一种基于机器视觉的汽车除雾方法及除雾装置与流程

本发明涉及除雾领域，尤其涉及一种基于机器视觉的汽车除雾方法及除雾装置。

背景技术：

在寒冷的冬季或潮湿的雨天驾驶汽车时，汽车的前挡风玻璃容易结雾而影响驾驶者的视线，从而影响汽车的行驶安全性；而在挡风玻璃结雾后，驾驶者往往通过开侧窗通风、直接用毛巾擦拭或者打开空调以达到除雾的目的；但开窗通风会增加汽车行驶过程中的阻力，加大油耗，同时，该方法不适用于冬季和雨天；若在汽车行驶过程中直接用毛巾擦拭挡风玻璃则会进一步影响驾驶者对汽车的有效操控，严重影响了行驶安全性；而打开空调进行除雾只适用于普通轿车，大型客车无法通过车载空调进行有效快速地除雾。

在目前已有的汽车除雾装置中，大多数通过温度传感器检测车内外温度，进而控制温差以防止结雾；或者通过湿度传感器检测挡风玻璃内表面的湿度，从而在湿度较大时进行除雾；这些方法一定程度上能达到防止起雾或除雾的目的，但都是通过间接的方式完成的，并不直观，误差较大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种基于机器视觉的汽车除雾方法及除雾装置，判断汽车挡风玻璃是否起雾的方式更加直接且精确，提高驾驶安全性。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种基于机器视觉的汽车除雾装置，包括摄像头、控制器和执行器；

所述摄像头，用于获取汽车行驶过程中驾驶者视角的行车视频；

所述控制器，用于基于所述摄像头的行车视频，生成并输出对应于执行器给挡风玻璃送风的风速控制信号；其包括，

视频处理单元，用于基于所述摄像头的行车视频，在固定的时间间隔内截取视频图像；

图像处理单元，用于基于所述视频处理单元截取的视频图像，识别图像的清晰度并将识别结果转化为具体的清晰度值s；

控制单元，用于基于图像处理单元的清晰度值s，将当前图像的清晰度值s1与上一图像的清晰度值s0进行比较，生成并输出对应于执行器给挡风玻璃送风的风速控制信号；

所述执行器，用于基于所述控制单元输出的风速控制信号给挡风玻璃送风进行除雾。

按以上方案，所述图像处理单元中，清晰度值s由下列等式确定：

其中，f(x,y)表示图像f对应像素点(x,y)的灰度值。

按以上方案，所述控制单元中，清晰度值s越大，清晰度越高；若s1-s0<0，控制单元发送风速控制信号给执行器，执行器给挡风玻璃送风；若s1-s0≥0，控制单元不发送风速控制信号，执行器不工作。

按以上方案，若s1-s0<0，控制单元发送风速控制信号给执行器，执行器给挡风玻璃送风；具体为，若|s1-s0|/s1≤5％，执行器给挡风玻璃送风的风速保持在30m/s；若5％<|s1-s0|/s1≤10％，执行器给挡风玻璃送风的风速保持在50m/s；否则，执行器给挡风玻璃送风的风速保持在80m/s；采用清晰度识别的结果采用具体数值来表征，对挡风玻璃是否起雾和起雾程度的判断更加准确，并针对具体起雾程度而对挡风玻璃送风，风速与起雾程度配合，智能化程度高，除雾效果好。

按以上方案，所述摄像头、控制器和执行器均连接于车载电源；车载电源为上述装置供电，同时控制上述装置的工作状态。

按以上方案，所述视频处理单元截取图像的固定时间间隔为10s、20s、30s三挡，用户根据实际情况通过车载计算机对所述时间间隔进行调节。

按以上方案，所述视频处理单元用于储存所述摄像头拍摄的行车视频，并在摄像头停止拍摄时自动删除所存行车视频和截取的视频图像；不耗费摄像头的内存。

按以上方案，所述摄像头位于挡风玻璃内侧且其拍摄角度与挡风玻璃平行，对行车前进方向进行视频采集，以便于拍摄能准确反映挡风玻璃起雾程度的视频，为机器视觉分析提供准确必要的图像数据。

按以上方案，所述执行器包括依次连接的鼓风机、通风管和出风格栅；所述出风格栅设于挡风玻璃侧部，所述控制器与鼓风机电连接，所述通风管连接鼓风机的出风口和出风格栅的进风口；所述鼓风机基于所述控制单元输出的风速控制信号出风并通过通风管和出风格栅给挡风玻璃送风进行除雾。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

一、本发明依据机器视觉模拟驾驶者的视觉感受，直接利用清晰度判断驾驶者的视线是否受阻，即挡风玻璃是否起雾，并在起雾后可快速除雾，使得对汽车当风玻璃是否起雾的判断更为直接；

二、本发明将图像的清晰度转化为具体的数值，通过数值间的比较判断汽车挡风玻璃起雾的程度，并根据比较结果控制除雾时所送风的风速，易于实施、切实可行，除雾效果好，改善驾驶舒适性，提高驾驶安全性。

附图说明

图1为本实施例除雾方法的流程图；

图2为本实施例除雾装置的系统框图；

图3为本实施例除雾装置的整体结构示意图。

附图标记：1、摄像头；2、控制器；201、视频处理单元；202、图像处理单；203、控制单元；3、执行器；301、鼓风机；302、通风管；303、出风格栅；4、车载电源；5、挡风玻璃。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

请参考图2和图3，本发明为一种基于机器视觉的汽车除雾装置，其包括摄像头1、控制器2和执行器3；所述摄像头1、控制器2和执行器3均连接于车载电源4；控制器2的信号输入端连接于摄像头1的信号输出端，执行器3的信号输入端连接于所述控制器2的信号输出端。

