專利名稱：一種基于攝像頭的車道偏離預警裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電子控制領域，涉及一種車道偏離預警裝置，特別是一種基于攝像頭的車道偏離預警裝置。
背景技術：
21世紀是信息化時代，各學科相互交叉滲透，機械工程與電子化的競爭力日趨升溫，電子控制在現代化步伐的推進過程中顯示著越來越重要的角色。近年來，隨著我國汽車保有量的逐漸增加和車輛行駛速度的提高，車輛交通事故的發(fā)生呈不斷上升趨勢。交通事故不僅直接導致人身傷亡和財產損失，而且造成了很大的社會危害。因此，研究車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)變得至關重要。車道偏離預警系統(tǒng)是一種通過報警的方式輔助駕駛員減少汽車因車道偏離而發(fā)生事故的系統(tǒng)。但是，現有車輛安全輔·助駕駛系統(tǒng)如ALVINN系統(tǒng)和SCARF系統(tǒng)，僅僅尋找道路像素制組成的梯形區(qū)域，不能用于多車道行車，具有一定的局限性。
發(fā)明內容針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于攝像頭的車道偏離預警裝置，該裝置通過攝像頭采集路面的信號，根據采集到的信號，得出車輛的行駛位置，從而判定車輛是否偏離車道，實現車輛在偏離車道時的自動預警功能。該裝置使得車輛在偏離車道時能夠引起駕駛員的注意，調整車輛的行駛狀態(tài)，提高車輛行駛的安全性。為了實現上述任務，本實用新型采取如下的技術解決方案一種基于攝像頭的車道偏離預警裝置，其特征在于，包括一結構路面，該結構路面是在車道中間噴涂一定寬度的識別帶，該識別帶作為車道正中央位置的信號，用于被攝像頭識別；設置在車輛底部縱向中心線上的攝像頭，攝像頭的輸出端通過視頻同步分離模塊連接一個電子控制單元，該電子控制單元輸出端口連接有語音報警器。本實用新型的其它一些特點是所述的攝像頭選用車載(XD攝像頭。所述的視頻處理模塊選用LM1881芯片。所述的電子控制單元選用MC9S12XS128單片機。所述的語音報警器選擇PM5020語音芯片和揚聲器SPEAKER揚聲器。本實用新型的基于攝像頭的車道偏離預警裝置，具有以下優(yōu)點(I)成本低?，F有車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)如ALVINN系統(tǒng)和SCARF系統(tǒng)成本較高。本實用新型只需一個攝像頭就可以采集路面信號，通過攝像頭采集路面信號，通過語音報警器進行報警，實現車輛在偏離車道時的自動預警功能，降低現有車道偏離預警裝置的成本。[0016](2)工作狀態(tài)穩(wěn)定。通過攝像頭采集信號，可有效地避免其它無線裝置的干擾。(3)維護簡單，維修成本低。

圖I是裝置總體設計框圖；圖2是視頻圖像處理電路圖；圖3是語音報警電路處理芯片PM5202管腳圖； 圖4是系統(tǒng)軟件算法流程圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
具體實施方式
