本发明涉及自动驾驶领域，特别涉及一种基于信号灯识别的自动刹车方法及其系统。
背景技术：
随着交通运输行业的迅猛发展，道路上的货车、客车等大型车辆越来越多，对一些小型私家车造成了颇多干扰。例如，小型车跟车大型车的过程中，刹车员视线被大型车阻挡，无法观察到前方的交通信号灯，大型车闯红灯时极有可能造成小型车跟车闯红灯，此外，在红灯跳转前，大型车驶过停车线，而后方的小型车在红灯跳转后在驶过停车线，后方的小型车即易被判定为闯红灯。
对于前车遮挡交通信号灯导致后车误闯红灯的情况，即使当事人能够通过行政复议、行政诉讼等渠道申诉解决，但仍会影响当事人合法权益。
技术实现要素：
发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于信号灯识别的自动刹车方法及其系统，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。
技术方案：一种基于信号灯识别的自动刹车方法，包括以下步骤：
101：获取当前车辆与前车之间的水平距离并将所述水平距离作为第一距离进行存储；
102：获取前车的高度，计算前车高度与当前车辆高度的高度差；
103：模拟刹车员的视线获取当前车辆前方的影像，并将所述影像作为第一影像进行存储；
104：判断所述第一影像中是否存在交通信号灯；
105：若否，控制升降机构上升，所述升降机构上升的最大高度不大于所述高度差；
106：获取上升后的当前车辆前方的影像，并将所述影像作为第二影像进行存储；
107：从所述第二影像中提取出当前处于点亮状态的信号灯以及剩余时间；
108：获取车辆控制系统的控制权，将所述信号灯以及剩余时间通过车载电脑输出；
109：根据所述第二影像判断所述信号灯是否为红灯状态；
110：若是，进一步根据所述第一影像判断当前车辆是否抵达停车线；
111：若是，获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
作为本发明的一种优选方式，获取当前车辆与前车之间的水平距离并将所述水平距离作为第一距离进行存储还包括：
判断所述第一距离是否小于或等于预设安全距离；
若是，获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
作为本发明的一种优选方式，判断所述第一影像中是否存在交通信号灯还包括：
获取当前车辆的实时位置；
分析当前车辆的行驶趋势，所述行驶趋势包括行驶方向以及行驶速度；
获取与所述行驶方向一致且距离所述实时位置最近的一个交通信号灯并将所述交通信号灯的位置作为目标位置进行标记；
计算所述目标位置与所述实时位置之间的第二距离；
判断所述第二距离是否小于或等于预设监控距离；
若是，则获取第一影像并进行判断。
作为本发明的一种优选方式，根据所述第二影像判断所述信号灯是否为红灯状态还包括：
根据所述第二影像判断所述信号灯是否为黄灯状态；
若是，进一步根据所述第一影像判断当前车辆是否抵达停车线；
若是，获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
作为本发明的一种优选方式，进一步根据所述第一影像判断当前车辆是否抵达停车线还包括：
在交通信号灯切换颜色的瞬间，当前车辆越过停车线则同样视为抵达停车线；
判断当前车辆是否抵达停车线；
若否，判断当前车辆是否已越过停车线；
若是，提取出已存储的第一影像；
判断上一时刻当前车辆是否未越过停车线；
若是获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
一种基于信号灯识别的自动刹车系统，包括：
第一距离获取模块，被配置为获取当前车辆与前车之间的水平距离，所述水平距离为第一距离；
高度获取模块，被配置为获取前车的高度；
第一计算模块，被配置为计算前车高度与当前车辆高度的高度差；
第一影像获取模块，被配置为模拟刹车员的视线获取当前车辆前方的影像，所述影像作为第一影像；
第一判断模块，被配置为判断第一影像中是否存在交通信号灯；
升降模块，被配置为控制升降机构上升或下降；
