车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法技术

本发明专利技术涉及一种车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法，包括机器视觉感知A、防碰撞预警B和车‑车环境感知C等三个模块，所述模块A采用嵌入式微机系统对车载CCD摄像机采集的视频信息进行处理，识别出车辆行驶所处路段的实时气象信息；模块B将车辆运动参数信息与交通气象信息加以融合，评估碰撞危险信息并进行预警干预；模块C运用多车通讯技术及智能决策技术建立区域内交通安全系统。本发明专利技术提供了一种在天气条件较差的交通环境下能够发挥积极作用，具有较强实用性、高效稳定的交通安全解决方案，不仅有利于提高不良天气条件下车辆的主动安全性能，而且通过多车通讯技术和智能决策技术有效降低了区域交通系统整体危险度，保障交通安全。

Real time perception and anti-collision early warning method for vehicle type bad weather

The invention relates to a vehicle mounted adverse weather real-time sensing and anti collision warning methods, including machine vision sensing A, B and vehicle collision warning vehicle environment perception C three module, the A module adopts the embedded computer system for vehicle CCD camera video information for processing, identify the real-time meteorological information vehicle sections; module B vehicle movement parameters and traffic information fusion of meteorological information, early warning information and intervention evaluation of collision risk; C module using multi vehicle communication to establish security system in the area of traffic technology and intelligent decision technology. The invention provides a can play a positive role in poor weather conditions in the traffic environment, traffic safety solution scheme with strong practicability, stable and efficient, not only conducive to the improvement of vehicle active safety performance under adverse weather conditions, but also through the multi vehicle communication technology and intelligent decision technology to reduce the overall regional traffic system risk, ensure traffic safety.

