專利名稱：攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種智能交通技術(shù)領(lǐng)域的導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時具有視頻資料記錄，地理位置記錄功能，具體是一種基于攝像頭的具有智能認(rèn)知感應(yīng)的導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前國內(nèi)交通日益發(fā)達(dá)，進(jìn)而凸顯出很多新的問題，首先是車輛密度明顯增大，活動自由度大大降低，呈現(xiàn)交通擁擠狀況；其次是安全問題，據(jù)相關(guān)網(wǎng)站消息，2010上半年，全國共發(fā)生道路交通事故9. 9萬起，造成2. 7萬人死亡、11. 7萬人受傷，直接財產(chǎn)損失4. I億元。其中，發(fā)生一次死亡10人以上特大道路交通事故15起，同比增加3起。再者是交通路線日趨復(fù)雜化，對駕駛員主觀認(rèn)知能力要求更高，針對上述實際問題，為了優(yōu)化目前的交 通現(xiàn)狀，降低車禍發(fā)生指數(shù)，通過客觀協(xié)同降低駕駛員主觀認(rèn)知能力要求，本發(fā)明提出了基于攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)的導(dǎo)航系統(tǒng)。經(jīng)對現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00710023254，名稱為導(dǎo)航儀的提示道路攝像頭的導(dǎo)航方法，該方法是通過判斷限速攝像頭是否滿足該攝像頭的朝向和車移動方向相對且該攝像頭的朝向和車移動方向的夾角小于第三閥值的條件，得以實現(xiàn)導(dǎo)航效果，該方法適應(yīng)性很弱，模糊性很強(qiáng)，并不能實現(xiàn)智能認(rèn)知感應(yīng)導(dǎo)航。經(jīng)檢索又發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00810054119，名稱為汽車用攝像頭，該發(fā)明將攝像頭安裝于高于汽車頂部位，實現(xiàn)可以觀察前方堵車狀況，但該發(fā)明并未經(jīng)過協(xié)同智能化處理，必須在駕駛員主觀認(rèn)知的前提下使用，并且沒有對前端信息系統(tǒng)化。經(jīng)檢索還發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00710170986. 7，名稱為一種中文手寫搜尋的USB插口帶活動蓋車用有攝像頭導(dǎo)航儀，該導(dǎo)航儀實際使用的是衛(wèi)星導(dǎo)航儀，攝像頭只是作為客觀視覺擴(kuò)展前端，這樣一是導(dǎo)航精度不高，二是未形成信息閉環(huán)控制，智能認(rèn)知能力差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)的導(dǎo)航系統(tǒng)。本發(fā)明可以根據(jù)攝像頭感應(yīng)前端采集的圖像數(shù)據(jù)，通過軟件算法實現(xiàn)在客戶終端提供最優(yōu)駕駛方案，系統(tǒng)可以提供前端具體視覺數(shù)據(jù)，實現(xiàn)避障方案規(guī)劃，車位測量，前方行駛車輛速度監(jiān)測，事故現(xiàn)場記錄(黑匣子)，GPS地理位置數(shù)據(jù)記錄，交通監(jiān)控等功倉泛。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)，具體包括以下步驟第一步，類比于槍械中的準(zhǔn)星結(jié)構(gòu)，本發(fā)明設(shè)計的攝像頭前端有一個標(biāo)準(zhǔn)線，作為圖像數(shù)據(jù)的定標(biāo)基準(zhǔn)，以此來判斷被采集圖像實際物體的尺寸。第二步，根據(jù)攝像頭實時采集的圖像數(shù)據(jù)，采用圖像處理技術(shù)，通過相關(guān)算法進(jìn)行邊沿處理，利用拉普拉斯銳化，結(jié)合梯度銳化，對圖片進(jìn)行映像分析，重構(gòu)地貌。