一种车道方向提醒装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种车道方向提醒装置，包括摄像装置、处理器和报警装置，所述的摄像装置和报警装置分别与处理器连接，所述摄像装置用于拍摄车道图像，所述处理器用于对拍摄的车道图像进行处理，分析车辆行驶的车道并控制报警装置报警。在嵌入式CPU中做初步的感兴趣图像处理算法，简化了设备结构、降低了维护成本。经过车道方向提取算法把路口车道行车方向信息提取出来，以语音的方式表达出来，以此提醒驾驶员做出正确的行为。
【专利说明】一种车道方向提醒装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种车道方向提醒装置，具体涉及一种能提醒驾驶员当前行驶车道的 装直。
【背景技术】
[0002] 在现代生活中，汽车的使用非常普及。由于汽车道路有时会很拥堵，行驶中的车辆 往往是夹在车流中前行。当一位驾驶员在一个陌生的环境中开车、碰到十字路口需要把车 开在合适的车道上的时，有可能会发现车道左拐、右拐、前行等道路标识被前面的车辆遮挡 而无法确知。这时就需要有一种能辅助驾驶员正确识别车道方向，防止驾驶员开错车道而 造成损失。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是：提供一种车道方向提醒装置，根据摄像头拍摄到的地面道路图像 情况，对道路图像处理，并判断汽车运行的车道，最后通过以语音的方式把判断结果告知驾 驶员，以便驾驶员做出合理的驾驶行为。
[0004] 本发明的技术方案是：一种车道方向提醒装置，包括摄像装置、处理器和报警装 置，所述的摄像装置和报警装置分别与处理器连接，所述摄像装置用于拍摄车道图像，所述 处理器用于对拍摄的车道图像进行处理，分析车辆行驶的车道并控制报警装置报警。
[0005] 进一步的，还包括GPS模块，所述的GPS模块与处理器连接。
[0006] 进一步的，所述的GPS模块定位到车辆即将进入路口时，控制摄像装置工作。
[0007] 进一步的，所述处理器与EEPR0M之间连接电平转换芯片。
[0008] 进一步的，所述处理器与摄像装置之间连接电平转换芯片。
[0009] 进一步的，所述车道图像信息按乒乓结构存放在RAM中，所述车道图像处理包括： (1)对图像进行维纳滤波方法降噪；（2)对图像进行缩小，扩大对比度；（3)提取图像边沿； (4)提取疑似有车道方向指示的区域。
[0010] 进一步的，在提取的疑似区域中按直行、左拐、右拐等矢量、采用LDA算法进行特 征提取和选择、分类决策。
[0011] 本发明的技术方案还包括一种车道方向提醒方法，包括：拍摄车道图像信息；对 车道图像进行处理，分析车辆行驶的车道；报警装置进行报警。
[0012] 进一步的，所述车道图像信息按乒乓结构存放在RAM中，所述车道图像处理包括： (1)对图像进行维纳滤波方法降噪；（2)对图像进行缩小，扩大对比度；（3)提取图像边沿； (4)提取疑似有车道方向指示的区域。
[0013] 进一步的，在提取的疑似区域中按直行、左拐、右拐等矢量、采用LDA算法进行特 征提取和选择、分类决策。
[0014] 本发明的优点是： 1.处理器把对车道方向信息通过500M摄像头转变为数字信号，存放在RAM中，并在嵌 入式CPU中做初步的感兴趣图像处理算法，简化了设备结构、降低了维护成本。
[0015] 经过车道方向提取算法把路口车道行车方向信息提取出来，以语音的方式表达出 来，以此提醒驾驶员做出正确的行为。
[0016] 车道方向提醒装置平时处于低功耗模式，直到被GPS导航系统或按键唤醒，才让 系统进入正常工作模式。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 图1为本发明车道方向提醒装置原理框图； 图2为本发明车道方向提醒装置电路框图； 图3为图2中DM3730和M24C16之间的电平转换电路图； 图4为图2中TPS65830的电路结构框图； 图5为本发明车道方向提醒装置的供电连接示意图； 图6为图2中DM3730和CMOS的连接电路图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 发明的概念。
[0019] 实施例： 如图1所示，一种车道方向语音提醒装置，包括摄像头、CPU、车载GPS导航设备和报警 装置，摄像头与CPU连接，CPU连接的存储芯片有EEPROM、FLASH和DDR2, GPS导航设备与 CPU连接，CPU通过功率放大电路与报警装置连接。
