一种基于前碰撞预警的昼夜切换方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及驾驶辅助系统领域，尤其涉及一种基于前碰撞预警的昼夜切换方法及
目.0
【背景技术】
[0002]汽车追尾事故是最常见的事故类型。与前车保持足够的间距能减少追尾事故发生，但驾驶员一时注意力不集中仍会导致事故发生。研究显示，若在发生碰撞前发出预警信号，能避免90%的追尾事故。因此前碰撞预警系统(Forward Collis1n Warning)至关重要。
[0003]FCW通常开发白天和夜间两种算法模式，白天模式下利用车辆阴影或车轮等特征，夜间采用车灯特征，因此需要昼夜切换以满足算法需求。现有的昼夜切换方法通常有两种，一种是从成像设备中获取外界光照信息，另一种从数字图像中获取光照信息，专利CN102044152B、CN100504318C均是从数字图像中获取光照信息，方法获取路面亮度均值，利用昼夜亮度变化趋势，设置亮度趋势阈值或寻找突变时间变化，设置切换点。上述方法适用于智能交通系统中的交通监控系统，但该系统中绝大部分摄像头都是固定机位，而FCW装载在车上，在实际行驶过程中，会遇到各种复杂的路况及天气，单一的感兴趣区的亮度趋势判断会受到天气灯光等的影响，亮度趋势判断阈值设置较为困难，设置过大会导致无法切换，过小会导致错误切换。专利CN 103702038 A是利用成像设备进行昼夜切换，方法设置自适应的曝光量阈值判断是否进行昼夜切换，阈值调整方法为如果当前曝光量小于当前阈值，则设置阈值为当前曝光量与预设阈值间的差值，首先预设阈值较难确定，同时，在夜间车辆行驶中，由于前方车辆灯光的影响，曝光量会受到严重影响，在夜间情况下曝光量会有较小的值，影响阈值的自动调整，导致切换错误。
[0004]由于FCW具有移动性，车辆在白天行驶中也会进入较暗的区域，如:隧道等，因此针对该特性，本发明设计了短时切换(进入隧道等)、昼夜切换两种切换模式，以避免进入较暗区域时算法未切换，导致前碰撞预警算法失效。
【发明内容】
[0005]本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种基于前碰撞预警的昼夜切换方法及装置，本装置包括数据提取模块、初始化状态判断模块、切换执行模块、容错机制模块、短时切换模块、昼夜切换模块，结构简洁明了，便于使用；本方法分为短时切换和昼夜切换两种模式，这两种模式为并行出路的，针对不同的模式，采用感兴趣区域亮度均值及摄像头曝光量均值作为特性，设计切换方法。本方法能适用于各种不同场景，且准确率高。
[0006]本发明是通过以下技术方案达到上述目的:一种基于前碰撞预警的昼夜切换方法，包括如下步骤:
[0007](I)通过摄像头获取图像的特征数据；
[0008](2)基于特征数据计算感兴趣区域内的亮度均值与曝光量均值，并与设定的亮度阈值和曝光量的阈值比较，初始化昼夜状态；
[0009](3)设置数据统计周期，判断亮度均值的变化趋势并结合亮度值最值差和曝光量阈值判断是否进行昼夜切换；计算曝光量的变化趋势并结合曝光量最值差和亮度均值阈值判断是否进行短时切换；
[0010](4)若满足昼夜切换与短时切换条件，进行切换操作；若不满足条件则启动容错机制，通过修正后进行切换操作。
[0011]作为优选，所述的基于前碰撞预警的昼夜切换方法还包括:(5)将一天分为黎明，白天、黄昏和夜晚，在黎明阶段，若满足昼夜切换，则将FCW切换到白天模式；在黄昏阶段，若满足昼夜切换，则将FCW切换到夜晚；在白天阶段，开启短时切换，若满足短时切换，则将FCff切换到夜晚；在夜晚阶段，关闭短时切换。
[0012]作为优选，所述步骤(I)的特征数据为图像的亮度与曝光量。