第三步，在采集的圖像數(shù)據(jù)中，以車輛前端道路為基準(zhǔn)中值，形成閉環(huán)控制，利用輪廓跟蹤，識別出道路鏡像，在道路鏡像中分多種情況。 所述的道路鏡像多種情況包括I.當(dāng)?shù)缆风R像中間有局部區(qū)域不同鏡像時，說明前方有障礙物，對其不同鏡像進(jìn)行分析，連續(xù)圖像幀比較其不同鏡像的相對位置A.若相對位置不變，識別為靜止障礙物(如圖3)，此時根據(jù)圖片幀障礙物的比例相對位置計算出實際的障礙物距汽車的位置，將位移參數(shù)顯示到客戶終端，并進(jìn)行預(yù)警提示，根據(jù)反饋的當(dāng)前車速，轉(zhuǎn)彎狀況，規(guī)劃出最優(yōu)的避障路線和最優(yōu)車速與轉(zhuǎn)彎角度，以輔助駕駛員行駛。B.若相對位置發(fā)生改變，識別為移動物體(行駛車輛、行人等，如圖4)，此時根據(jù)圖片幀中車輛移動的相對位置，通過不同幀間的時間，結(jié)合當(dāng)前車速，計算出移動車輛的車速與距離，將這些參數(shù)在客戶終端顯示，并由此設(shè)定車速上限和車距上限，當(dāng)超過車距上限 時，驅(qū)動相關(guān)報警設(shè)備，以防事故發(fā)生，并同時規(guī)劃出最優(yōu)的避障路線和最優(yōu)車速與轉(zhuǎn)彎角度，以輔助駕駛員行駛。2.當(dāng)?shù)缆风R像兩邊有不同鏡像時，說明需要進(jìn)行空間范圍邊緣判斷，根據(jù)第三步的1，A.若相對位置不變，則識別為障礙物(如圖5)，此時依據(jù)圖片兩邊障礙物的比例尺寸，計算出障礙物間的具體距離，對比車的自身寬度，若障礙物間的具體距離大于車的自身寬度，并且有足夠的余量，則正常前行，此時客戶終端顯示障礙物間距并規(guī)劃最優(yōu)行駛路線輔助駕駛員行駛；若障礙物間的具體距離小于車的自身寬度，則響應(yīng)紅色預(yù)警，指示該區(qū)域無法提供足夠空間前行。B.若相對位置改變，識別為移動物體(行駛車輛、行人等)，根據(jù)第二步的(I) (B),
(2)(A)，計算出車輛的間距和車速，將所得參數(shù)在客戶終端顯示，并驅(qū)動相應(yīng)設(shè)備報警指示，以防交通事故發(fā)生。3.當(dāng)?shù)缆风R像是彎道時(如圖6)，對道路邊沿進(jìn)行圖像切割，入彎檢測，規(guī)劃切線，尋跡切線方向路徑，根據(jù)切線角度規(guī)劃最優(yōu)轉(zhuǎn)彎角度和車速，同時將上述信息顯示到用戶終端，輔助駕駛員行駛。4.當(dāng)?shù)缆风R像是分岔路口時(如圖7)，根據(jù)第三步(3)，規(guī)劃出每個岔口拐彎的最優(yōu)路徑和最優(yōu)參數(shù)，輔助駕駛員行駛。第四步，結(jié)合GPS與GPRS技術(shù)，實現(xiàn)車輛地理位置信息的本地化記錄與遠(yuǎn)程位置監(jiān)控。結(jié)合GPS信息與圖像記錄功能實現(xiàn)事故現(xiàn)場記錄功能，并在特殊情況下?lián)艽蚓o急號碼，回報車輛所在地理位置信息與事故等級。第五步，本發(fā)明利用嵌入式處理器處理圖像數(shù)據(jù)并可以將相關(guān)參數(shù)通過CAN總線傳送至汽車主控制器，從而作為智能駕駛的協(xié)處理器，系統(tǒng)可選是否連接GSM/GPRS模塊，通過定義不同的報警級別來決定是否撥打緊急電話。第六步，構(gòu)建緊急安全防御機(jī)制，視野范圍內(nèi)有車輛靠近，或靠近障礙物時，設(shè)置安全距離，設(shè)置最高仲裁權(quán)限，當(dāng)越過安全距離時，立即規(guī)劃緊急避障路線，以確保車輛保持在安全距離內(nèi)。所述的GSM/GPRS模塊主要實現(xiàn)以下功能I.交通部門可以通過互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合GPRS技術(shù)監(jiān)控當(dāng)前車輛行駛的狀況，其中包括車速監(jiān)控，車位監(jiān)控，轉(zhuǎn)彎監(jiān)控。2.當(dāng)遇到未知緊急交通事故時，服務(wù)器立即驅(qū)動GSM模塊撥打110，120，并短信通知有關(guān)部門，回報車輛所在地理位置信息與事故等級。所述的客戶終端顯示是指顯示各種數(shù)據(jù)參數(shù)的液晶屏。