一种基于红外ccd的车辆雾天识别预警系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车载设备技术领域，具体涉及一种基于红外CCD的车辆雾天识别预警 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的发展，人们对车辆的需求越来越重要，但是随之而来的是不断上 升的交通事故率，其中雾天行车的交通事故频发，究其原因就是因为在该环境下人们安全 行车的条件有限。正因为这样的情形，车载识别系统才得以快速发展。目前，现有技术还只 能对应固定的外界环境进行安全预警，对于不能提供识别条件的环境便不能识别预警，所 以对待复杂环境的识别预警还有待进一步的研究。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种应用于雾天复杂行车环境，能够为 驾驶员、乘客以及第三方提供了安全保障的基于红外CCD的车辆雾天识别预警系统及方 法。
[0004] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：
[0005] -种基于红外C⑶的车辆雾天识别预警系统，包括：
[0006] 红外CCD摄像模块，包括红外CCD摄像机和图像采集卡，能够采集前方车辆的红外 图像序列并传送给图像处理模块和距离测量模块；
[0007]图像处理模块及距离测量模块，与红外C⑶摄像模块的输出端连接，图像处理模 块能够对红外CCD摄像模块输入的图像序列进行清晰化处理，通过识别车辆的边缘特征， 识别前方车辆；距离测量模块能够对红外CCD摄像模块输入的图像序列建立图像坐标系、 成像平面坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系，计算与前方车辆的距离；
[0008] 预警模块，与图像处理及距离测量模块的输出端连接，能够向驾驶员发出预警信 息；
[0009] 电源模块，分别与红外CCD摄像模块、图像处理模块、距离测量模块和预警模块连 接。
[0010] 所述预警模块包括光信号警示单元，暗灯表示前方没有车辆，绿灯表示处在安全 车距，黄灯表示即将小于安全车距，红灯表示存在危险。
[0011] -种基于红外C⑶的车辆雾天识别预警方法，包括以下步骤：
[0012] 1)利用红外CCD摄像模块采集前方车辆的红外图像序列，并传送给图像处理模块 及距离测量模块；
[0013] 2)图像处理模块对红外图像序列进行处理：包括将模拟信号转换成数字信号、压 缩处理、预处理、分割分析处理以及分类处理，通过识别车辆的边缘特征，识别前方车辆；
[0014]3)距离测量模块根据车辆的垂直轮廓来对车辆进行识别，并采用张正友平面标定 法以及小孔成像原理测量与前方车辆的距离；
[0015] 4)根据图像处理模块和距离测量模块对前方车辆的识别和距离测量，向预警模块 输出预警信号，提示驾驶员实现人车信息交互。
[0016] 所述图像处理模炔基于汽车尾部的基本预知特点：车辆的对称性和车辆尾部垂直 轮廓明显的特点，再基于车辆轮廓为图像灰度急剧变化的区域边界对车辆进行识别，利用 0TSU法确定图像前景和背景的分割阀值，在前方车辆轮廓能够分辨的情形下对前方汽车进 行定位。
[0017] 所述对红外图像序列的预处理包括：去噪处理和图像锐化处理。
[0018] 所述去噪处理采用中值滤波降低红外图像的噪声。
[0019] 所述距离测量模块建立图像坐标系、成像平面坐标系、摄像机坐标系和世界坐标 系，通过建立的二维与三维图像的对应关系利用张正友标定法对CCD摄像机标定，确定CCD 摄像机的内参数，将左右识别的车辆轮廓线的底点作为特征点（UpA)和（u2，v2)，首先将每 一帧的车辆识别结果作为一个车辆列表储存在缓存内，为下一步的样条插值计算提供了数 据基础，当某一车辆被跟踪少于三帧时，使用特征点（UpVi)和（u2，v2)的原始值进行计算， 三帧过后，使用相同的方法修正车辆坐标位置，利用此三帧图像计算内参矩阵，此处是基于 特殊点建立的角点图像；再利用小孔成像原理推导出前方车辆的实际距离。
[0020] 所述前方车辆的纵向相对车距计算公式为：
[0021]
[0022] 其中，WiS车辆真正宽度，假设所有的车辆宽度相同，12为车辆在CCD摄像机上的 宽度，由摄像机标定和车辆的像素宽度We计算得到。
[0023] 所述车辆的像素宽度^在计算时需要将车辆轮廓的宽度标定，首先确定前方车辆 的区域，假设本车与前方车辆始终在同一车道行驶，即将目标搜索区域缩小到由两条车道 线相交组成的三角区域即感兴趣区；
[0024] 然后对图像进行二值化处理，图像经过二值化处理之后，在感兴趣区域内将车辆 的垂直边缘分离开来，先在高度方向上将感兴趣区域内的垂直边缘图像的边缘点累加，即 得到边缘的垂直方向投影值，再对车辆的对称性进行分析，以图像中的每一行水平像素为 基础计算对称性，用能量函数定义对称性测度，通过判断是否满足对称性要求来判定前方 是否为车辆；
[0025] 最后通过对称性测度找到对称轴的坐标轴us，令us=u。，然后在感兴趣区的边缘 投影找到最大的垂直投影值max，以最大投影值max的1/3作为寻找左右边界的判决条件， 从对称轴左侧开始扫描，当大于max的1/3时，即认为为左边轮廓线坐标为u_;在对称轴右 边扫面时，当发生突变时，大于max的1/3时，即认定为右边轮廓线坐标为u_，则所测的车 辆像素宽度We=umax_umin。
[0026] 所述二值化处理采用0TSU算法，以最佳阀值将图像灰度图分割成两部分，一部分 的类内方差最小，另一部分的类间方差最大。
[0027]与现有技术相比，本发明系统通过红外CCD摄像模块采集前方车辆的红外图像序 列，并传送给图像处理模块和距离测量模块，图像处理模块对红外CCD摄像模块输入的图 像序列进行清晰化处理，通过识别车辆的边缘特征，识别前方车辆；距离测量模块对红外 C⑶摄像模块输入的图像序列建立图像坐标系、成像平面坐标系、摄像机坐标系和世界坐标 系，计算与前方车辆的距离；图像处理模块及距离测量模块向预警模块输出预警信号，预警 模块向驾驶员发出预警信息提示驾驶员前方车辆信息，采用本发明的系统在雾天情况下使 用，也在某些特殊情形下使用，譬如前车尾灯破损等条件，在大雾环境下并没有打开雾灯的 情形，能够判断前方是否有车辆以及前方车辆的距离，利用预警模块向驾驶员发出预警信 号，提示驾驶员控制车速并做出相应的驾驶操作，为驾驶员、乘客以及第三方提供了安全保 障。
[0028] 本发明方法利用红外CCD摄像模块采集前方车辆的红外图像序列，并传送给图像 处理模块及距离测量模块，图像处理模块对红外图像序列进行处理：包括将模拟信号转换 成数字信号、压缩处理、预处理、分割分析处理以及分类处理，通过识别车辆的边缘特征，识 别前方车辆，距离测量模块根据车辆的垂直轮廓来对车辆进行识别，并采用张正友平面标 定法以及小孔成像原理测量与前方车辆的距离，并根据前方车辆的识别和距离，向预警模 块输出预警信号，提示驾驶员实现人车信息交互，前方车辆的识别准确清晰，距离测量准 确，能够为驾驶员提供安全可靠的预警信息。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明系统的结构示意图；
[0030] 图2a为锐化处理前的示例原图，图2b为锐化处理后的示例图像；
[0031] 图3为大雾天气车辆行驶图；
[0032] 图4为图像坐标系与成像平面坐标系的