本发明属于车辆安全技术领域，尤其涉及一种夜间低能见度下自动开启车辆雾灯的装置及方法。
背景技术：
雾灯的作用是在低能见度情况下让周围车辆驾驶人注意到自车的存在，从而促使其他车辆驾驶人采取合理措施避免交通事故的发生。所有车辆必须装备雾灯，但实际情况是很多驾驶人根部不知道雾灯的存在，或者即使知道但不清楚如何开启雾灯。
从雾灯设计而言，只有在低能见度情况下雾灯才有开启的必要，其他情况下不需要开启。因此，如果能够自动识别夜间情况下前方道路的能见度，则可以采取相关技术方案来自动开启雾灯。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种夜间低能见度下自动开启车辆雾灯的装置及方法，具有投资少、适合规模化推广、智能化、自动化、无需操作且可靠性高的特点。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
技术方案一：
一种夜间低能见度下自动开启车辆雾灯的装置，所述装置包括：安装在车辆前挡风玻璃中央的摄像机，安装在车辆前保险杠中央且朝向车辆前进方向的雷达传感器，安装在车辆发动机舱的arm处理器，以及串接在雾灯开启支路上的电磁开关；
所述摄像机的信号输出端与所述arm处理器的第一信号输入端连接，所述雷达传感器的信号输出端与arm处理器的第二信号输入端连接，所述arm处理器的信号输出端与电磁开关的控制端连接，所述电磁开关的输出端与车辆雾灯的开启支路连接。
本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：
(1)所述摄像机，用于实时采集自车前方的道路图像，并将所述道路图像发送至arm处理器；
所述雷达传感器，用于实时采集自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，并将自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度发送至arm处理器；
所述arm处理器，用于根据所述摄像机发送的道路图像，获取所述道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(x1，y1)；
所述arm处理器，还用于根据所述雷达传感器发送的自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，确定速度大于自车速度的每个前方车辆，并获取速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(x2，y2)；
所述arm处理器，还用于对每个前方车辆在道路图像中的坐标(x1，y1)与速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(x2，y2)进行配对，得到被摄像机和雷达传感器同时采集到且速度大于自车速度的相同前方车辆；
所述arm处理器，还用于根据所述相同前方车辆在所述摄像机发送的道路图像中消失前的最后一个采样时刻，将所述雷达传感器在所述最后一个采样时刻发送的该相同前方车辆与自车的相对距离确定为当前道路的能见度；
所述arm处理器，还用于当所述当前道路的能见度小于或等于预设能见度阈值时，所述arm处理器向所述电磁开关发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制电磁开关连通雾灯电路，从而车辆雾灯机开。
(2)所述arm处理器，用于根据所述摄像机发送的道路图像，获取所述道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(x1，y1)，具体为：
arm处理器获取所述摄像机发送的道路图像，若在所述道路图像中某个预设大小的区域(该预设大小的区域为直接10厘米的圆形区域)内，像素点的灰度平均值比所述道路图像的整体平均灰度值高出预设像素值阈值，且该预设大小的区域内，所有像素点之间的相互距离小于或等于预设像素个数，所述预设像素个数为该预设大小的区域中心像素点在所述道路图像中所在行的总像素点的10％，则所述arm处理器确定该预设大小的区域为自车前方车辆的一个尾灯区域；
所述arm处理器根据所述自车前方车辆的一个尾灯区域，得到该前方车辆在所述道路图像中的坐标(x1，y1)。
(3)所述预设像素值阈值设置为60。
(4)所述预设能见度阈值为150米。
技术方案二：
一种夜间低能见度下自动开启车辆雾灯的方法，所述方法应用于如技术方案一所述的装置中，所述方法包括：
摄像机实时采集自车前方的道路图像，并将所述道路图像发送至arm处理器；