所述的入彎檢測技術(shù)，是根據(jù)道路鏡像，鄰行鄰幀對應(yīng)位與，若是左入彎，道路鏡像將整體左移，同理，若是右入彎，道路鏡像將整體左移。所述的規(guī)劃最優(yōu)路徑，是通過求出道路鏡像的每一行的中點，離散的中點連貫成曲線，離散的圖像幀重構(gòu)出立體的連貫的曲線，車速和轉(zhuǎn)彎角度時時配合著曲線，以曲線為中心線的原則閉環(huán)控制驅(qū)動駕駛。所述的規(guī)劃緊急避障路線，是根據(jù)第三步的(I) A，最大程度避開障礙物，速度，轉(zhuǎn)彎角度配置直接由處理器仲裁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是在客觀認(rèn)知和主觀感知協(xié)同處理下，從客觀認(rèn)知輔助主觀感知從而加強(qiáng)駕駛?cè)藛T的全局感知能力，實現(xiàn)了智能導(dǎo)航，構(gòu)建了高效率的事故記錄與報警系統(tǒng)，加強(qiáng)了交通安全機(jī)制，并實現(xiàn)了遠(yuǎn)程交通監(jiān)控，搭建車位檢測系統(tǒng)，精確地車位檢測避免了視覺模糊的不定性。

圖I是實施例系統(tǒng)組成示意圖；圖2是實施例子模塊示意圖；圖3是技術(shù)方案第二步(I) A的不意圖；圖4是技術(shù)方案第二步(I) B的不意圖；圖5是技術(shù)方案第二步(2) A的不意圖；圖6是技術(shù)方案第二步(3)的不意圖圖7是技術(shù)方案第二步(4)的不意圖；圖8是實施例攝像頭側(cè)視與俯視原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)一步描述本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。實施例如圖I、圖2，本實例涉及汽車運(yùn)用上攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)導(dǎo)航，包括攝像頭模塊，核心處理器，汽車反饋模塊，嵌入式服務(wù)器，GSM模塊，地貌重構(gòu)算法，路徑識別與規(guī)劃算法。所述的攝像頭模塊是圖像采集視野前端。所述的核心處理器基于DSP芯片，具有高效強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，是算法實現(xiàn)的核心部分。所述的汽車反饋模塊是汽車總線，連接著參數(shù)輸出單元和核心處理器，用于車速和轉(zhuǎn)彎角度監(jiān)測與控制。[0045]所述的嵌入式服務(wù)器是進(jìn)行通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。所述的GSM/GPRS模塊是用于安全預(yù)警與遠(yuǎn)程監(jiān)控。所述的地貌重構(gòu)算法，路徑識別與規(guī)劃算法是采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，相關(guān)算法進(jìn)行邊沿處理，利用拉普拉斯銳化，結(jié)合梯度銳化，對圖片進(jìn)行映像分析，利用輪廓跟蹤，識別出道路鏡像，首先是地貌重構(gòu)，根據(jù)重構(gòu)地貌進(jìn)行路徑識別，進(jìn)而規(guī)劃路徑。本實例涉及的汽車運(yùn)用上攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)導(dǎo)航的方法，包括以下步驟第一步，各模塊初始化，攝像頭采集圖像信息，并同步傳輸?shù)胶诵奶幚砥?。第二步，核心處理器對圖像進(jìn)行處理，采用圖像處理技術(shù)，相關(guān)圖像算法進(jìn)行邊沿處理，利用拉普拉斯銳化，結(jié)合梯度銳化，對圖片進(jìn)行映像分析，利用輪廓跟蹤，識別出道路鏡像，首先是地貌重構(gòu)，根據(jù)重構(gòu)地貌進(jìn)行路徑識別，進(jìn)而規(guī)劃路徑。第三步，由第二步得出的道路鏡像，根據(jù)不同情況進(jìn)行自主規(guī)劃最優(yōu)路線配合相應(yīng)的車速與轉(zhuǎn)彎角度，達(dá)到智能認(rèn)知感應(yīng)，自適應(yīng)協(xié)同駕駛的目的。