用于提升车辆安全性的系统的制作方法

本发明涉及车辆安全领域，尤其涉及一种用于提升车辆安全性的系统。

背景技术：

众所周知，一般车辆在行驶过程中，驾驶员总是需要通过各种因素进行综合判断来确定自己的车辆是否应该进行变道或转向。此时，经常由于驾驶员的视场受遮挡或者路况复杂等不利因素的影响而造成驾驶员的疏忽，从而使得车辆与后方快速前行的其他车辆发生碰撞而酿成交通事故。另外，城市当中众多道路的机动车与非机动车道之间无法利用栏杆进行隔离。在这种情况下，当机动车临时停放时打开车门的瞬间，非常容易诱发机动车与非机动车(或行人)的碰撞。

因此，目前已经提出了提升车辆安全性的系统和方法以对车辆的安全状况进行更为准确的判断和预警。一些方案基于运动传感器来判断车辆周围障碍物的出现，然而运动传感器的判断往往是低效的。另外一些基于摄像头和图像识别的方案虽然有助于提升障碍物判断的准确性，但是往往无法满足实时性的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出了一种改进的提升车辆安全性的系统，该系统有助于辅助驾驶员在行驶过程和停放过程期间准确判断周围的障碍物，从而提升驾驶安全性。

根据本公开，提供了一种用于提升安全性的系统。该系统包括：多个图像传感器，被配置为采集图像；编码器，被配置为将车辆的运行状态进行编码；处理器，连接到多个图像传感器和编码器，并且被配置为对来自多个图像传感器和编码器的信号进行处理；译码器，接收由处理器输出的输出信号，并且对输出信号进行译码；开关模块，包括多个电子开关，每个电子开关由经译码的输出信号进行控制，以切断或接通供电回路；锁定模块，连接到开关模块并且包括多个锁定器，每个锁定器响应于电子开关对供电回路的切断而进行锁定操作；以及执行机构，连接到锁定模块，并且响应于锁定操作而禁用对应的执行器的操作。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1图示了根据本公开的实施例的用于提升车辆安全性的系统的示意性框图；以及

图2图示了根据本公开的实施例的用于图像处理的方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

根据本公开的实施例，提出了一种改进的提升车辆安全性的系统，该系统能够进一步提升驾驶安全性。

参见图1，图1图示了根据本公开的实施例的用于提升车辆安全性的系统100的示意性框图。在图1中以粗线示出了主电路连接，并且以细线示出了信号电路连接。

系统100包括多个图像传感器102。图像传感器102用来完成采集图像的任务。在一些实施例中，图像传感器102的类型包括电荷耦合图像传感器ccd、互补金属氧化物半导体cmos、电荷注入器件cid、或者其他利用感光二极管将光信号转换为电信号的图像传感器。不同的图像传感器102设置在车辆的不同位置。在一些实施例中，图像传感器102设置在汽车左右两侧的后视镜上。在一些实施例中，图像传感器102设置在车厢后挡板上。尽管图1中图示了五个图像传感器102，然而本领域技术人员应当理解，可以按需存在各种数目的图像传感器102。图像传感器102采集的信号输入到稍后描述的处理器106。

编码器104也连接到处理器106，用于将汽车的运行状态进行编码。在一些实施例中，编码器104由信号输入接口、信号编码器和数字信号输出接口三部分构成。例如，对汽车而言，左转信号、右转信号和倒车信号均存储为电平高低。编码器104的不同信号输入通道分别接收不同信号的电平状态，有信号时接收为高电平，无信号时接收为低电平。编码器104中的信号编码器由多个单稳态触发器组成，分别对采集的信号进行二进制编码。在一些实施例中，多个单稳态触发器均为直流正电压触发，触发器被触发后输出高电平“1”，否则输出低电平“0”，因此编码器将汽车状态编码为不同的二进制编码。汽车的驾驶状态信息随后通过编码器104的输出接口传送给处理器106。

处理器106对来自图像传感器102和编码器104的信号进行处理。在一些实施例中，处理器106可以具备以下几个部分：(1)四个输入接口，即左、右、后三个图像输入接口和一个数字信号输入接口；(2)三个数模转换模块，分别称为第一、第二、第三模数转换模块；(3)一个图像处理程序模块，包括四个信号输入通道，分别传送图像信号和驾驶状态编码；(4)一个通道选通指令输出模块，具体采用hd74ac4514芯片，用来产生通道选通指令编码；(5)两个输出口，分别与显示器120和译码器108相连。

在上述实施例中，三个图像输入接口分别接受图像传感器102传输的图像信号，另外一个数字输入接口与编码器104相连以接收驾驶状态编码。每个图像信号输入接口分别连接一个对应的数模转换器，三个图像信号输入口(左、右、后图像输入接口)分别将图像信号传送给对应的数模转换模块(第一、第二、第三模数转换模块)，进行数模转换处理。在图像信号进行数模转换后，图像数字信号传输给图像处理模块。另外，图像处理程序模块还会接收驾驶状态编码。根据内嵌算法的不同，图像处理程序模块对图像信号进行不同的处理。根据处理结果和本身汽车的驾驶状态，通道选通指令输出模块对通道译码器发出指令编码。