I、硬件設計I. I總體設計圖I所示，本實施例給出一種基于攝像頭的車道偏離預警裝置結構框圖，它包括一結構路面，該結構路面是在車道中間噴涂一定寬度的識別帶，該識別帶作為車道正中央位置的信號，用于被攝像頭識別；固定于車輛底盤的縱線中心線上的攝像頭，當車輛位于車道中心一定范圍內，攝像頭能夠采集到車道中央的識別帶，攝像頭的輸出端通過視頻信號同步分離芯片連接一個電子控制單元，該電子控制單元與語音報警器相連。本實施例中，電子控制單元選用單片機MC9S12XS128，由攝像頭輸出的信號經由芯片LM1881進行處理，單片機接收到由LM1881輸入的信號，當車輛位于車道中心一定范圍內，攝像頭能夠采集到車道中央的識別帶，將該信號輸入信號處理單元，認為車輛沒有偏離車道。語音報警不動作；當車輛偏離車道中心一定范圍時，位于車輛縱向中心線的攝像頭采集不到車道中央的識別帶，電子控制單元認為此時車輛已偏離車道，將發(fā)送信號給報警器，實現語音報警功能。本實施例中，視頻信號同步分離模塊選用LM1881芯片，LM1881的I系列和7系列引腳分別與單片機MC9S12XS128的PT3和PT2引腳相連，單片機MC9S12XS128的PADOO引腳鏈接攝像頭的輸出端，攝像頭輸出的圖像信號輸入LM1881的3系列引腳。單片機MC9S12XS128性能穩(wěn)定，應用廣泛，成本低，可很好滿足系統(tǒng)控制要求。該車道偏離預警裝置通過攝像頭采集車輛相對車道位置的信號，以MC9S12XS128為電子控制單元，PM5020為語音報警系統(tǒng)的語音芯片，驅動該單元的揚聲器，實現了車輛縱向中心線偏離車道縱向中心線一定范圍時的自動預警功能，抗干擾能力強，信號處理實時性好。結構路面為在車道的中間噴涂一條寬度一定的識別帶的路面，成本低廉。LM1881芯片與單片機MC9S12XS128為道路信號的接收和對語音報警器的控制提供了良好保證。整個裝置通過攝像頭采集車道上的識別帶，電子控制單元通過采集到的信號控制語音報警器的是否動作，實現了車輛偏離車道一定程度時的自動報警功能，有效地避免或減少汽車因車道偏離而發(fā)生事故的系統(tǒng)。同時，該裝置采用的元器件數目少，成本低，維修方便，在智能交通系統(tǒng)有很好的應用前景。I. 2車載CCD攝像頭與視頻信號同步處理(XD攝像頭主要由鏡頭、C⑶傳感器芯片與外圍電路組成。鏡頭負責圖像行掃描，CCD傳感器芯片將鏡頭掃描到的灰度圖像轉換成電壓，最后通過外圍電路將該視頻電壓通過視頻同步分離模塊輸出至電子控制單元。在掃描的過程中，PAL制每秒有50場圖像，而每場圖像又是由300多個行信號組成，為了使接收端的行掃描與場掃描規(guī)律與其同步，在行掃描結束后，向接收端發(fā)出一個脈沖信號，主要作為換行的標志，表示這一行已經結束，這個脈沖信號就是行同步，直到一場圖像掃描完。此時，會輸出一段約為I. 61ms的低脈沖,作為消隱信號,在消隱中有一個寬度最長的低脈沖作為場同步，表示該場已經結束。在這些信號中，消隱信號是無用的信號。當采集圖像時，為保證采集到的是有效地信號，需要進行行場分離。本實施例中，視頻同步分離模塊選用LM1881芯片，它能夠從標準PAL、NTSCSECAM制式的視頻信號中提取出行同步、場同步、奇/偶場等同步信號。在數據采集過程中可以根據這些同步信號來控制視頻信號的采集。該芯片分離出的同步信號精確度高，采集的圖像 信息可靠性好，從而可以使電子控制單元準確地感知車輛相對車道的位置。I. 3語音報警器當車輛縱向中心線與車道縱向中心線的相對位置偏離超過一定的范圍時，需由語音報警器發(fā)出語音提示。對此，采用PM5020語音芯片實現上述任務。PM50全系列智能語音芯片是中青世紀科技公司2003年最新開發(fā)的智能語音產品，該芯片由專用的語音單片機和FLASHRAM存儲器集合構成，電源電壓3飛V，工作電流50mA，最小系統(tǒng)的外圍電路只需一只振蕩電阻和電源濾波電容即可，直接可驅動小型揚聲器，使用簡單方便，且能在一定強度的振動下正常工作，因此可運用與汽車行業(yè)中。