专利名称：摄像头智能认知感应导航系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种智能交通技术领域的导航系统，该系统同时具有视频资料记录，地理位置记录功能，具体是一种基于摄像头的具有智能认知感应的导航系统。
背景技术：
当前国内交通日益发达，进而凸显出很多新的问题，首先是车辆密度明显增大，活动自由度大大降低，呈现交通拥挤状况；其次是安全问题，据相关网站消息，2010上半年，全国共发生道路交通事故9. 9万起，造成2. 7万人死亡、11. 7万人受伤，直接财产损失4. I亿元。其中，发生一次死亡10人以上特大道路交通事故15起，同比增加3起。再者是交通路线日趋复杂化，对驾驶员主观认知能力要求更高，针对上述实际问题，为了优化目前的交 通现状，降低车祸发生指数，通过客观协同降低驾驶员主观认知能力要求，本发明提出了基于摄像头智能认知感应的导航系统。经对现有的技术文献检索发现，中国专利申请号为200710023254，名称为导航仪的提示道路摄像头的导航方法，该方法是通过判断限速摄像头是否满足该摄像头的朝向和车移动方向相对且该摄像头的朝向和车移动方向的夹角小于第三阀值的条件，得以实现导航效果，该方法适应性很弱，模糊性很强，并不能实现智能认知感应导航。经检索又发现，中国专利申请号为200810054119，名称为汽车用摄像头，该发明将摄像头安装于高于汽车顶部位，实现可以观察前方堵车状况，但该发明并未经过协同智能化处理，必须在驾驶员主观认知的前提下使用，并且没有对前端信息系统化。经检索还发现，中国专利申请号为200710170986. 7，名称为一种中文手写搜寻的USB插口带活动盖车用有摄像头导航仪，该导航仪实际使用的是卫星导航仪，摄像头只是作为客观视觉扩展前端，这样一是导航精度不高，二是未形成信息闭环控制，智能认知能力差。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于摄像头智能认知感应的导航系统。本发明可以根据摄像头感应前端采集的图像数据，通过软件算法实现在客户终端提供最优驾驶方案，系统可以提供前端具体视觉数据，实现避障方案规划，车位测量，前方行驶车辆速度监测，事故现场记录(黑匣子)，GPS地理位置数据记录，交通监控等功倉泛。本发明通过以下技术方案来实现，具体包括以下步骤第一步，类比于枪械中的准星结构，本发明设计的摄像头前端有一个标准线，作为图像数据的定标基准，以此来判断被采集图像实际物体的尺寸。第二步，根据摄像头实时采集的图像数据，采用图像处理技术，通过相关算法进行边沿处理，利用拉普拉斯锐化，结合梯度锐化，对图片进行映像分析，重构地貌。第三步，在采集的图像数据中，以车辆前端道路为基准中值，形成闭环控制，利用轮廓跟踪，识别出道路镜像，在道路镜像中分多种情况。 所述的道路镜像多种情况包括I.当道路镜像中间有局部区域不同镜像时，说明前方有障碍物，对其不同镜像进行分析，连续图像帧比较其不同镜像的相对位置A.若相对位置不变，识别为静止障碍物(如图3)，此时根据图片帧障碍物的比例相对位置计算出实际的障碍物距汽车的位置，将位移参数显示到客户终端，并进行预警提示，根据反馈的当前车速，转弯状况，规划出最优的避障路线和最优车速与转弯角度，以辅助驾驶员行驶。B.若相对位置发生改变，识别为移动物体(行驶车辆、行人等，如图4)，此时根据图片帧中车辆移动的相对位置，通过不同帧间的时间，结合当前车速，计算出移动车辆的车速与距离，将这些参数在客户终端显示，并由此设定车速上限和车距上限，当超过车距上限 时，驱动相关报警设备，以防事故发生，并同时规划出最优的避障路线和最优车速与转弯角度，以辅助驾驶员行驶。