一种基于led灯组的障碍物车载预警显示方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种基于LED灯组的障碍物车载预警装 置与方法。
【背景技术】
[0002] 我国道路交通事故频发，交通安全问题是大家高度关注的民生问题。2012年，全 国共发生交通事故472. 7万起，共造成5. 9万人死亡，直接财产损失数亿元，其数目之惊心。 相关资料显示，相当一部分交通事故导致的伤亡都是由于人车、车车之间的碰撞引起的，其 主要原因则是驾驶员没有及时意识到路面危险状况及、驾驶员预测危险的潜意识以及应急 反应能力比较差、反应速度相对滞后。因此，对车辆主动安全预警装置及其方法的研发与应 用具有积极的现实意义。智能交通相关研究表明，安全辅助驾驶系统通过事先预防，有效的 保护驾驶员和道路环境中行人的安全，大大减少汽车碰撞，减少经济损失避免事故的发生， 有望显著减少交通事故中的人员伤亡。因而，国内外积极开展安全辅助驾驶相关的车辆预 警系统的研发和预警方法的研究，对于碰撞预警起到了一定的作用。
[0003] 美国Iteris公司联合开发了 AutoVue系统，主要由安装在汽车内风窗玻璃后部的 摄像机、两个立体音箱、一个小显示设备和控制单元等组成。该系统实时监测本车在当前车 道中的位置，当检测到将要发生车道偏离时，将发出一种类似于车辆在隆声带上行驶时发 出的隆隆作响的声音来提醒驾驶员修正车辆位置。该系统主要用于车道偏离预警，缺乏对 路侧行人障碍物预警信息，而且显示预警信息以单独的声音报警方式执行，具有局限性。
[0004] Mobileye公司研制的Mobileye-AWS系统利用安装在前风窗玻璃上的单个摄像机 监测车道标识线，测量和监控本车与道路边界的距离以及与前方的行人碰撞。碰撞时间低 于设定值时，系统触发视觉警告和声音警告。该系统对障碍物识别效果较好，但是显示设 备预警不明显，能让驾驶人知晓潜在碰撞风险的位置，且易导致驾驶人分分神。
[0005] 日本三菱汽车公司于1998年提出的DSS系统由一个安装在汽车后视镜内的小型 CXD摄像机、一些检测车辆状态和驾驶员操作行为的传感器以及视觉和听觉警告装置组成。 该系统利用由CCD摄像机获得的车辆前方的车道标识线、其他传感器获得的车辆状态数据 和驾驶员的操作行为等信息，判断车辆是否已经开始偏离其车道。系统将利用视觉警告信 息、听觉警告信息以及振动转向盘来提醒驾驶员小心驾驶车辆。
[0006] 国内研究人员对以保护行人为主的预警装置做了一些研究，如郭烈等人提出的 "基于行人保护的车间协同预警装置"（专利号：CN 202927019 U)，该装置中，位于汽车前部 基于红外线技术的人体感应器和位于发动机上的车速传感器将采集到的实时信息产地给 中央处理单元，中央处理单元根据收集到的信息进行数据分析，并做出不同的处理，在车速 较高的情况下将信息发送给声音信号警示转置进行预警。该装置同样采取了单一的声音 预警，且对于不同的危急状况未做出不同的反应，预警效果受到限制。此外，赵永强发明了 "汽车行驶状态自动检测与预警转置"，采用语音报警装置，缺少视觉报警装置，预警信息可 能出现延迟。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于LED灯组的 障碍物车载预警装置与方法。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种基于LED灯组的障碍物车载预警装置，包括： 安装在车辆挡风玻璃中间上部的行人障碍物识别模块、安装在汽车前部的亮度传感 器、安装于车内的处理模块、位于前挡风玻璃下沿的LED灯组模块和声音报警模块； 所述的安装于车辆前挡风玻璃中间的行人障碍物识别模块、以及安装在汽车前部的亮 度传感器作为输入与处理模块相连；LED灯组模块和声音预警模块接收处理模块的输出 信号，进行障碍物声光预警； 所述行人障碍物识别模块用于检测行人及障碍物，采用目标检测及跟踪技术识别行人 和障碍物，锁定障碍物相对行人障碍物识别模块的平面坐标； 所述亮度传感器用于采集车辆室内亮度信息； 所述处理模块，用于根据行人障碍物识别模块检测到的障碍物相对行人障碍物识别模 块的平面坐标，确定行人障碍物相对驾驶人所在区域；然后确定LED灯组点亮位置； 还用于根据行人障碍物识别模块检测到的障碍物相对行人障碍物识别模块的平面坐 标和车速，确定碰撞危险等级；然后确定LED灯组闪烁频率； 还用于根据亮度传感器信息，调节LED灯组模块的亮度； 所述LED灯组模块，用于根据来自处理模块的输入信息执行包括LED灯组点亮位置、 LED灯组闪烁频率和LED灯组显示亮度的显示； 所述声音预警模块用于辅助报警。
