情况,大大提高了行驶的安全性。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的原理模块示意图;
[0011 ]图2为本实用新型的车载红外热像仪原理模块示意图;
[0012]图3为本实用新型的行人检测系统原理模块示意图;
[0013]图4为本实用新型的图像处理器原理模块示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0015]本实用新型提供了如图1-3所示的一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,包括车载红外热像仪、行人检测系统和车载影音系统,所述车载红外热像仪的输出端与行人检测系统的输入端连接,所述行人检测系统的输出端和车载影音系统的输入端连接,所述车载红外热像仪包括红外镜头、红外探测器和图像处理器,所述红外镜头和红外探测器连接,所述红外探测器的输出端和图像处理器的输入端电性连接,所述图像处理器的输出端与行人检测系统的输入端信号连接,所述行人检测系统包括视频解码芯片,所述视频解码芯片的输入端与车载红外热像仪的输出端信号连接,所述视频解码芯片的输出端与视频处理前端的输入端电性连接,所述视频处理前端的输出端通过行人检测装置与视频输出阵列的输入端电性连接,所述视频输出阵列的输出端与视频处理后端的输入端电性连接,所述视频处理后端的输出端与视频显示器的输入端电性连接。
[0016]具体地,如图4所示,所述图像处理器包括FPGA处理器和DSP处理器,所述DSP处理器的输出端电性连接有RS232接口,所述FPGA处理器和DSP处理器均与闪存器电性连接,所述FPGA处理器的输入端通过A/D转换器与红外探测器的输出端电性连接,所述红外探测器的输入端与热电制冷器的输出端电性连接,所述热电制冷器的两组输入端分别与时钟管理电路和D/A转换器的输入端电性连接,所述FPGA处理器和DSP处理器电性连接,所述时钟管理电路的输出端和DSP处理器的输入端电性连接,且所述时钟管理电路的输入端与FPGA处理器的输出端电性连接,所述FPGA处理器的输出端通过D/A转换器和视频驱动器的输入端电性连接,所述视频驱动器的输出端与视频显示器的输入端电性连接。
[0017]该图像处理器的工作过程:
[0018](I)上电开始,DSP处理器将存放在闪存器里面的数据(DSP程序和数据,以及非均匀校正后的增益和偏移量)分别加载到DSP内部RAM和外部SRAM(查找表LUT),完成必要的初始化;
[0019](2)系统开始工作,A/D将IRFPA的模拟信号转变成数字信号送到FPGA处理器中,并以这些数据为地址线在LUT里查找出对应的非均匀校正系数增益和偏移量,在FPGA处理器中处理后的数据通过FIFO送到后端的D/A进行模数转换和视频合成,并在视频显示器上实时显示;
[0020](3)当需要更新校正增益和偏移量系数时,通过串口向DSP处理器发送中断指令,FPGA处理器将外部SRAM的控制权交给DSP处理器;
[0021](4)DSP处理器在外部串口通讯的控制下,采集高温和低温下的响应数据,并根据两点校正算法计算增益和偏移量,计算结果存在外部SRAM,写入闪存器;
[0022](5)将外部SRAM的控制权交给FPGA处理器,FPGA处理器开始实时校正工作。为了简化系统结构,实现小型化系统设计,数据缓冲FIFO在FPGA处理器实现,大大节省了系统空间和成本,并减少了 DSP处理器响应中断的时间。
[0023]该系统的工作原理:
[0024]该系统采用384*288非制冷焦平面红外探测器,接收红外光波段为8-14wM,探测器输出带有图像信息的模拟信号,用高速ADC对模拟信号进行采集,量化成14B工T数字信号送入FPGA处理器,FPGA处理器在微控制器的配合下对数字化的红外图像信号进行非均匀性校正,剔除盲元,利用科学的计算方法进行图像增强、滤波、降噪、灰度变换、叠加字符等,转化成4:2: 2的BT.656标准视频信号输出给外部视频解码器,转化成复合视频信号(CVBS)送给显示器显示出来,此时在显示器上看到的图像就是红外热图。
[0025]行人检测系统:
