一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于汽车安全技术领域，特别是涉及到一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统。


背景技术：

[0002]
随着我国经济持续快速的发展，机动车数量也迅速增长，可随之而来的是多发的交通事故以及人民生命财产的损失，其中夜间、大雾等能见度较低的天气状况下，交通事故占到了相当大的比重。由此可见，提升汽车驾驶的安全性能尤为重要，特别是夜间、大雾等恶劣天气下驾驶员行驶的安全问题。
[0003]
目前在夜间行车安全方面，基于红外夜视成像原理的夜视系统所形成的图像与可见光图像相似，目标与背景反差大，能较为清楚地显示道路的详细信息。然而，只有极少数高端车型才有此配置，且由于其工作需要红外光源，有效探测距离较短，易受光源强度、相同工作波长光线和有雾的恶劣天气条件影响，适用性不高。此外，红外夜视技术所成图像为黑白颜色，行人等目标物的出现并不能很好地引起驾驶员的注意，成像效果不理想。
[0004]
因此，现有技术中亟需一种新的技术方案来解决这一问题。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统，解决驾驶员在夜间、雾天等能见度较低天气状况下看不清目标物，视野短的问题，从而减少交通事故的发生，为驾驶员行车安全提供更加可靠的保障。
[0006]
一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统，其特征是：包括信息采集模块、信息处理模块以及预警执行模块，所述信息采集模块包括速度传感器、温度传感器以及红外热成像摄像头；所述信息处理模块包括单片机，所述单片机的信号输入端分别通过导线与速度传感器、温度传感器以及红外热成像摄像头的信号输出端连接；所述预警执行模块包括语音播报装置以及液晶显示屏，所述语音播报装置的信号输入端通过导线与单片机的信号输出端连接，所述液晶显示屏的信号输入端通过导线与单片机的信号输出端连接。
[0007]
所述速度传感器设置在汽车驱动桥上。
[0008]
所述温度传感器设置在汽车顶部。
[0009]
所述红外热成像摄像头设置在汽车前部散热器格栅上。
[0010]
通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统，适用于各种车型，通过红外热成像摄像头获取前方道路的图像信息，对图像进行一系列处理，识别出行人、动物等目标物并进行突出强调，并根据目标物与车辆的距离等信息进行风险判定，发出相应的预警指令，以达到警示驾驶员的作用，解决夜间、大雾等能见度较低天气状况下行车的安全问题。
[0011]
进一步的，本实用新型采用红外热成像摄像头作为行车安全辅助装置的图像采集部分，运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视
觉分辨的图像和图形。其成像原理不同于可见光，可以避免可见光的干扰，且不受雨雪雾天等恶劣条件的影响，适用性更广，尤其在事故频发的夜晚具有不可替代的作用，为驾驶员的行车安全提供可靠的保障；红外热成像摄像头所获取的图像为彩色，不同于传统红外所采集到的黑白图像，驾驶员可以看到物体表面的温度分布状况，并且经过本实用新型方法的颜色突出、加框等图像处理，在视觉上颜色的对比度更容易引起驾驶员的警觉，从而达到更好的警示效果。
[0012]
本实用新型图像信息处理采用纳目标物的特征区间，来筛选目标物的图像点的方法，在此基础上进行聚类算法处理，极大地提升了识别目标物的速度与精度。除此之外还提出了一套根据图像位置信息，计算目标物与车辆之间距离的算法，能够实时获取目标物的距离信息。
[0013]
本实用新型听觉预警和视觉预警两个方面来警示驾驶员，并且根据目标物的实时状态与汽车运行速度等信息，确定了不同预警方案的启动阈值和预警时机。对潜在的事故危险进行提前报警，有效地减少了事故发生的可能性。
附图说明
[0014]
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：
[0015]
图1为本实用新型一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统结构示意框图。
[0016]
图2为本实用新型一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统处理流程示意图。
[0017]
图3为本实用新型一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统信息处理模块流程示意图。
[0018]