[0013]作为优选，所述步骤(2)的的感兴趣区域为图像中的天空区域部分，计算亮度均值与曝光量均值与初始化昼夜状态过程如下:
[0014](A)计算连续N帧数据周期的曝光量均值及感兴趣区域内亮度均值，N值为预先设定;
[0015](B)设置白天曝光量的最大最小阈值、亮度值的最大最小阈值，根据判断当前帧曝光量及亮度均值与阈值的关系，设定初始状态为白天或夜晚。
[0016]作为优选，所述步骤(3)判断昼夜切换的流程如下:
[0017](a)设置统计周期，判断亮度均值的变化趋势，结束一个统计周期判断后将特征数据更新；
[0018](b)设置平滑周期，对突变亮度值使用中值滤波进行平滑处理；
[0019](c)在统计周期内进行特征数据阈值判断及亮度值变化趋势统计，决定是否进行昼夜切换。
[0020]作为优选，所述的步骤(C)的特征数据阈值判断采用最值差分析法及终态确认法，亮度值变化趋势统计采用梯度差值法，过程如下:
[0021](I)统计相邻数据周期内亮度之差，计算统计周期内差值为正或为负的个数占整个统计周期内亮度值个数的比例，设置比例阈值，判断是否存在上升或下降趋势，若满足则进入步骤(II);
[0022](II)统计当前周期内亮度值最大值与最小值之差，若在该统计周期内存在上升或下降趋势，且最大值与最小值的差值大于设定阈值，则进入步骤(III);
[0023](III)利用曝光量特征判断当前统计周期内曝光量均值与设定阈值间的关系，作为是否进行昼夜切换的条件。
[0024]作为优选，所述步骤(3)判断短时切换的流程如下:
[0025]I)设置统计周期，判断曝光量的变化趋势，结束一个统计周期判断后将特征数据更新；
[0026]2)在统计周期内进行特征数据阈值判断及曝光量变化趋势统计；采用方法与昼夜切换过程相同，采用的特征数据不同，过程如下:
[0027]2.1)统计相邻数据周期内曝光量之差，计算统计周期内差值为正或为负的个数占整个统计周期内亮度值个数的比例，设置比例阈值，判断是否存在上升或下降趋势，满足条件进入步骤2.2);
[0028]2.2)统计当前周期内曝光量最大值与最小值之差，若在该统计周期内存在上升或下降趋势，且最大值与最小值的差值大于设定阈值，则进入步骤2.3);
[0029]2.3)利用亮度均值特征判断当前统计周期内亮度均值与设定阈值间的关系，作为是否进行短时切换的条件。
[0030]一种应用如上所述的基于前碰撞预警的昼夜切换方法的装置，包括:数据提取模块、初始化状态判断模块、切换执行模块、容错机制模块、短时切换模块、昼夜切换模块；数据提取模块与初始化状态判断模块连接，初始化状态判断模块与切换执行模块连接；切换执行模块分别与短时切换模块、昼夜切换模块连接；容错机制模块分别与初始化状态判断模块、切换执行模块、短时切换模块、昼夜切换模块连接。
[0031]作为优选，所述的短时切换模块包括数据记录单元、特征数据阈值判断单元、特征数据趋势判断单元；数据记录单元与特征数据阈值判断单元连接；特征数据阈值判断单元与特征数据趋势判断单元连接。
[0032]作为优选，所述的昼夜切换模块包括数据记录单元、平滑处理单元、特征数据阈值判断单元、特征数据趋势判断单元；数据记录单元与平滑处理单元连接；平滑处理单元与特征数据阈值判断单元连接；特征数据阈值判断单元与特征数据趋势判断单元连接。
[0033]本发明的有益效果在于:(I)本方法切换模式均通过提取特征数据、特征数据变化趋势分析、并结合最值差阈值及终态确认法等方式实现，能适用于各种场景及天气变化，有利于FCW的正常运行；(2)针对短时及昼夜的变化时间特征，短时切换主要采用曝光量作为变化特征，并结合亮度均值进行终态确认，昼夜切换主要采用亮度值作为变化特征，并结合曝光量均值进行终态确认，该方法减少了参考区域的特征数据被干扰的可能性，增加的最值差及终态确认法减少了系统误判的可能性，确