本实用新型属于汽车安全驾驶技术领域，具体涉及一种基于双目摄像头的车辆防碰撞预警装置。
背景技术：
随着汽车行业的发展，我国汽车保有量持续增加，但也引起了一系列道路交通事故等问题。根据研究表明，驾驶员是影响车辆安全行驶的主要因素，特别是在交通拥堵的场所，由于汽车频繁起步，且车辆之间距离较近，驾驶员很难把握起步时的车速以及与前车之间的安全距离，很容易引起追尾等交通事故；此外，当汽车在高速公路上行驶时，很容易产生驾驶疲劳，如果汽车行驶速度较快，距离前车较近，且前车由于突发情况紧急制动，后车驾驶员将来不及制动，会引起重大追尾事故，造成重大损失。因此在传统汽车上，驾驶员的驾驶经验、反应时间等决定着驾驶员能否妥善处理追尾等交通事故，为了解决这一问题，汽车安全距离判断、防碰撞预警系统等驾驶辅助系统受到了汽车厂商和消费者的大力关注。
目前汽车上搭载的车辆防碰撞装置多采用激光雷达、毫米波雷达等判断前方车辆的距离，从而对在安全距离之内的情况产生报警，但由于车载雷达成本较高，使得预警系统的成本也较高；也有采用单目摄像头通过判断前方车辆车牌大小来计算前方距离的产品，但由于国内商用车和乘用车的车牌大小有差别，所以此种方案很容易产生计算误差，不能准确判断前方车辆的距离，误警率较高，不利于在汽车上普及。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于双目摄像头的车辆防碰撞预警装置，通过两个摄像头采集前方车辆车牌信息，判断与前车的距离，当距离较近时，预警系统会产生警报，提醒驾驶员减速行驶，避免产生追尾等交通事故。
本实用新型采用以下技术方案：
一种基于双目摄像头的车辆防碰撞预警装置，包括微处理器模块，微处理器模块分别连接有CAN总线、预警模块和车牌识别模块，车牌识别模块连接有图像采集模块；
图像采集模块用于采集车辆前方道路交通情况信息并发送给车牌识别模块，车牌识别模块用于接收图像采集模块采集的信息并将识别的车牌信息发送给微处理器模块，CAN总线用于将车速信号、转向盘转角信号传输给微处理器模块，微处理器模块连接有用于储存车辆车速和车辆安全距离信息的数据存储ROM模块，微处理器模块用于分别接收车牌识别模块和CAN总线发送的车牌、车速及距离信息并与数据存储ROM模块内的设定值比较，微处理器模块与预警模块连接，用于在车速及距离信息超过设定值后发出警报。
具体的，图像采集模块包括两个摄像头镜头，两个摄像头镜头经过摄像头转动模块与微处理器模块连接，摄像头转动模块用于控制图像采集模块转动。
进一步的，两个摄像头镜头沿车辆纵向对应设置在车辆的纵向对称面。
进一步的，摄像头转动模块包括分别设置在车辆进气栅格和车内后视镜处的支架，每个支架上均安装有球形结构的摄像头壳体，摄像头镜头设置在摄像头壳体内，摄像头壳体通过步进电机与微处理器模块连接，用于控制摄像头壳体的转动。
进一步的，步进电机包括步进电机转子和步进电机定子，步进电机转子设置在摄像头壳体上，步进电机定子设置在支架上。
具体的，两个摄像头镜头的转动角度为车辆左右车轮转动角度大小的平均值，用于保证摄像头镜头正对前方车辆。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型基于双目摄像头的车辆防碰撞预警装置包括微处理器模块，微处理器模块分别连接有CAN总线、预警模块和车牌识别模块，车牌识别模块连接有图像采集模块，通过图像采集模块采集前方道路交通情况，并由微处理器模块处理图像数据，计算得到前方车辆与本车的距离，并判断是否小于安全距离，从而向驾驶员发出安全预警，相对于车载雷达判断距离方法具有成本低等优点，相对于单目摄像头判断距离具有准确性高、可靠性好等优点，采用的车牌识别技术都是基于现有的图像处理技术来完成的，具有简单、可靠、易行等特点。