[0020] 摄像头及整个车道方向提醒装置安装在汽车体前下部，报警装置经过屏蔽导线接 入驾驶室。报警装置可以为语音报警或者声光报警。
[0021] 在汽车即将进入路口时，由车载GPS导航设备唤醒处于低功耗模式的车道方向提 醒装置；CPU根据存放在FLASH中的软件，把车道方向提醒装置从低功耗模式变为正常工作 模式；CPU配置摄像头，控制摄像头开始工作，并把道路信息存放在DDR2中；CPU依据存放 在DDR2中的地面道路信息，调用存放在EEPR0M中的参数、通过图像软件判断当前汽车行 驶在左拐、右拐或直行的哪条车道上；最后CPU把判断结果通过喇叭以语音的(或者声光报 警）方式进行报警发送给驾驶员；若当前汽车上没有装备GPS导航设备，汽车驾驶员可以在 通过路口前，人为点击按键来唤醒CPU进行上述工作。
[0022] 车道方向提醒装置电路结构如图2所示，其设计具体如下： 1、CPU处理器部分 为了能流畅的进行感兴趣图像处理、车道方向信息提取和语音合成输出等任务，CPU采 用运算速度达到600M或以上；同时考虑硬件设计的难易程度，该CPU芯片应自身带有图像 传感器CMOS接口、DDR2接口、FLASH接口等。由此选用TI公司的DM3730作为CPU使用。
[0023] 美国德州仪器公司的DM3730是由1GHz (同时支持300，600和800MHz )的ARM Cortex-A8 Core 和 800MHz (同时支持 250, 520 和 660MHz)的 TMS320C64x+ DSP Core 两部 分组成，并集成了 3D图形处理器，视频加速器（IVA)，串口等，支持高清720p视频编解码。完 全符合本系统的设计要求。注意其管脚电平为1.8V，不是通常认为的3. 3V。所以3730和 外部3. 3V的器件连接时，需要增加桥接芯片，如SN74AVCH16T245GR、SN74AVCH8T245PWR等。
[0024] 存储器 车道方向提醒装置的存储器主要用来存放程序、图像数据和一些重要的参数。
[0025] 车道方向提醒装置的程序大小不大于128Mbit，同时要保存车道识别的矢量库及 语音数据。所以采用存储空间为512MBYTE的FALSH作为程序存储器；车道方向提醒装置的 摄像头输入一帧数据大小为720p (1280*720像素)、同时考虑到乒乓结构的数据存储器结 构，需要不小于256Mbit的RAM构成；关键参数的保存通过16Kbit的EEPR0M实现。DM3730 通过专用的GPMC(通用存储器控制器）和FLASH连接、通过专用的SDRC (SDRAM控制器)和 DDR2连接、通过IIC接口实现和EEPR0M的连接。
[0026] 存储芯片选择的是MT29C4G96M，该芯片是SDRAM DDR和NAND FLASH二合一的存储 芯片，空间大小分别为512M，并且该芯片的I/O电平和DM3730相应接口完全兼容。DM3730 通过SDRAM Controller(SDRC)实现对数据的访问，而NAND FLASH是通过GPMC总线实现对 数据的访问。
[0027] 是双倍速率同步动态随机存储器，以前SDRAM在一个周期内只传输一次数据，只 是在的上升沿进行数据传输，而SDRAM DDR能够在一个周期内传输2次数据，在时钟的上 升沿和下降沿传输一次数据。SDRAM DDR存储的数据在掉电后丢失。NAND FLASH是内存 FLASH中的一种，其内部采用非线性红单元模式，读写速度快，是非易失存储器，可以对块的 存储器单元块进行擦写和再编程。
[0028] 采用16K大小的M24C16。M24C16的I/O电平和DM3730的电平不兼容，所以M24C16 和DM3730的连接需要通过电平转换芯片连接。具体连接如图3所示。DM3730的1. 8V的 IIC接口 I2C2_SDA和I2C2_SCL通过电平转换芯片TXS0102转换成符合M24C16电平要求的 3. 3V 的 M24C08_SDA 和 M24C08_SCL。这样 DM3730 就和 M24C16 连接起来了。
[0029] TPS65930 TPS65930是TI公司推出的全面集成型电源管理与信号链配套芯片。具有3个DC/DC 电源、4个LD0、音频编解码器、按键输入接口等。
[0030] 车道方向提醒装置中TPS65930用来给DM3730芯片供电，管理音频输出和键盘输 入。具体如图4所示。TPS65930的电源来自电源芯片TPS75533提供的+3. 3V，输出+1.8V 和+1. 2给DM3730系统使用。DM3730通过IIC接口、USB接口和TPS65930通信，协调工作。 DM3730通过TPS65930的DA通道和键盘通道进行音频的输出和键盘信号的输入。
