专利名称：一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及汽车主动安全驾驶领域，具体是基于立体视觉图像处理的车辆行驶应急处理装置及实现方法。
背景技术：
汽车技术的发展给交通运输和人们的生活带来了便利，但公路交通事故的发生给人民生命财产和国民经济造成了巨大的损失。为了解决车辆交通的负面影响，人们积极寻求采用高新技术来提高车辆性能，作为智能交通系统(ITS)的组成部分，车辆安全辅助系统、先进的车辆控制系统以及自动车辆驾驶系统成为了当前研究的重点。先进的车辆系统 (Advanced Vehicle System)是指借助车载设备及路测、路面的电子设备来检测周围行驶环境的变化情况，进行部分或完全的自动驾驶控制以达到行车安全和增加道路通行能力的目的。目前，在探测道路障碍物的技术中，主要有激光雷达测距、微波雷达测距、超声波测距、夜间红外测距和视觉测距。激光雷达探测距离远、精度高，但受云、雨、雾等恶劣天气影响较大，且成本较高。微波雷达性能稳定，受天气影响较小，但易受电磁干扰。超声波探测原理简单、成本低，受天气影响大，适合近距离探测，常用于倒车防撞系统。红外探测一般只适合在夜间使用。视觉探测又可分为单目视觉探测和立体视觉探测，视觉成像设备尺寸小、功耗低、获取信息量大，有利于后续信号处理，单目视觉可以检测车道信息，但无法准确确定与前方被测物体的距离，立体视觉系统可以获取道路场景及场景内物体的深度信息， 结合自动光圈和自动白平衡技术，可以在夜间、隧道等可视程度较低的情况下使用，因此， 立体视觉在车辆运行场景探测及车辆安全驾驶领域中具有广阔的应用前景。DSP (Digital Signal ftOcessor，数字信号处理器)芯片是专门为快速实现各种数字信号处理算法而设计的、具有特殊的结构的微处理器，以其作为核心处理器的立体视觉控制系统，能够满足系统的实时性和体积的要求，适用于各种便携、移动终端设备的数据处理单元。DSP芯片本身的结构特性和特点，使其在数据处理方面比通用CPU具有更大优势，如采用哈佛结构、流水线操作、硬件乘法器和特殊的DSP指令。通过提高DSP芯片的硬件能力和算法的执行效率，能够在提升产品整体性能的同时，降低能源消耗和产品成本，对用户产生更大的吸引力。车辆运行场景中道路状况信息的获取对于驾驶员极为重要，有关资料研究表明， 若在交通事故发生前1秒钟给驾驶员发出警报，则可避免90%的交通事故。因此，及时发现前方道路的障碍及危险信息，对于避免或减少交通事故的损失，挽救人员生命，具有重要意义。同时，车辆本身的机械或电路的故障也是引发交通事故的重要原因，因此，需要车辆迅速及时地感知到故障信息，降低车速，以避免事故发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对背景技术中存在的问题，提供一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置及方法，辅助驾驶员实现道路安全驾驶。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置，包括双目视觉摄像单元、车载总线接口电路、中央处理单元、车辆制动控制系统和声光告警电路；其中，
所述双目视觉摄像单元用于获取车辆前方道路的两路视觉图像信息，并将其传输到中央处理单元；
所述车载总线接口电路用于将车辆内部传感器采集得到的车辆状态信息传输到中央处理单元；
所述中央处理单元对所述视觉图像信息进行处理后判断车辆行进方向是否存在障碍物，以及根据车辆状态信息判断车辆是否存在故障；当车辆行进方向存在障碍物或车辆存在故障时，向车辆制动控制系统及声光告警电路发出控制信号；
所述车辆制动控制系统用于根据中央处理单元的控制信号，将汽车制动； 所述声光告警电路用于接收中央处理单元输出的控制信号，发出声、光告警信息。进一步的，本发明的基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置，所述双目视觉摄像单元包括两台相同型号的CCD数字彩色摄像机、数字视频输出接口 ；其中两台CCD数字彩色摄像机分别获取车辆前方道路的视觉图像信息，然后通过数字视频输出接口发送至中央处理单元融合成立体视觉图像信息。进一步的，本发明的基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置，所述中央处理单元包括数字视频输入接口、DSP中央处理器、存储器、车辆传感器总线接口、车辆制动控制系统接口和告警信息输出接口 ；其中，
所述数字视频输入接口用于将两路视觉图像信息传输至DSP中央处理器； 所述DSP中央处理器用于处理所述视觉图像信息，然后与存储器中存储的安全行车道路模型进行比对，计算车辆行进方向是否存在障碍物；