2.当道路镜像两边有不同镜像时，说明需要进行空间范围边缘判断，根据第三步的1，A.若相对位置不变，则识别为障碍物(如图5)，此时依据图片两边障碍物的比例尺寸，计算出障碍物间的具体距离，对比车的自身宽度，若障碍物间的具体距离大于车的自身宽度，并且有足够的余量，则正常前行，此时客户终端显示障碍物间距并规划最优行驶路线辅助驾驶员行驶；若障碍物间的具体距离小于车的自身宽度，则响应红色预警，指示该区域无法提供足够空间前行。B.若相对位置改变，识别为移动物体(行驶车辆、行人等)，根据第二步的(I) (B),
(2)(A)，计算出车辆的间距和车速，将所得参数在客户终端显示，并驱动相应设备报警指示，以防交通事故发生。3.当道路镜像是弯道时(如图6)，对道路边沿进行图像切割，入弯检测，规划切线，寻迹切线方向路径，根据切线角度规划最优转弯角度和车速，同时将上述信息显示到用户终端，辅助驾驶员行驶。4.当道路镜像是分岔路口时(如图7)，根据第三步(3)，规划出每个岔口拐弯的最优路径和最优参数，辅助驾驶员行驶。第四步，结合GPS与GPRS技术，实现车辆地理位置信息的本地化记录与远程位置监控。结合GPS信息与图像记录功能实现事故现场记录功能，并在特殊情况下拨打紧急号码，回报车辆所在地理位置信息与事故等级。第五步，本发明利用嵌入式处理器处理图像数据并可以将相关参数通过CAN总线传送至汽车主控制器，从而作为智能驾驶的协处理器，系统可选是否连接GSM/GPRS模块，通过定义不同的报警级别来决定是否拨打紧急电话。第六步，构建紧急安全防御机制，视野范围内有车辆靠近，或靠近障碍物时，设置安全距离，设置最高仲裁权限，当越过安全距离时，立即规划紧急避障路线，以确保车辆保持在安全距离内。所述的GSM/GPRS模块主要实现以下功能I.交通部门可以通过互联网结合GPRS技术监控当前车辆行驶的状况，其中包括车速监控，车位监控，转弯监控。2.当遇到未知紧急交通事故时，服务器立即驱动GSM模块拨打110，120，并短信通知有关部门，回报车辆所在地理位置信息与事故等级。所述的客户终端显示是指显示各种数据参数的液晶屏。所述的入弯检测技术，是根据道路镜像，邻行邻帧对应位与，若是左入弯，道路镜像将整体左移，同理，若是右入弯，道路镜像将整体左移。所述的规划最优路径，是通过求出道路镜像的每一行的中点，离散的中点连贯成曲线，离散的图像帧重构出立体的连贯的曲线，车速和转弯角度时时配合着曲线，以曲线为中心线的原则闭环控制驱动驾驶。所述的规划紧急避障路线，是根据第三步的(I) A，最大程度避开障碍物，速度，转弯角度配置直接由处理器仲裁。与现有技术相比，本发明的有益效果是在客观认知和主观感知协同处理下，从客观认知辅助主观感知从而加强驾驶人员的全局感知能力，实现了智能导航，构建了高效率的事故记录与报警系统，加强了交通安全机制，并实现了远程交通监控，搭建车位检测系统，精确地车位检测避免了视觉模糊的不定性。
图I是实施例系统组成示意图；图2是实施例子模块示意图；图3是技术方案第二步(I) A的不意图；图4是技术方案第二步(I) B的不意图；图5是技术方案第二步(2) A的不意图；图6是技术方案第二步(3)的不意图图7是技术方案第二步(4)的不意图；图8是实施例摄像头侧视与俯视原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的系统进一步描述本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图I、图2，本实例涉及汽车运用上摄像头智能认知感应导航，包括摄像头模块，核心处理器，汽车反馈模块，嵌入式服务器，GSM模块，地貌重构算法，路径识别与规划算法。