[0026]如图3所示,车载型红外热像仪输出的⑶BS信号经TVP5146视频解码,量化成8bit的BT656信号进入DSP的视频处理前端(VPFE),所采集到的视频信号被行人检测主程序进行图像分割、机器学习、模板匹配等一系列处理,检测到行人并标记,经DSP的视频处理后端(VPBE)转化为模拟信号送显。因为算法比较复杂,代码最大程度优化后每秒处理只能达到18帧,所以每秒还有7帧的图像没有处理,直接从红外热像仪送出给视频显示器,但并没有影响检测效果。
[0027]该基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,行人检测系统安装在车载红外热像仪之后,不用时可以被旁路(关闭),以减少系统功率开销,如果启动了行人检测系统,则车载红外热像仪的CVBS信号会输入到系统中,经视频编码器转化为数字信号进入数字信号处理器(DSP),DSP对采集到的视频信号进行图像分割、模板匹配、机器学习等处理后,检测到行人并标记出来(把矩形框叠加到视频流中,把行人圈起来),最后由DSP内部视频ADC再次解码成带有行人检测信息的CVBS信号输出到模拟监视器或者车载影音系统,输出的视频信号就是带有路面信息的实时红外图像,并且有行人检测功能;因为行人检测是基于红外热图的,因此从红外热像仪出来的图像必须清晰细腻,具有高的对比度和信噪比,否则会影响到图像的分割和行人的检测,本系统创造性地开发了红外图像的数字细节增强算法(DDE),有效地提高了图像的细节和场景的适应性。行人检测算法中采用双阈值图像分割,用SVM分类器分出图像的远、中、近距离再进行模板匹配,还应用多帧校验有效地提高检测率和减低虚警率,这些算法都收到很好的效果,驾驶员通过显示器能清晰地看见路面情况,大大提高了行驶的安全性。
[0028]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,包括车载红外热像仪、行人检测系统和车载影音系统,其特征在于:所述车载红外热像仪的输出端与行人检测系统的输入端连接,所述行人检测系统的输出端和车载影音系统的输入端连接,所述车载红外热像仪包括红外镜头、红外探测器和图像处理器,所述红外镜头和红外探测器连接,所述红外探测器的输出端和图像处理器的输入端电性连接,所述图像处理器的输出端与行人检测系统的输入端信号连接,所述行人检测系统包括视频解码芯片,所述视频解码芯片的输入端与车载红外热像仪的输出端信号连接,所述视频解码芯片的输出端与视频处理前端的输入端电性连接,所述视频处理前端的输出端通过行人检测装置与视频输出阵列的输入端电性连接,所述视频输出阵列的输出端与视频处理后端的输入端电性连接,所述视频处理后端的输出端与视频显示器的输入端电性连接。2.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,其特征在于:所述图像处理器包括FPGA处理器和DSP处理器,所述FPGA处理器的输入端通过A/D转换器与红外探测器的输出端电性连接,所述红外探测器的输入端与热电制冷器的输出端电性连接,所述热电制冷器的两组输入端分别与时钟管理电路和D/A转换器的输入端电性连接,所述FPGA处理器和DSP处理器电性连接,所述时钟管理电路的输出端和DSP处理器的输入端电性连接,且所述时钟管理电路的输入端与FPGA处理器的输出端电性连接,所述FPGA处理器的输出端通过D/A转换器和视频驱动器的输入端电性连接,所述视频驱动器的输出端与视频显示器的输入端电性连接。3.根据权利要求2所述的一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,其特征在于:所述DSP处理器的输出端电性连接有RS232接口。4.根据权利要求2所述的一种基于红外热成像的夜间辅助驾驶系统,其特征在于:所述FPGA处理器和DSP处理器均与闪存器电性连接。
【文档编号】H04N5/33GK205545633SQ201620281043
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】刘钊, 李振璧
【申请人】安徽理工大学
再多了解一些
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