所述车辆传感器总线接口用于传输车辆内部传感器采集得到的车辆状态信息； 所述DSP中央处理器分别通过车辆制动控制系统接口和告警信息输出接口向车辆制动控制系统和声光告警电路发送控制信号。进一步的，本发明的基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置，所述车辆制动控制系统包括节气门执行器和制动执行器，以及节气门位置传感器、制动压力传感器；其中，节气门执行器通过直流电机和第一拉线连接发动机节气门体；制动执行器通过直流电机和第二拉线连接制动踏板，所述节气门位置传感器和制动压力传感器分别将节气门位置信号、 制动压力信号反馈到中央处理单元。一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置的工作方法，包括安装调试步骤、应急情况识别处理步骤；
其中安装调试步骤如下
步骤1 将双目视觉摄像单元采用标准立体相机布局，安装于车辆顶部或挡风玻璃后面，用于拍摄前方道路图像；
步骤2 安装制动控制系统和声光告警电路，并将双目视觉摄像单元、车载总线接口电路、车辆制动控制系统和声光告警电路连接到中央处理单元；
步骤3 确定CCD数字彩色摄像机的内部参数和外部参数以及径向畸变系数k ；步骤4 确定道路平面方程Sr ；
步骤5:计算安全距离Ds:
权利要求
1.一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置，其特征在于包括双目视觉摄像单元、车载总线接口电路、中央处理单元、车辆制动控制系统和声光告警电路；其中，所述双目视觉摄像单元用于获取车辆前方道路的两路视觉图像信息，并将其传输到中央处理单元；所述车载总线接口电路用于将车辆内部传感器采集得到的车辆状态信息传输到中央处理单元；所述中央处理单元对所述视觉图像信息进行处理后判断车辆行进方向是否存在障碍物，以及根据车辆状态信息判断车辆是否存在故障；当车辆行进方向存在障碍物或车辆存在故障时，向车辆制动控制系统及声光告警电路发出控制信号；所述车辆制动控制系统用于根据中央处理单元的控制信号，将汽车制动； 所述声光告警电路用于接收中央处理单元输出的控制信号，发出声、光告警信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置，其特征在于 所述双目视觉摄像单元包括两台相同型号的CCD数字彩色摄像机、数字视频输出接口 ；其中两台CCD数字彩色摄像机分别获取车辆前方道路的视觉图像信息，然后通过数字视频输出接口发送至中央处理单元融合成立体视觉图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置，其特征在于 所述中央处理单元包括数字视频输入接口、DSP中央处理器、存储器、车辆传感器总线接口、 车辆制动控制系统接口和告警信息输出接口 ；其中，所述数字视频输入接口用于将两路视觉图像信息传输至DSP中央处理器； 所述DSP中央处理器用于处理所述视觉图像信息，然后与存储器中存储的安全行车道路模型进行比对，计算车辆行进方向是否存在障碍物；所述车辆传感器总线接口用于传输车辆内部传感器采集得到的车辆状态信息； 所述DSP中央处理器分别通过车辆制动控制系统接口和告警信息输出接口向车辆制动控制系统和声光告警电路发送控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置，其特征在于 所述车辆制动控制系统包括节气门执行器和制动执行器，以及节气门位置传感器、制动压力传感器；其中，节气门执行器通过直流电机和第一拉线连接发动机节气门体；制动执行器通过直流电机和第二拉线连接制动踏板，所述节气门位置传感器和制动压力传感器分别将节气门位置信号、制动压力信号反馈到中央处理单元。
5.一种如权利要求1所述的基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置的工作方法，其特征在于，包括安装调试步骤、应急情况识别处理步骤；其中安装调试步骤如下步骤1 将双目视觉摄像单元采用标准立体相机布局，安装于车辆顶部或挡风玻璃后面，用于拍摄前方道路图像；步骤2 安装制动控制系统和声光告警电路，并将双目视觉摄像单元、车载总线接口电路、车辆制动控制系统和声光告警电路连接到中央处理单元；步骤3 确定CCD数字彩色摄像机的内部和外部参数以及径向畸变系数左； 步骤4 确定道路平面方程民； 步骤5:计算安全距离Ds:
全文摘要
本发明涉及一种基于立体视觉的车辆行驶应急处理装置及方法，包括双目视觉摄像单元、车载总线接口、中央处理单元、车辆制动控制系统和声光告警电路。其利用双目视觉摄像机获取车辆前方道路图像，采用基于DSP的中央处理单元，实时快速计算视觉图像，获得三维道路场景，与系统建立的安全行车道路模型进行比较，判断车辆行进方向是否存在障碍或者危险，发现危险时，启动车辆制动控制系统，降低车速，并向驾驶员发出声光告警。同时，中央处理单元通过车内总线连接车辆传感器，检测车辆状态，当车辆本身发生机械或者电路故障时，启动制动系统，降低车速，发出声光告警。该装置可安装于普通机动车辆，以避免事故发生或减少事故损失，提高行车安全性能。
文档编号B60Q5/00GK102390370SQ201110327030
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者张丽丽, 徐淑芳, 杨会杰, 沈洁, 王慧斌, 董欣 申请人:河海大学