第二影像获取模块，被配置为获取升降机构上升后的当前车辆前方的影像，所述影像作为第二影像；
第一提取模块，被配置为从第二影像中提取出当前处于点亮状态的信号灯以及剩余时间；
控制模块，被配置为获取车辆控制系统的控制权；
输出模块，被配置为将信号灯以及剩余时间通过车载电脑输出；
第二判断模块，被配置为根据第二影像判断信号灯是否为红灯状态；
第三判断模块，被配置为进一步根据第一影像判断当前车辆是否抵达停车线；
自动刹车模块，被配置为启动车辆的自动刹车功能。
作为本发明的一种优选方式，还包括：
第四判断模块，被配置为判断第一距离是否小于或等于预设安全距离。
作为本发明的一种优选方式，还包括：
位置获取模块，被配置为获取当前车辆的位置；
行驶分析模块，被配置为分析当前车辆的行驶趋势，所述行驶趋势包括行驶方向以及行驶速度；
交通信号灯获取模块，被配置为获取与车辆行驶方向一致且距离当前车辆位置最近的一个交通信号灯；
位置标记模块，被配置为将交通信号灯的位置作为目标位置进行标记；
第二计算模块，被配置为计算目标位置与当前车辆位置之间的第二距离；
第五判断模块，被配置为判断第二距离是否小于或等于预设监控距离。
作为本发明的一种优选方式，还包括：
第六判断模块，被配置为根据第二影像判断信号灯是否为黄灯状态。
作为本发明的一种优选方式，还包括：
第七判断模块，被配置为判断当前车辆是否已越过停车线；
第二提取模块，被配置为提取出已存储的第一影像；
第八判断模块，被配置为判断上一时刻当前车辆是否未越过停车线。
本发明实现以下有益效果：
本发明提供的一种基于信号灯识别的自动刹车方法能够避免前车遮挡交通信号灯导致后车误闯红灯的情况，自动计算当前车辆与前车之间的水平距离，并能够自动控制跟车距离，根据前车的状态自动选择合适的跟车距离，当前车处于运动状态时，选用较长的动态安全距离，当前车处于静止状态时，选用较短的静态安全距离；采用模拟刹车员视线的方法来判断刹车员视线是否被前车阻挡；计算前车与当前车辆的高度差，使用升降机构带动第二摄像头上升或下降来突破前车的阻挡，自动识别红灯状态，控制当前车辆在停车线前刹车；提前预判，当交通信号灯处于黄灯时，则控制当前车辆在停车线前刹车；在交通信号灯切换颜色的瞬间，即使当前车辆在闪烁的瞬间试过停车线，本发明也能够帮助车辆在闪烁的下一刻刹车，减小驾驶员的反应时间。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种基于信号灯识别的自动刹车方法流程图；
图2为本发明提供的基于跟车距离的自动刹车方法流程图；
图3为本发明提供的基于提前预判的自动刹车方法流程图；
图4为本发明提供的第一影像判断方法流程图；
图5为本发明提供的基于交通信号灯闪烁的自动刹车方法流程图。
图6为本发明提供的一种基于信号灯识别的自动刹车系统结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
如图1所示，一种基于信号灯识别的自动刹车方法，包括以下步骤：
101：获取当前车辆与前车之间的水平距离并将水平距离作为第一距离进行存储；
102：获取前车的高度，计算前车高度与当前车辆高度的高度差；
103：模拟刹车员的视线获取当前车辆前方的影像，并将影像作为第一影像进行存储；
104：判断第一影像中是否存在交通信号灯；
105：若否，控制升降机构上升，升降机构上升的最大高度不大于高度差；
106：获取上升后的当前车辆前方的影像，并将影像作为第二影像进行存储；
107：从第二影像中提取出当前处于点亮状态的信号灯以及剩余时间；
108：获取车辆控制系统的控制权，将信号灯以及剩余时间通过车载电脑输出；
109：根据第二影像判断信号灯是否为红灯状态；
110：若是，进一步根据第一影像判断当前车辆是否抵达停车线；
111：若是，获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
如图2所示，获取当前车辆与前车之间的水平距离并将水平距离作为第一距离进行存储还包括：
判断第一距离是否小于或等于预设安全距离；