[0031] 电源 车道方向提醒装置用TPS75533给整个系统提供+3. 3V的电源，通过TPS65930给系统 提供+1. 8V和+1. 2V的电源，通过TPS73601给系统提供2. 8V的电源，主要给CMOS供电。具 体如图5所示。
[0032] 摄像头 任何一款输出一巾贞图像大小不小于1280*720像素、巾贞率不小于15巾贞/秒的CMOS图像 传感器都可以作为车道方向提醒装置的摄像头。本系统采用APTINA公司的CMOS图像传感 器作为摄像头，并在摄像头上安装有广角光学镜头，以便扩大拍摄视角。
[0033] 图像传感器使用的电源为+2. 8V，所以CMOS图像传感器和DM3730的视频接口的连 接需要通过+2. 8V至+1.8V的电平转换。具体连接如图6所示。DM3730通过IIC接口经过 电平转换芯片TXS0102配置CMOS图像传感器工作，通过电平转换芯片SN74AVCH16T245获 取CMOS图像传感器的图像数据。
[0034] 按键和GPS导航驱动 人工按键通过TPS65930输入到DM3730, GPS导航信号通过UART送入DM3730。
[0035] 感兴趣区域图像获取 获取到的车道图像信息按乒乓结构存放在RAM中。对待处理的图像进行维纳滤波方法 降噪；然后对图像进行缩小，扩大对比度；提取图像边沿；把疑似有车道方向指示的区域提 取出来。
[0036] 车道方向识别 在提取的疑似区域中按直行、左拐、右拐等矢量、采用LDA算法进行特征提取和选择、 分类决策。完成车道方向识别。
[0037] 语音输出 用预先录入直行、左拐、右拐等语音数据作为DA输出，驱动喇叭发声，也可以是驱动 LED灯闪烁来报警。
[0038] 应当理解的是，本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的 原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨 在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修 改例。
【权利要求】
1. 一种车道方向提醒装置，其特征在于，包括摄像装置、处理器和报警装置，所述的摄 像装置和报警装置分别与处理器连接，所述摄像装置用于拍摄车道图像，所述处理器用于 对拍摄的车道图像进行处理，分析车辆行驶的车道并控制报警装置报警。
2. 根据权利要求1所述的车道方向提醒装置，其特征在于，还包括GPS模块，所述的 GPS模块与处理器连接。
3. 根据权利要求2所述的车道方向提醒装置，其特征在于，所述的GPS模块定位到车辆 即将进入路口时，控制摄像装置工作。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的车道方向提醒装置，其特征在于，所述处理器与 EEPROM之间连接电平转换芯片。
5. 根据权利要求1-3任一项所述的车道方向提醒装置，其特征在于，所述处理器与摄 像装置之间连接电平转换芯片。
6. 根据权利要求1-3任一项所述的车道方向提醒装置，其特征在于，所述车道图像信 息按乒乓结构存放在RAM中，所述车道图像处理包括：（1)对图像进行维纳滤波方法降噪； (2)对图像进行缩小，扩大对比度；（3)提取图像边沿；（4)提取疑似有车道方向指示的区 域。
7. 根据权利要求6所述的车道方向提醒装置，其特征在于，在提取的疑似区域中按直 行、左拐、右拐等矢量、采用LDA算法进行特征提取和选择、分类决策。
8. -种车道方向提醒方法，其特征在于，包括：拍摄车道图像信息；对车道图像进行处 理，分析车辆行驶的车道；报警装置进行报警。
9. 根据权利要求8所述的车道方向提醒方法，其特征在于，所述车道图像信息按乒乓 结构存放在RAM中，所述车道图像处理包括：（1)对图像进行维纳滤波方法降噪；（2)对图 像进行缩小，扩大对比度；（3)提取图像边沿；（4)提取疑似有车道方向指示的区域。
10. 根据权利要求9所述的车道方向提醒方法，其特征在于，在提取的疑似区域中按直 行、左拐、右拐等矢量、采用LDA算法进行特征提取和选择、分类决策。
【文档编号】G08G1/09GK104217598SQ201410446655
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】黄鹤, 邵雷 申请人:苏州大学