摄像头1位于挡风玻璃5内侧用于拍摄汽车行驶过程中驾驶者视角的行车视频；本实施例中的摄像头1采用的是型号为cl802-1的摄像头。

控制器2放置在汽车内部靠近控制面板的位置，所述控制器中存储有程序，所述程序包括视频处理单元201、图像处理单元202和控制单元203；本实施例中，控制器2为dsp控制芯片，其型号为ms320c24x/f24x，视频处理单元201、图像处理单元202和控制单元203均集成在dsp控制芯片中。

执行器3包括依次连接的鼓风机301、通风管302和出风格栅303；出风格栅303为汽车自配，位于挡风玻璃5两侧，出风格栅303的出风口对准挡风玻璃5；鼓风机301也放置在汽车内部，靠近出风栅格附近，其型号为dlf1212hb；控制器2与鼓风机301电连接，通风管302连接鼓风机301的出风口和出风格栅303的进风口；所述鼓风机301根据控制器2输出的风速控制信号出风并通过通风管302和出风格栅303给挡风玻璃5送风进行除雾。

参阅图1，本发明还包括上述基于机器视觉的汽车装置的除雾方法，所述除雾方法步骤包括：

:步骤1：摄像头1拍摄汽车行驶过程中驾驶者视角的行车视频；驾驶者视角正对的是挡风玻璃5，因此摄像头1透过挡风玻璃5拍摄外部，而挡风玻璃5是否有雾直接决定视频的清晰度；摄像头1与车载电源4电连接，汽车行驶时，摄像头1开始工作拍摄行车视频，当汽车熄火时，车载电源4对摄像头1停止供电，此时摄像头1停止拍摄；

步骤2：控制器2基于摄像头1拍摄的行车视频，生成并输出给挡风玻璃5送风的风速控制信号；具体为：

步骤2.1：视频处理单元201存储摄像头1拍摄的视频，在固定的时间间隔内截取视频图像，并将所截取的图像实时传给图像处理单元202；视频处理单元201由控制单元203控制，截取图像的固定时间间隔为10s、20s、30s三挡，用户根据实际情况通过车载计算机对所述时间间隔进行调节；视频处理单元201在摄像头1停止拍摄时自动删除所存的行车视频和截取的视频图像；

步骤2.2：图像处理单元202基于视频处理单元201截取的视频图像，识别图像的清晰度并将识别结果转化为具体的清晰度值s；采用如下所示的brenner梯度函数将识别结果转化为具体数值s以表征清晰度：其中，f(x,y)表示图像f对应像素点(x,y)的灰度值，s为识别的具体计算结果。

步骤2.3：控制单元203实时接收图像处理单元202传送的图像清晰度值s，并将当前图像的清晰度值s1与上一图像的清晰度值s0进行比较，根据比较结果判断是否控制执行器3进行除雾，生成并输出执行器3给挡风玻璃5送风的风速控制信号；清晰度值s越大，清晰度越高；若s1-s0<0，控制单元203发送风速控制信号给执行器3，执行器3给挡风玻璃5送风；若s1-s0≥0，控制单元203不发送风速控制信号，执行器3不工作；具体的，若s1-s0<0，控制单元203发送风速控制信号给执行器3，执行器3给挡风玻璃5送风；具体为，若|s1-s0|/s1≤5％，执行器3给挡风玻璃5送风的风速保持在30m/s；若5％<|s1-s0|/s1≤10％，执行器3给挡风玻璃5送风的风速保持在50m/s；否则，执行器3给挡风玻璃5送风的风速保持在80m/s；

步骤3：执行器3中的鼓风机301根据控制器2输出的风速控制信号出风并通过通风管302和出风格栅303给挡风玻璃5送风进行除雾。

本发明除雾方法实施例的工作过程为：汽车行驶时，除雾装置开始工作，摄像头拍摄行车视频，并将视频实时传给视频处理单元201；视频处理单元201由控制单元203控制，在固定的时间间隔内截取视频图像，并将截取的图像实时传给图像处理单元202；图像处理单元202识别所截取图像的清晰度，将识别结果转化为具体的数值传给控制单元203，进而将当前图像的清晰度值与上一图像的清晰度值进行比较，根据比较结果判断是否控制鼓风机301工作及鼓风机301的工作状态。汽车在雨天行驶时，挡风玻璃5会慢慢起雾，则摄像头拍摄的视频图像就会逐渐变得模糊，即固定时间间隔内截取图像的清晰度是不同的，未起雾时所截取的图像清晰，起雾时截取的图像不清晰；图像处理单元202将图像的清晰度转化为具体的数值，并由控制单元203进行比较，若当前图像清晰度值大于等于上一图像的清晰度值即s1-s0≥0，则说明挡风玻璃5没起雾，鼓风机301不工作；若当前图像清晰度值小于上一图像的清晰度值即s1-s0<0，则说明挡风玻璃5起雾，控制单元203控制鼓风机301工作，以除去挡风玻璃5上的雾；同时，鼓风机301工作时，以|s1-s0|/s1作为鼓风机301工作模式的指标，其中，s0表示上一图像的清晰度值，s1表示当前图像的清晰度值，若|s1-s0|/s1≤5％，则控制单元203控制鼓风机301送风的风速保持在30m/s；若5％<|s1-s0|/s1≤10％，则控制单元203控制鼓风机301送风的风速保持在50m/s；否则，鼓风机301送风的风速保持在80m/s，从而达到除雾的目的。汽车停止时，车载电源4断开对除雾装置的供电，视频处理单元201中所存视频和所截取的图像自动删除，除雾装置停止工作。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。