所述的摄像头模块是图像采集视野前端。所述的核心处理器基于DSP芯片，具有高效强大的数据处理能力，是算法实现的核心部分。所述的汽车反馈模块是汽车总线，连接着参数输出单元和核心处理器，用于车速和转弯角度监测与控制。[0045]所述的嵌入式服务器是进行通信协议的转换，实现数据交换。所述的GSM/GPRS模块是用于安全预警与远程监控。所述的地貌重构算法，路径识别与规划算法是采用数字图像处理技术，相关算法进行边沿处理，利用拉普拉斯锐化，结合梯度锐化，对图片进行映像分析，利用轮廓跟踪，识别出道路镜像，首先是地貌重构，根据重构地貌进行路径识别，进而规划路径。本实例涉及的汽车运用上摄像头智能认知感应导航的方法，包括以下步骤第一步，各模块初始化，摄像头采集图像信息，并同步传输到核心处理器。第二步，核心处理器对图像进行处理，采用图像处理技术，相关图像算法进行边沿处理，利用拉普拉斯锐化，结合梯度锐化，对图片进行映像分析，利用轮廓跟踪，识别出道路镜像，首先是地貌重构，根据重构地貌进行路径识别，进而规划路径。第三步，由第二步得出的道路镜像，根据不同情况进行自主规划最优路线配合相应的车速与转弯角度，达到智能认知感应，自适应协同驾驶的目的。·第四步，构建安全防御机制，随时监听响应避障，如图I意外事故预警模块，首先实现自适应智能自主避障，尽可能避免事故发生，无法避免事故意外发生，则响应报警机制，并采用黑匣子技术将当前图像信息，双方车速，车况进行锁存管理，便于事故分析。第五步，如图I的GPRS模块，将导航系统嵌入互联网，随时响应交通监控命令，进一步强化安全机制，避免事故发生。本实例实现了汽车智能导航，既便于交通管理，实现远程监控，又降低事故发生几率，缓解了交通堵塞的瓶颈问题，实现了智能交通自适应化。
权利要求1.摄像头智能认知感应导航系统，其特征在于，包括客户终端显示模块，汽车参数反馈模块，嵌入式服务器模块，GSM/GPRS预警与远程监控模块，GPS地理位置信息获取模块，其中客户终端显示模块实现显示最优参数与当前视野状态，嵌入式服务器模块实现通信协议转换与数据交换功能；GPS协同GSM/GPRS预警与远程监控模块实现事故发生抢先预警与交通管理远程监控。
2.根据权利要求I所述的摄像头智能认知感应导航系统，其特征是，汽车参数反馈模块，嵌入式服务器模块，其中嵌入式服务器模块与总线接口反馈数据组成闭环控制，实现构建与识别路径镜像并规划最优路线和参数。
3.根据权利要求I所述的摄像头智能认知感应导航系统，其特征是，客户终端显示模块，包括液晶显示屏实现显示最优参数与当前视野状态。
专利摘要本实用新型公开了一种智能交通技术领域的摄像头智能认知感应导航系统，可以根据摄像头前端采集的图像数据，通过算法实现在客户终端提供最优驾驶方案。其技术要点主要包括客户终端显示模块，汽车参数显示模块，嵌入式服务器模块，GSM/GPRS预警与远程监控模块，GPS地理位置信息获取模块，其中嵌入式服务器模块与汽车参数反馈模块是实现构建与识别路径镜像并规划最优路线；客户终端显示模块实现显示最优参数与当前视野状态，嵌入式服务器模块实现通信协议转换与数据交换功能；GPS协同GSM/GPRS预警与远程监控模块实现事故发生抢先预警与交通管理远程监控。结构特点主要是摄像头的前端有一标准线，以此判断被采集图像物体的实际大小。
文档编号G08G1/0968GK202434060SQ20112053447
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者刘强, 刘志新, 巫肇彬, 朱明增, 李志刚, 毛栋程, 王超, 马桃熊 申请人:燕山大学