图4为本实用新型一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统预警执行模块视觉预警工作流程示意图。
[0019]
图5为本实用新型一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统预警执行模块听觉预警工作流程示意图。
[0020]
图中1-信息采集模块、2-信息处理模块、3-预警执行模块、4-速度传感器、5-温度传感器、6-红外热成像摄像头、7-单片机、8-语音播报装置、9-液晶显示屏。
具体实施方式
[0021]
一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统，如图1所示，包括信息采集模块1、信息处理模块2以及预警执行模块3，所述信息采集模块1包括速度传感器4、温度传感器5以及红外热成像摄像头6；所述信息处理模块2包括单片机7，所述单片机7的信号输入端分别通过导线与速度传感器4、温度传感器5以及红外热成像摄像头6的信号输出端连接；所述预警执行模块3包括语音播报装置8以及液晶显示屏9，所述语音播报装置8的信号输入端通过导线与单片机7的信号输出端连接，所述液晶显示屏9的信号输入端通过导线与单片机的信号输出端连接。
[0022]
所述速度传感器4设置在汽车驱动桥上。
[0023]
所述温度传感器5设置在汽车顶部。
[0024]
所述红外热成像摄像头6型号为flir lepton 3.5设置在汽车前部散热器格栅上。
[0025]
所述单片机7型号为stm32f103c8t6。
[0026]
所述语音播报装置8型号为jr6001。
[0027]
本实用新型一种基于红外热成像的夜间行车安全辅助系统的工作流程如图2～图5所示，包括以下步骤，
[0028]
步骤一：图像和数据采集
[0029]
在行车过程中，通过红外热成像摄像头实时获取前方道路的图像，通过车顶外的温度传感器获取车外环境温度，通过速度传感器实时获取车速。
[0030]
步骤二：目标物的识别
[0031]
①
根据不同温度下，红外热成像仪所拍摄的图像中行人等目标物的(r,g,b)特征区间，将步骤一所获取的图像上所有符合该区间的点筛选出来。
[0032]
表1实验中不同温度下目标物的(r,g,b)特征区间
[0033]
温度(℃)r值g值b值(0，20](235，250)(120，210)(0，30)(-20，0](225，240)(200，240)(100，225)(-36，-20](240，255)(200，230)(50，150)
[0034]
②
对这些点进行k-means聚类算法处理，将多次迭代后聚类处理的中心点视为目标物的质心，并生成其所在图像中的位置函数p(n)。
[0035]
步骤三：视觉预警图像处理
[0036]
首先对步骤二筛选出的图像点进行颜色突出处理，然后以目标物质心为中心点建立框图函数，根据图像点的密集程度和其构成的形心位置进行框选，即对目标物进行加框处理。信息处理模块的单片机外接预警执行模块的液晶显示屏，输出处理后的图像，从视觉上对驾驶员进行警示。由于行人和小动物对行车安全的影响不同，因此对行人和小动物分别采用不同颜色的框图，即行人采用红色框图，小动物采用蓝色框图，以达到不同的警示效果。
[0037]
步骤四：目标物位置确定
[0038]
基于步骤二目标物位置函数p(n)的纵坐标y(纵坐标正方向为自上至下)，根据实验总结出的目标物与车辆的距离x与位置函数纵坐标y的函数关系(以1080*1440分辨率为例):
[0039]
x＝110.9-0.13y(y≥603)
[0040]
x＝665.7-1.05y(y≤603)
[0041]
计算出目标物与车辆的距离x，并用预警执行模块中的语音播报装置进行语音播报。
[0042]
步骤五：听觉预警方案的选择
[0043]
根据车辆的运行速度、路面状况等参数，由汽车制动理论计算公式
[0044][0045]
式中：s——汽车制动距离
[0046]
v——车辆的运行速度
[0047]
t1——驾驶员反应时间
[0048]
t2——汽车制动器滞后时间
[0049]
φ——道路与轮胎间的附着系数
[0050]
g——重力加速度
[0051]
可计算得不同运行速度、不同路面条件下汽车的制动距离。然后基于目标物与车辆的距离x，对车辆的行驶安全进行风险判定，并根据不同的情况采取不同的预警方案：
[0052]
当x≥s+20时，不启动预警方案，仅进行步骤四的语音播报距离；
[0053]
当s+10≤x＜s+20时，启动语音预警方案1：请注意避让+短促的报警声；
[0054]
当x＜s+10时，启动语音预警方案2：有危险！请马上避让+长鸣的报警声。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除