·第四步，構(gòu)建安全防御機(jī)制，隨時監(jiān)聽響應(yīng)避障，如圖I意外事故預(yù)警模塊，首先實現(xiàn)自適應(yīng)智能自主避障，盡可能避免事故發(fā)生，無法避免事故意外發(fā)生，則響應(yīng)報警機(jī)制，并采用黑匣子技術(shù)將當(dāng)前圖像信息，雙方車速，車況進(jìn)行鎖存管理，便于事故分析。第五步，如圖I的GPRS模塊，將導(dǎo)航系統(tǒng)嵌入互聯(lián)網(wǎng)，隨時響應(yīng)交通監(jiān)控命令，進(jìn)一步強(qiáng)化安全機(jī)制，避免事故發(fā)生。本實例實現(xiàn)了汽車智能導(dǎo)航，既便于交通管理，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，又降低事故發(fā)生幾率，緩解了交通堵塞的瓶頸問題，實現(xiàn)了智能交通自適應(yīng)化。
權(quán)利要求1.攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括客戶終端顯示模塊，汽車參數(shù)反饋模塊，嵌入式服務(wù)器模塊，GSM/GPRS預(yù)警與遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，GPS地理位置信息獲取模塊，其中客戶終端顯示模塊實現(xiàn)顯示最優(yōu)參數(shù)與當(dāng)前視野狀態(tài)，嵌入式服務(wù)器模塊實現(xiàn)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)交換功能；GPS協(xié)同GSM/GPRS預(yù)警與遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊實現(xiàn)事故發(fā)生搶先預(yù)警與交通管理遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是，汽車參數(shù)反饋模塊，嵌入式服務(wù)器模塊，其中嵌入式服務(wù)器模塊與總線接口反饋數(shù)據(jù)組成閉環(huán)控制，實現(xiàn)構(gòu)建與識別路徑鏡像并規(guī)劃最優(yōu)路線和參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是，客戶終端顯示模塊，包括液晶顯示屏實現(xiàn)顯示最優(yōu)參數(shù)與當(dāng)前視野狀態(tài)。
專利摘要本實用新型公開了一種智能交通技術(shù)領(lǐng)域的攝像頭智能認(rèn)知感應(yīng)導(dǎo)航系統(tǒng)，可以根據(jù)攝像頭前端采集的圖像數(shù)據(jù)，通過算法實現(xiàn)在客戶終端提供最優(yōu)駕駛方案。其技術(shù)要點主要包括客戶終端顯示模塊，汽車參數(shù)顯示模塊，嵌入式服務(wù)器模塊，GSM/GPRS預(yù)警與遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，GPS地理位置信息獲取模塊，其中嵌入式服務(wù)器模塊與汽車參數(shù)反饋模塊是實現(xiàn)構(gòu)建與識別路徑鏡像并規(guī)劃最優(yōu)路線；客戶終端顯示模塊實現(xiàn)顯示最優(yōu)參數(shù)與當(dāng)前視野狀態(tài)，嵌入式服務(wù)器模塊實現(xiàn)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)交換功能；GPS協(xié)同GSM/GPRS預(yù)警與遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊實現(xiàn)事故發(fā)生搶先預(yù)警與交通管理遠(yuǎn)程監(jiān)控。結(jié)構(gòu)特點主要是攝像頭的前端有一標(biāo)準(zhǔn)線，以此判斷被采集圖像物體的實際大小。
文檔編號G08G1/0968GK202434060SQ20112053447
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者劉強(qiáng), 劉志新, 巫肇彬, 朱明增, 李志剛, 毛棟程, 王超, 馬桃熊 申請人:燕山大學(xué)