进一步的，图像采集模块包括两个型号相同的摄像头，两个摄像头镜头经过摄像头转动模块与微处理器模块连接，当车辆转向时，两个摄像头也转动一定角度，可以使摄像头最大限度的对准前方车辆的车牌，使采集到前方车牌图像更加准确、清晰，再经微处理器模块计算可以更准确的得到前方车辆的距离。
进一步的，两个摄像头镜头分别位于车内后视镜处和车辆进气栅格处，摄像头除了具有与进气栅格处摄像头协同判断前方车辆距离功能外，还可以作为行车记录仪使用，用于记录车辆行驶过程中车辆前方的交通情况。
进一步的，采用技术较为成熟的步进电机对摄像头进行控制，可以简单地控制输入脉冲的个数来控制步进电机的转角，实现精确定位，从而精确地控制摄像头转动需要的角度。
综上所述，本实用新型采用两个可旋转摄像头采集前方道路交通情况，通过对车牌的识别判断前方是否有车辆，并通过微处理器模块计算前车的距离，与存储在数据存储ROM模块内的安全距离进行比较，当计算出前车距离小于安全距离时，控制预警模块发出警报，提醒驾驶员减速行驶，能有效避免追尾交通事故的发生。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型系统框架图；
图2为本实用新型汽车直线行驶时两摄像头协同采集图像关系图；
图3为本实用新型汽车转向时两摄像头协同采集图像关系图；
图4为本实用新型两摄像头采集目标物体位置关系图；
图5为本实用新型可旋转摄像头结构图；
图6为本实用新型可旋转摄像头模块剖视图。
其中：1.摄像头；2.步进电机转子；3.步进电机定子；4.支架；5.摄像头壳体。
具体实施方式
本实用新型公开了一种基于双目摄像头的车辆防碰撞预警装置，当汽车在城市交通拥堵工况行驶时，由于驾驶员很难把握与前方车辆的距离，容易产生追尾等交通事故，为了减少或避免交通事故的发生，采用双目摄像头采集车辆前方交通情况信息，并通过微处理器模块计算出与前车的距离，与存储在存储器ROM内的车辆安全距离数据进行对比，若前车距离小于安全距离则预警系统发出警报，提醒驾驶员减速行驶，提高了汽车行驶的安全性，同时提升了用户体验。
请参阅图1，本实用新型一种基于双目摄像头的车辆防碰撞预警装置，包括图像采集模块、车牌识别模块、微处理器模块、摄像头转动模块、数据存储ROM模块、预警模块和CAN总线。
CAN总线、数据存储ROM模块和车牌识别模块分别与微处理器模块连接，车牌识别模块连接有图像采集模块，微处理器模块还分别与摄像头转动模块和预警模块连接。
图像采集模块由位于车辆进气栅格O处和车内后视镜位置O’处的两个摄像头组成，用于采集车辆前方道路交通情况信息，如图2、图3所示；
车牌识别模块用于接收图像采集模块中两摄像头采集到的图像信息，并检测两摄像头采集到的图像中是否有车牌，若有车牌则证明前方有车辆，并对采集到的车牌进行跟踪，分别实时计算出两图像中采集到同一种车牌像素的大小，若采集到的图像中无车牌，则证明前方没有车辆；
CAN总线作为信号传输通道，用于将车速信号、转向盘转角信号等实时地传输给微处理器模块；
微处理器模块用于接收车牌识别模块中的图像信息，计算同一时刻两摄像头采集到图像中同一车牌像素占各自整幅图像像素大小的比值，并根据两摄像头的位置关系计算前方车辆的距离，同时接收CAN总线中传输的实时车速信号、转向盘转角信号，将计算得到的前车距离数据与存储在ROM内对应车速下的安全车距数据进行比较，判断前车距离是否小于安全距离，并控制预警模块产生报警，此外，微处理器模块还根据CAN总线传输的转向盘转角信号控制摄像头转动模块内两摄像头的转动；
摄像头转动模块用于控制摄像头跟随车轮转动而左右转动；
数据存储ROM模块用于记录车速与前方车辆安全距离的关系，通过微处理器模块读取数据；
预警模块用于当微处理器模块判断前方车辆在安全距离以内时，由微处理器模块控制预警模块产生警报，提醒驾驶员减速行驶。