若是，获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
如图3所示，根据第二影像判断信号灯是否为红灯状态还包括：
根据第二影像判断信号灯是否为黄灯状态；
若是，进一步根据第一影像判断当前车辆是否抵达停车线；
若是，获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
具体地，在步骤s101中，通过设置于当前车辆前部的距离传感器测量当前车辆前部与前车后部之间的水平距离，并随着当前车辆与前车相对位置的变化实时更新水平距离，将最新的水平距离作为的第一距离进行存储，第一距离用于辅助当前车辆自动刹车，内置有一预设安全距离，预设安全距离包括动态安全距离以及静态安全距离，动态以及静态是相对与前车而言，例如，当前车处于运动状态时，则启用动态安全距离进行判断，若是第一距离小于或等于动态安全距离，控制当前车辆刹车；当前车处于静止状态时，则启动静态安全距离，若是第一距离小于或等于静态安全距离，则控制当前车辆刹车，其中静态安全距离小于动态安全距离，预设安全距离可由用户自主设置。
在步骤s102中，在车辆行驶的过程中，小型私家车容易被前方的货车阻挡视线，以致无法观察到交通信号灯，因此，为了方便获取前方交通信号灯的情况，在当前车辆的行驶过程中，要随时计算当前车辆与前车的高度差，当前车辆的高度已知，通过雷达测量装置获取前车的高度，并计算前车高度与当前车辆高度的高度差，高度差实时进行更新，高度差为非负数。
在步骤s103中，通过车辆内部安装的第一摄像头来模拟刹车员的视线，第一摄像头安装的位置根据刹车员的坐姿调整，拍摄得到的影像作为第一影像单独存储。
在步骤s104中，当被前车阻挡视线，刹车员无法观察到交通信号灯时，本发明通过第一摄像头模拟刹车员视线进行判断，通过第一影像判断是否拍摄到交通信号灯，若有，则表明刹车员视线正常，若否，则表明刹车员视线已被前车阻挡。
在步骤s105中，还包括设置于车辆外部第二摄像头，第二摄像头与升降机构连接，升降机构用于控制第二摄像头的拍摄角度，若刹车员视线被前车阻挡，则控制升降机构向上升起，升降机构最大上升高度小于高度差的数值，限制升降机构的最大上升高度可以提高升降机构的工作效率，缩短升降机构的工作时间，使得第二摄像头能够最快速获得包括信号灯的第二影像。
在步骤s106中，随着升降机构带动第二摄像头一并上升，获取到更广泛的拍摄视角，能够突破前车造成的阻挡，第二摄像头拍摄的影像作为第二影像与第一影像分别存储。
在步骤s107中，当获得包括信号灯的第二影像时，提取出处于点亮状态的信号灯，例如，交通信号灯此时为红灯，则将红灯提取，若是交通信号灯此时为绿灯，则将绿灯提取，若交通信号灯还包括倒计时功能，则将信号灯的剩余时间一并提取，最终提取出信号灯颜色以及剩余时间两项数据。
在步骤s108中，获取车辆控制系统的控制权，开启车载电脑，将信号灯以及剩余时间在车载电脑的显示器上输出，同时包括语音输出。
在步骤s109中，车辆在跟车过程中，若是信号灯视线被前车阻挡，则可能造成车辆闯红灯，提取出处于点亮状态的信号灯后，判断信号灯是否为红灯状态。
在步骤s110中，若当前信号处于红灯状态，则根据第一影像判断当前车辆是否抵达停车线。
在步骤s111中，在当前车辆抵达停车线时，获取车辆控制系统的控制权，控制当前车辆刹车。
其中，交通信号灯的黄灯闪烁时间极短，闯黄灯也有可能会被判定为闯红灯，且为了积极响应交通文明建设，同时为了保证用户的生命财产安全，本发明还提供提前预判功能，即在交通信号灯处于黄灯状态时，即判断当前车辆是否抵达停车线，若是，获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
实施例二
如图4所示，判断第一影像中是否存在交通信号灯还包括：
获取当前车辆的实时位置；
分析当前车辆的行驶趋势，行驶趋势包括行驶方向以及行驶速度；
获取与行驶方向一致且距离实时位置最近的一个交通信号灯并将交通信号灯的位置作为目标位置进行标记；
计算目标位置与实时位置之间的第二距离；