译码器108接收处理器106输出的输出信号，并且对该输出信号进行译码以用于控制开关模块112中的各电子开关。

开关模块112用于对各供电回路进行切断和接通进行控制。在一些实施例中，开关模块112主要包括两部分，即直流电源输入口和电子开关组，其中直流电源输入口用于接收来自直流电源110的电源输入，并且电子开关组由5个电子开关组成，由译码器108来选通。此外，电子开关为npn型半导体开关管，五个电子开关管采用同一规格型号的半导体开关管，当基极对发射极电压超过0.7v时导通，否则截止，利用半导体开关管的开关特性确保开/关两种工作状态转换过程具有微秒极的响应时间常数。每个电子开关分别连接锁定模块114中的一个锁定器和语音提示器118的一个输入接口。本领域技术人员能够理解，电子开关组可以包括更多或更少的电子开关。

锁定模块114包括多个锁定器，每个锁定器连接到开关模块112中的相应电子开关。在图1所示的系统100中也有五个锁定器，每个锁定器由输入接口、继电开关和电磁脱钩器组成，分别用于锁定司机采取的五个可能有危险的操作，即左转锁定、右转锁定、左开门锁定，右开门锁定和倒车锁定。在电子开关切断供电回路之后，锁定器进行锁定操作，使得执行机构116中相应的执行器无法进行操作，从而保证了车辆不会误动。本领域技术人员能够理解，锁定模块114可以根据电子开关的数目而包括更多或更少的锁定器。

语音提示器118连接到锁定模块114和开关模块112，用于利用声音来提示用户停止可能采取的危险操作。在图1中，语音提示器118共有5个输入口，每个输入口与一个电子开关相连，在电子开关开启时，同时发出相应的语音提示。本领域技术人员能够理解，语音提示器118可以具有更多或更少数目的输入口。

显示器120连接到处理器106的输出，用于显示处理器106输出的数字图像信号和景物图像的识别信息。

由此，已经介绍了用于提升车辆安全性的系统100。

系统100中处理器106所采用的图像处理算法对于系统100的性能产生显著的影响。常规的图像处理算法包括利用像素点瞬时速度来进行估计的光流法，以及基于高斯混合模型的方法。然而，这些方法往往面临识别周期长和准确率低等问题。本公开提出了一种改进的图像处理算法，能够至少缓解上述问题，从而进一步提升系统100的控制性能并进一步提升车辆的安全性。

图2图示了根据本公开的实施例的用于图像处理的方法200的流程图。图2的方法200可以由图1中的处理器106来执行。

方法200开始于框202，接收图像信号。图像信号可以来自图像传感器102。

在框204，进行模板匹配。模板匹配的含义在于，事先对目标物体截图作为模板，然后用该模板对后续采集的图像进行模板匹配。这种模板匹配多是采用基于误差和互相关的模板匹配方法。这些方法多将原模板长和宽的像素数作为最佳匹配区域长和宽的像素数。在车辆运动的情况下，目标物体是在运动的，根据近大远小的常识易知，目标物体在图像中的大小会时刻在变化，这对于模板匹配提出了挑战。

在一些实施例中，运用归一化转动惯量(nmi)来进行模板匹配。nmi具有较好的缩放不变性、旋转不变性和平移不变性，对于远距目标具有良好的识别效果。对于二位m*n的数字化灰度图像，令像素点坐标(x,y)所对应的图像灰度值为f(x,y),可以引用物理学上的概念来定义图像质心及其转动惯量。r＝m*n即待识别与匹配的目标区域。令图像质心的坐标为(xc,yc)，则有

图像绕质心(xc,yc)的转动惯量记为j(xc,yc)，则有

根据质心和质心转动惯量的定义，灰度图像绕质心(xc,yc)的nmi特征为

其中，被定义为灰度图像质量。

下面概要描述基于nmi的模板匹配的过程。模板的nmi记为nmit，目标物体nmi值记为nmitarget。首先，选取合适的模板，并计算模板的nmit值。用基于互相关的模板匹配方法进行匹配操作，完成后，我们先计算最佳匹配区域的nmi的特征值nmitarget，并与样板nmi值比较，设定误差范围为ε，若误差在设定范围以内，则认为模板匹配成功，否则则认为目标图像变大了或变小了，并执行下面操作。

若图像大小发生变化，则会导致nmi的误差相对很大，此时，同时进行两种操作：(1)增操作：不断按样本的长宽比例增加匹配区域长和宽的像素数，每增加一次，则计算一次新的nmitarget，直至符合误差范围或减操作结束，并随时记录上述操作的次数；(2)减操作：不断按样本的长宽比例减少匹配区域长和宽的像素数，每减少一次，则计算一次新的nmitarget，至符合误差范围为止或增操作结束，并随时记录上述操作的次数。

如果增操作后，模板匹配成功，则可判断目标靠近，并可依靠增操作数判断目标相对靠近速度；反之，如果减操作后，模板匹配成功，则判断目标远离，此时无需记录反操作数。

随后在框206，基于模板匹配来对目标进行追踪。如果在框208确定目标像素数超过阈值，则认为目标属于近距目标并进行随后的操作，否则认为目标属于远距目标，并且持续基于模板匹配来对目标进行追踪。

在框210，当确定目标属于近距目标时，基于极坐标对数变换来对目标进行追踪。基于极坐标对数变换的方法是本领域常见的图像识别方法，主要包括图像预处理、边缘检测、图像二值化处理、形成采样圆区域、极指数栅格采样、极对数坐标变换、运动状态识别等步骤。极坐标对数变换具有算法实现简便、运行迅速等优势。

在框212，基于追踪结果来进行车速判定，并且最后在框214，输出控制指令，以例如用于经由译码器108来控制开关模块112中的电子开关。

方法200的有益技术效果在于根据目标的远近来将模板匹配追踪和极坐标变换追踪进行结合，从而得到一种高效的图像处理方法。

本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

以上已经描述了本公开的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。