[0009] 按上述方案，所述本发明将车辆与行人及障碍物的碰撞危险等级的确定方法如 下：碰撞危险等级分为一、二两个等级，一等代表非常危险，二等代表一般危险； 根据行人障碍物识别模块获得障碍物相对于驾驶员坐标的纵向距离y和横向偏移量 X，通过车子CAN总线能获取车辆行驶的当前车速V ; 本车与前方行人及障碍物可能发生相撞的时间t由如下公式计算： t=y/v (2) 根据碰撞时间计算，确定碰撞等级，并确定LED的点亮频率如下：若t〈ls，则危险等级 为第一等级，LED灯高频率闪烁；若ls〈t〈2. 5s，则危险等级为第二等级，LED灯中频率闪烁； 若t>2. 5s，则认为没有碰撞危险，预警LED灯不被点亮。
[0010] 按上述方案，若危险等级为第一等级，LED灯组高频率闪烁，声音预警模块发生高 频滴滴预警声；若危险等级为第二等级，LED灯组中频率闪烁，声音预警模块发生中低频滴 滴预警声。
[0011] 按上述方案，所述LED灯组由一排位于挡风玻璃下沿、间隔Icm的多个LED灯组 成。
[0012] 按上述方案，所述根据行人障碍物识别模块检测到的障碍物相对摄像头的平面坐 标，确定行人障碍物相对驾驶人所在区域的方法如下： 摄像头所识别的障碍物的三维坐标（X1, yi，Z1)经过处理后可将障碍物转化为摄像所在 的二维平面直角坐标系O1X1Y1中的点（Xl， yi)。由于摄像机坐标和驾驶人坐标有一个固定和 横向和纵向偏移量，经过平移，可将该摄像机平面直角坐标系转移到以驾驶员实视线位置 为坐标原点的驾驶员二维平面坐标系OXY中，相对应的障碍物的坐标则变为（X，y)。
[0013] 按上述方案，所述LED灯组点亮位置的确定方法如下： 在以驾驶人视线为原点的驾驶员二维平面坐标系OXY中，根据三角相似关系可得得到 如下基本关系式： F/Fled =x/xled (I) 其中X，y为所检测到障碍物的横向偏移量和纵向距离，由图像采集识别模块提供 为每个LED相对于驾驶人视线0点的纵坐标，均为均已知。只需确定LED灯的横坐标（即 x_)即可知道LED灯的点亮位置。
[0014] 由上可知，X，y，yunj均为已知量，从而可确定X 〇π)，即可计算得出LED灯的点亮位 置，也即确定需要点亮的LED灯。
[0015] 按上述方案，所述障碍物识别模块采用CXD图像传感器和DSP技术，可将摄像头拍 摄到的物体的三维坐标转化为平面坐标。
[0016] 按上述方案，所述障碍物识别模块为前方视景摄像头。
[0017] 根据上述装置，本发明还提供一种基于LED灯组的障碍物车载预警方法，包括以 下步骤： 1) 通过安装在车辆挡风玻璃中间上部的行人障碍物识别模块识别行人及障碍物； 2) 根据识别结果确定障碍物相对驾驶人坐标系的相对坐标； 3) 根据行人障碍物识别模块检测到的障碍物相对驾驶人的坐标，确定行人障碍物相对 驾驶人所在区域；然后确定LED灯组点亮位置； 4) 根据碰撞时间计算，确定碰撞等级，并确定LED的点亮频率，其中，本车与前方行人 及障碍物可能发生相撞的时间t由如下公式计算： t=y/v ;式中y为行人障碍物相对于驾驶员坐标的纵向距离和，V为车辆行驶的当前车 速； 若t〈ls，则危险等级为第一等级，LED灯高频率闪烁；若ls〈t〈2. 5s，则危险等级为第二 等级，LED灯中频率闪烁；若t>2. 5s，则认为没有碰撞危险，预警LED灯不被点亮； 5) 若危险等级为第一等级，LED灯组高频率闪烁显示，声音预警模块发生高频滴滴预警 声；所危险等级为第二等级，LED灯组中频率闪烁显示，声音预警模块发生中低频滴滴预警 声。
[0018] 本发明产生的有益效果是：该预警装置能够准确、及时地显示车辆前方行人及其 他障碍物的位置信息，能保证驾驶员顺着LED灯点亮位置发现行人及障碍物，提供预警的 直观性和有效性，且减少了驾驶人观察常规预警装置的屏幕导致的分神，提高了道路运营 安全性。
[0019]
【附图说明】
[0020] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： 图1是本发明实施例的结构示意图； 图2是本发明实施例的方法流程图；