判断第二距离是否小于或等于预设监控距离；
若是，则获取第一影像并进行判断。
具体地，在当前车辆距离交通信号灯路口较远时，即使无前车阻挡，通过第一影像也无法获取到远处的交通信号灯，本发明设定有一信号灯判断标准，当前车辆距离交通信号灯在一定范围内时则启动判断。先获取当前车辆的实时位置并实时更新，再分析当前车辆的行驶趋势，行驶趋势包括行驶方向，在当前车辆行驶过程中，通过gps导航系统获取与车辆行驶方向一致且距离当前车辆位置最近的一个交通信号灯，将上述交通信号灯的位置作为目标位置进行标记，提取出当前位置以及目标位置并计算上述两者之间的第二距离，判断第二距离是否小于或等于预设监控距离，若是，则表明上述交通信号灯已进入拍摄范围，进一步能够判断第一影像中是否存在交通信号灯。
实施例三
如图5所示，进一步根据第一影像判断当前车辆是否抵达停车线还包括：
在交通信号灯切换颜色的瞬间，当前车辆越过停车线则同样视为抵达停车线；
判断当前车辆是否抵达停车线；
若否，判断当前车辆是否已越过停车线；
若是，提取出已存储的第一影像；
判断上一时刻当前车辆是否未越过停车线；
若是，获取车辆控制系统的控制权，并启动自动刹车功能。
具体地，在步骤s110中，在当前车辆即将抵达停车线时则可控制车辆刹车，其中，由于刹车员自身状态因素以及交通信号灯闪烁造成的视觉误差，经常使得车辆越过停车线，因此，为了增加本发明的容错率，交通信号灯闪烁的瞬间越过停车线则同样视为抵达停车线，通过交通信号灯闪烁瞬间的前一刻与后一刻判断车辆是否在闪烁的瞬间越过停车线，在交通信号灯闪烁的后一刻，当前车辆已越过停车线，在交通信号灯闪烁的前一刻，当前车辆未越过停车线，同时满足上述两个条件时，则控制车辆刹车，避免车辆继续前行造成违章事故。
实施例四
如图6所示，一种基于信号灯识别的自动刹车系统，包括：
第一距离获取模块401，被配置为获取当前车辆与前车之间的水平距离，水平距离为第一距离；
高度获取模块402，被配置为获取前车的高度；
第一计算模块403，被配置为计算前车高度与当前车辆高度的高度差；
第一影像获取模块404，被配置为模拟刹车员的视线获取当前车辆前方的影像，影像作为第一影像；
第一判断模块405，被配置为判断第一影像中是否存在交通信号灯；
升降模块406，被配置为控制升降机构上升或下降；
第二影像获取模块407，被配置为获取升降机构上升后的当前车辆前方的影像，影像作为第二影像；
第一提取模块408，被配置为从第二影像中提取出当前处于点亮状态的信号灯以及剩余时间；
控制模块409，被配置为获取车辆控制系统的控制权；
输出模块410，被配置为将信号灯以及剩余时间通过车载电脑输出；
第二判断模块411，被配置为根据第二影像判断信号灯是否为红灯状态；
第三判断模块412，被配置为进一步根据第一影像判断当前车辆是否抵达停车线；
自动刹车模块413，被配置为启动车辆的自动刹车功能；
第四判断模块414，被配置为判断第一距离是否小于或等于预设安全距离；
位置获取模块415，被配置为获取当前车辆的位置；
行驶分析模块416，被配置为分析当前车辆的行驶趋势，行驶趋势包括行驶方向以及行驶速度；
交通信号灯获取模块417，被配置为获取与车辆行驶方向一致且距离当前车辆位置最近的一个交通信号灯；
位置标记模块418，被配置为将交通信号灯的位置作为目标位置进行标记；
第二计算模块419，被配置为计算目标位置与当前车辆位置之间的第二距离；
第五判断模块420，被配置为判断第二距离是否小于或等于预设监控距离；
第六判断模块421，被配置为根据第二影像判断信号灯是否为黄灯状态；
第七判断模块422，被配置为判断当前车辆是否已越过停车线；
第二提取模块423，被配置为提取出已存储的第一影像；
第八判断模块424，被配置为判断上一时刻当前车辆是否未越过停车线。
应理解，在实施例四中，上述各个模块的具体实现过程可与上述方法实施例(实施例一至实施例三)的描述相对应，此处不再详细描述。
上述实施例四所提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。