具体的，图像采集模块采用的两摄像头为同种型号摄像头，便于微处理器模块对采集到的图像进行处理，且两摄像头布置在车辆纵向对称面上，保证两摄像头在未转动时采集到的图像为正前方图像，提高后期微处理器模块处理图像时的计算精度。
车牌识别模块中对车牌的识别可通过现在比较成熟的图像处理技术，如颜色特征的车牌检测方法、基于场景分类及灰度跳变的检测方法等。
微处理器模块的微处理器模块对前车距离的计算如图4所示，O和O’分别为进气栅格和车内后视镜处摄像头，安装距离为固定值b，c为两摄像头镜头的垂直距离，OA、OA’、O’B、O’B’分别为两摄像头的视野范围，进气栅格处摄像头O与前车距离为d，车内后视镜处摄像头O’与前车距离为L，采集到图像中前车车牌像素大小为a，车牌在两摄像头采集到图像中所占像素大小比值分别为：
根据三角关系即可确定与前车距离为：
摄像头转动模块如图5、图6所示，包括步进电机转子2、步进电机定子3、支架4、摄像头壳体5等部件，摄像头镜头1固定在摄像头壳体5上，步进电机转子2与摄像头壳体5固定在一起，步进电机定子3通过花键与支架4固定在一起，保证摄像头镜头1可以随步进电机的转动而转动，此外，两摄像头转动模块通过支架分别固定在汽车进气栅格处和车内后视镜位置处，且支架4始终与汽车保持静止，保证摄像头镜头1的转动完全由步进电机控制。
具体的，摄像头不能进行上下转动。一般情况下，当转向盘转动角度大于45°时，认为汽车开始转向，此时位于进气栅格和车内后视镜处的两摄像头转动相同大小的角度，转动的方向和左、右车轮转动的方向一致，转动角度的大小为左、右车轮转动角度大小的平均值，保证摄像头最大限度地正对前方车辆。
如图3所示为汽车在弯道上向左转向的情况，此时微处理器模块控制两摄像头转动模块转动相同大小角度，摄像头镜头转动角度大小为θ。
数据存储ROM模块内安全距离随车速不同而不同，车速越高安全距离越短，车速越低安全距离越长。
为进一步阐述本实用新型为达到预期目标所采取的方法及功效，以下结合附图及实施案例，对本实用新型进行详细说明。
请参阅图2、图3、图5，两摄像头模块由支架4分别布置于进气栅格O、车内后视镜位置O’位置处，直线距离OO’长度为固定值b，∠AOA’、∠BO’B’为两摄像头的视角，进气栅格O处摄像头距离前车车牌距离为d，车内后视镜O’位置处摄像头距离前车车牌距离为L，摄像头支架4相对于汽车保持静止状态，以避免后视镜带动摄像头转动，保证两摄像头采集到最佳视角图像。
微处理器模块读取CAN总线的转向盘转角信号，若转向盘转角大于45°，认为汽车开始转向，此时微处理器模块控制摄像头模块内的步进电机开始转动，摄像头转动的方向为汽车转向的方向，转动的角度θ为左、右车轮转动角度和的平均值。
如图3所示，此时两摄像头镜头的垂直距离c满足以下关系：
c＝b×cosθ
若摄像头不转动，即θ＝0°，如图2所示，此时两摄像头镜头的垂直距离c与两摄像头的直线距离b相等，即c＝b。
两摄像头对前方道路交通情况进行图像采集，并由车牌识别模块对前车车牌进行检测，得到前车车牌在图像中的像素大小为a，如图4所示，b1为进气栅格O处摄像头采集到图像的大小，则前方车辆车牌a占整幅图像像素大小为：
b2为车内后视镜位置处摄像头O’采集到图像大小，则前车车牌a占整幅图像像素大小为：
即可得到k1、k2关系如下：
由微处理器模块对前方车辆距离进行计算，如图4所示，由三角相似关系可得：
即
因此，d·k1＝L·k2，得到则前车距离d为
微处理器模块从CAN总线中读取汽车车速信号，并从存储器ROM内读取相应车速对应的安全距离，与计算得到的距离进行对比，若计算得到的距离小于安全距离，则微处理器模块控制预警模块发出警报，提醒驾驶员减速行驶，否则不发出警报。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。