雷达传感器实时采集自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，并将自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度发送至arm处理器；
arm处理器根据所述摄像机发送的道路图像，获取道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(x1，y1)；
所述arm处理器根据所述雷达传感器发送的自车与每个前方车辆的相对距离和相对速度，确定速度大于自车速度的每个前方车辆，并获取速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(x2，y2)；
所述arm处理器对每个前方车辆在道路图像中的坐标(x1，y1)与速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(x2，y2)进行配对，得到被摄像机和雷达传感器同时采集到且速度大于自车速度的相同前方车辆；
所述arm处理器根据所述相同前方车辆在所述摄像机发送的道路图像中消失前的最后一个采样时刻，将所述雷达传感器在所述最后一个采样时刻发送的该相同前方车辆与自车的相对距离确定为当前道路的能见度；
当所述当前道路的能见度小于或等于预设能见度阈值时，所述arm处理器向所述电磁开关发送第一控制信号，所述第一控制信号用于控制电磁开关连通雾灯电路，从而车辆雾灯打开。
本发明技术方案二的特点和进一步的改进为：
(1)所述arm处理器对每个前方车辆在道路图像中的坐标(x1，y1)与速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(x2，y2)进行配对，得到被摄像机和雷达传感器同时采集到且速度大于自车速度的相同前方车辆，具体为：
摄像机和雷达传感器固定安装在自车之后，摄像机采集的道路图像的坐标系与雷达传感器采集的前方车辆的坐标系存在固定的函数关系；
所述arm处理器获取每个前方车辆在道路图像中的坐标(x1，y1)与速度大于自车速度的每个前方车辆的雷达坐标(x2，y2)中满足所述固定的函数关系的同一个前方车辆的两个坐标，从而确定该两个坐标配对成功，得到被摄像机和雷达传感器同时采集到且速度大于自车速度的同一个前方车辆。
(2)arm处理器根据所述摄像机发送的道路图像，获取道路图像中每个前方车辆在道路图像中的坐标(x1，y1)，具体为：
arm处理器获取所述摄像机发送的道路图像，若在所述道路图像中某个预设大小的区域内，像素点的灰度平均值比所述道路图像的整体平均灰度值高出预设像素值阈值，且该预设大小的区域内，所有像素点之间的相互距离小于或等于预设像素个数，所述预设像素个数为该预设大小的区域中心像素点在所述道路图像中所在行的总像素点的10％，则所述arm处理器确定该预设大小的区域为自车前方车辆的一个尾灯区域；
所述arm处理器根据所述自车前方车辆的一个尾灯区域，得到该前方车辆在所述道路图像中的坐标(x1，y1)。
(3)所述预设像素值阈值设置为60。
(4)所述预设能见度阈值为150米。
本发明技术方案中涉及到的相关传感器、处理器等在目前汽车上已经得到了广泛的应用，本发明技术方案推广使用过程中，实际并不需要额外购置这些设备，只需要将本发明的思路方法在车载处理器中运行，即可实现雾灯的自动开启，并且这个过程是全自动化的，无需驾驶人进行任何操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种夜间低能见度下自动开启车辆雾灯的装置的电路连接示意图；
图2为本发明实施例提供的一种夜间低能见度下自动开启车辆雾灯的装置的安装示意图；
图3为本发明实施例提供的一种夜间低能见度下自动开启车辆雾灯的方法的流程示意图。
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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
参照图1，为本发明实施例提供的一种夜间低能见度下自动开启车辆雾灯的装置的电路连接示意图，包括自车发动机罩下方空闲处设置有arm9处理器3、arm9处理器3通过导线与外界进行信号传输。arm9处理器7的具体型号为s3c2410。