其管腳圖如圖3所示。PM5020芯片以單片機MC9S12XS128為控制單元，通過9引腳給芯片供電，輸入端接收來自電子控制單元的開關信號，8引腳接揚聲器，實現了車輛偏離車道時的語音報警功倉泛。2.軟件設計2. I車道中心標志線提取的軟件設計根據車載CCD攝像頭掃描到的路面圖像，將路面圖像轉化為一定的電壓值進行分析處理，某行電壓信號的高低起伏正反映了該行圖像的灰度變化情況。由于將車道中心標志線設置為黑色，這樣與路面顏色之間的色差較大，直接反映在圖像數據中就是閥值，通過實驗可以確定該閥值的大小。進而判斷相鄰數據點的差是否大于該閥值，作為車道中心標志線檢測算法的依據和主要參數。該算法的主要過程如下將攝像頭掃描到的最左端的第一個有效數據點記為line，以line作為原點，依次向右進行比較，判斷l(xiāng)ine處電壓值與右移兩個單位line+2處電壓值之差是否大于原點，依次向右進行比較，判斷l(xiāng)ine與右移兩個單位line + 2處電壓值之差是否大于閥值，若不大于則表明該區(qū)域單位的路面色差無變化，以此類推，從line+2到最末一個有效點之間電壓的差值均不大于閾值，則認為該時刻攝像頭所能采集到的車輛所在車道區(qū)域路面顏色無變化，即汽車縱向中心在一定范圍內與車道中心線重合，汽車未偏離車道；若某處的電壓之差超過閾值，則認為攝像頭同時采集到了車道中心標志線與路面底色圖像，汽偏離車車道。其算法流程圖如圖4所示。
權利要求1.一種基于攝像頭的車道偏離預警裝置，其特征在于，包括 一結構路面，該結構路面是在車道中間噴涂一定寬度的識別帶，該識別帶作為車道正中央位置的信號，用于被攝像頭識別； 設置在車輛底部縱向中心線上的攝像頭，攝像頭的輸出端通過視頻同步分離模塊連接一個電子控制單元，該電子控制單元輸出端口連接有語音報警器。
2.如權利要求I所述的基于攝像頭的車道偏離預警裝置，其特征在于，所述的攝像頭選用車載CCD攝像頭。
3.如權利要求I所述的基于攝像頭的車道偏離預警裝置，其特征在于，所述的視頻同步分離模塊選用LM1881芯片。
4.如權利要求I所述的基于攝像頭的車道偏離預警裝置，其特征在于，所述的語音報警器選擇PM5020語音芯片和揚聲器。
5.如權利要求4所述的基于攝像頭的車道偏離預警裝置，其特征在于，所述的揚聲器選擇SPEAKER揚聲器。
6.如權利要求I所述的基于攝像頭的車道偏離預警裝置，其特征在于，所述的電子控制單元選用MC9S12XS128單片機。
專利摘要本實用新型公開了一種基于攝像頭的車道偏離預警裝置，包括在車道中間噴涂一定寬度的識別帶的結構路面，位于車輛底盤縱向中心線的電攝像頭、視頻同步分離電路和電子控制單元，裝置基于攝像頭采集道路信號，該信號經LM1881進行處理，MC9S12XS128作為電子控制單元，接收處理過的信號，根據接收到信號的不同，判定車輛是否偏離車道，以控制語音報警系統(tǒng)的工作，引起駕駛員的注意，修正車輛行駛狀態(tài)。本實用新型工作狀態(tài)穩(wěn)定，維護簡單，維修成本低，實現了車輛偏離車道一定程度時的自動報警功能，提高了車輛行駛時的安全性。
文檔編號B60Q5/00GK202686122SQ201220337519
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權日2012年7月12日
發(fā)明者王少勇, 賀伊琳, 孫恩民 申請人:長安大學