在自车前挡风玻璃中央固定有摄像机2，参照图2，摄像机2采用胶粘方式固定在自身车辆的前风挡玻璃正中央下方，摄像机2的镜头水平朝向前方，摄像机2用于采集自身车辆前方的道路图像。摄像机2采用中星yjs-01usb2.0摄像机，有效像素为600万。结合图1，摄像机2通过usb数据线连接到arm9处理器3的usb接口，摄像机2用于将采集到的道路图像发送至arm9处理器3。
本发明实施例中，在车辆进气格栅外侧还固定有雷达传感器1(采用细纹螺栓紧固在车辆进气格栅的外侧)，雷达传感器1用于通过向车辆前方发射信号，来探测前方车辆与自车的相对距离、相对角度和相对速度。结合图1，雷达传感器2的信号输出端电连接arm9处理器3的信号输入端。当雷达传感器采集到前方车辆与自车的相对距离、相对角度和相对速度之后，将其发送至arm9处理器。本发明实施例中，上述雷达传感器为esr雷达传感器。
结合图1，本发明中还设置有电磁开关4，电磁开关4电连接于arm9处理器3，用于接收arm9处理器3的输出信息。电磁开关安装于雾灯的电路中，当arm9处理器3发出相应指令时，电磁开关4将导通电路点亮雾灯，否则将断开电路熄灭雾灯。
所述雾灯可以是前雾灯、后雾灯或者前、后雾灯都有的情况。
由于本发明属于车载安全领域，因此需要本发明具有良好的实时性。本发明工作频率设置为10hz，基本可以达到主动安全系统实时性的要求。
参照图3，下面具体说明本发明的一种夜间低能见度情况下自动开启车辆雾灯方法的工作过程：
s1：系统启动后，摄像机实时采集自身车辆前方的道路图像，雷达传感器实时采集自车与前方车辆的相对距离、相对角度和相对速度。利用arm9处理器实时接收来自摄像机的道路图像、来自雷达传感器的相对距离、相对角度和相对速度。
s2：arm9处理器对实时道路图像进行前方车辆尾灯识别，判断前方车辆的位置。夜间模式下，前方车辆的尾灯在图像中会表现为一块高亮区域，并且这个区域比周围区域的亮度要大。
通过分析前方图像所有像素点的灰度值，本发明实施例采用如下方法对车辆尾灯进行识别：如果某个区域内像素点的灰度平均值要比整体图像的灰度平均值高出60以上，且在这个区域内的所有像素点相互距离不超过该区域中心点所在行总像素点的10％，则认为该区域属于前方车辆的一个尾灯。否则不进行任何操作，重新采集数据进行分析。
识别到尾灯区域之后，得到该尾灯区域对应的车辆中心点在图像中的坐标(x1，y1)。对于每一辆车，只需识别一个尾灯区域，即可进入下一步流程。
现有车辆的尾灯形状千奇百怪，长条形、叉号形状等都有，但本发明所设定的尾灯识别规则对这些尾灯都可以进行有效识别。
s3：arm9处理器对雷达数据进行分析，对每一个前方车辆数据，根据相对速度的正负，剔除前方速度低于自车的车辆，只保留速度快于自车的前方车辆数据。
s4：雷达目标和图像数据配对。对于前方速度快于自车的车辆，雷达返回该车辆的坐标位置(x2，y2)。由于雷达传感器和摄像机同时对前方进行采集，因此对于前方的车辆，只要在雷达和摄像机的监测范围之内，即可同时获取前方车辆的雷达数据(x2，y2)和摄像机数据(x1，y1)。雷达传感器和摄像机固定位置不动之后，(x1，y1)和(x2，y2)之间会存在一定的对应关系，以f(x，y)函数表示。
对于每一次采集得到的1组(x1，y1)和1组(x2，y2)，如果这2组数据属于同一个前方车辆被雷达传感器和摄像机同时采集得到，那么(x1，y1)和(x2，y2)之间应该符合函数f(x，y)。因此，如果(x1，y1)和(x2，y2)之间符合函数f(x，y)，则表示该前方车辆已经被雷达传感器和摄像机同时追踪采集得到，雷达传感器和摄像机的数据配对成功。如果(x1，y1)和(x2，y2)之间不符合函数f(x，y)，配对失败，则放弃该前方车辆的数据。
s5：对于配对成功的前方车辆目标，由于该目标的速度高于自车，因此该目标会逐渐远离自车，并逐渐在图像中消失。在低能见度情况下，目标在图像中消失时，雷达传感器依然可以检测到该目标的数据，并继续返回该目标与自车的相对速度、相对角度和相对距离。
因此，对于配对成功的目标，在后续一段时间内将继续配对成功，直到某一次图像数据消失只剩下雷达数据。此时，将消失前最后一次配对数据取出，获取到该次采样时刻雷达传感器采集到的自车与该目标之间的距离d。d就是得到的该路段能见度数据。
上述这个过程中，本方法只关注200米范围内的车辆。200米外的情况下，图像处理效果不佳，系统不进行处理。能见度超过200米的情况下雾灯的开启必要性也不高。
s6：分析判断是否需要开启雾灯：如果d值小于等于150m，则微处理器判断为需要开启雾灯，此时微处理器将输出信号控制电磁开关接通，点亮车辆的前后雾灯。如果此时雾灯的电路已经处于接通状态，则系统不工作。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。