【技术实现步骤摘要】
车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法
本专利技术涉及一种不良天气条件下感知车辆所处交通环境并进行防碰撞预警的方法，特别是关于车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法。
技术介绍
不良天气条件下发生道路交通事故所造成的人员伤亡和事故损失十分巨大，车辆行驶过程中所获得的气象信息主要来自于天气预报，而天气预报是通过对气象卫星所获的卫星云图和天气图进行分析，并综合地面观测站所获的气象、地形和季节参数后作出的，对局部路段可能发生的短时对流天气，预报结果很可能并不准确。如何使车辆预警系统获取实时、准确的交通气象信息，提高防碰撞预警系统在不良天气条件下的适应性和预报的准确性是目前尚未解决的问题。不良天气条件一般会导致能见度变差，行驶环境恶劣，对事故预警技术提出了更高的要求，既包括对动态交通目标的检测精度要求，也包括预警信息的提取、融合及相应策略的建立。在现有交通条件下，如果能够将准确的预警信息传递给更多的车辆，更将有助于提高交通系统的整体安全性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法，旨在使车辆预警系统能够获得实时、准确的交通气象条件信息，从而提高预警精度，该方法还能够将不良气象信息及其他危险信息传递给影响区域内的其他车辆，使驾驶员具有足够的反应时间来进行避险操作，从而预防交通事故的发生。本专利技术提供的车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法包括机器视觉感知、防碰撞预警和车-车环境感知等三个模块。模块A：机器视觉感知模块机器视觉感知模块通过安装在车辆上的高速高分辨率视觉CCD摄像机采集视频数据，采用车载嵌入式微机系统对视频信息进行深度处理与分析，从图像中识别出车辆行驶所处路段的实时气象信息，该信息将作为输入量被传输到防碰撞预警模块，并通过车-车通讯技术传递给该区域行驶的其他车辆。模块B：防碰撞预警模块本专利技术所设计的防碰撞预警模块将交通气象信息与车辆运动参数信息加以融合，结合预警知识库和防碰预警规则库，对当前可能的碰撞危险信息进行评估，并将结果告知驾驶员，以提醒驾驶员采取相应的驾驶操作。当检测出车辆具有极度危险态势而驾驶员没有及时采取措施进行修正时，系统接管对车辆的控制，通过减速或者制动控制车辆以保证车辆安全，并在适当的时候向驾驶员交还车辆的控制权。模块C：车-车环境感知模块将安装有车载式不良天气实时感知系统的车辆作为交通检测器，当感知到不良气象信息及其他危险信息时，将信息传递给影响区域内的其他车辆，使其他驾驶员具有足够的反应时间来进行避险操作。所述模块A包括以下步骤：步骤A1：天气特征属性提取。提取对比度、形状、纹理、颜色等天气的特征属性。步骤A2：背景区域分割。本专利技术采用区域分割方法，在场景中选出代表天气环境的关键位置。步骤A3：天气环境分类。构建层次分类框架，从场景的动态区域中提取一组时间、空间和特征属性信息用于分类。所述模块B包括以下步骤：步骤B1：构建包括交通气象信息、车辆运动参数信息在内的多输入信息融合策略。步骤B2：对车辆所处安全态势进行评估。步骤B3：建立车辆控制权交接策略。所述模块C包括以下步骤：步骤C1：车辆协作群间的气象预警信息共享。步骤C2：依据车辆行为决策结果向相关区域内驾驶员发出警告信息。本专利技术运用车载传感器主动探测道路交通环境信息，解决了低能见度恶劣天气条件下车辆安全辅助驾驶系统存在的关键问题，与现有技术相比较，其具有以下优点：（1）采用车载视觉传感器进行车辆所处交通微环境气象信息的实时感知，提高了预警系统输入信息的全面性、准确性；（2）从特征级、决策级层面建立预警信息融合模型，有助于提高不良天气条件下预警系统的可靠性和鲁棒性；（3）运用车-车通讯技术和智能决策技术解决多车协作环境感知问题，有助于提升交通系统的整体安全性。附图说明：图1是车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法技术路线图图2是基于多传感器预警信息融合的车辆防碰预警流程图具体实施方式：下面结合附图，对本专利技术的较佳实施例进行详细的描述与说明。如图1所示，本专利技术提供了一种车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法，所述方法包括机器视觉感知、防碰撞预警和车-车环境感知等三个模块。模块A：机器视觉感知模块机器视觉感知模块通过安装在车辆上的CCD采集视频数据，为了保证所采集视频的精度，应选择影像像素在38万以上的高分辨率型CCD；靶面尺寸可以选择1/2英寸，即宽6.4mm×高4.8mm；扫描制式选择常规隔行扫描（PLA）制式；电源选择12VDC或者9VDC均比较方便；考虑适应低能见度环境，照度一般要求在0.1LUX以下为宜。由于普通pc系统难以满足机器视觉感知及处理对计算机功能、可靠性、体积、功耗等方面的严格要求，考虑到嵌入式微处理器对实时和多任务具有很强的支持能力、具有很强的存储区保护功能、可扩展的处理器结构、功耗极低等特点，建议采用嵌入式微机系统对视频信息进行处理与分析。从采集的视频图像中识别出车辆行驶所处交通微环境下的实时气象信息，该信息将作为输入量被传输到防碰撞预警模块，并通过车-车通讯技术传递给该路段行驶的其他车辆。模块B：防碰撞预警模块本专利技术所设计的防碰撞预警模块将交通气象信息与车辆运动参数信息加以融合，结合预警知识库和防碰预警规则库，对当前可能的碰撞危险信息进行评估，并将结果告知驾驶员，以提醒驾驶员采取相应的驾驶操作。当检测出车辆具有极度危险态势而驾驶员没有及时采取有效措施进行修正时，系统将接管对车辆的控制，通过减速或者制动控制车辆以保证车辆安全，并在适当的时候向驾驶员交还车辆的控制权。模块C：车-车环境感知模块将安装有车载式不良天气实时感知系统的车辆作为交通检测器，当感知到不良气象信息及其他危险信息时，将信息传递给影响区域内的其他车辆，使其他车辆驾驶员具有足够的反应时间来进行避险操作。所述模块A中气象条件信息识别具体包括以下步骤：步骤A1：天气特征提取。提取更多的天气特征有助于提高系统对不良天气现象的识别准确率，通过研究相关文献及对比试验，针对不良天气的特点，本专利技术选择对比度、形状、纹理、颜色来作为天气的特征属性。由于不良天气下的图像中局部亮度变化大，能够通过对比度从中得出不良天气的具体情况，因此可以采用局部亮度对比来作为对比度属性特征。定义局部对比度公式为：其中：Lmax和Lmin分别代表所获得图像中的最亮点和最暗点。图像内所包含的物体形状特征是反映不良天气的一项指标，在不同的天气条件下，图像的形状特征存在明显差异，本专利技术采用图像的梯度信息来衡量图像的形状，首先计算图像I(m,n)与Sobel算子的卷积响应，然后计算得出梯度模：最后得出不良天气条件下形状的变化评价结果，其中梯度模总和的大小能够反映出图像形状是否清晰。纹理特征是一种全局特征，需要在包含多像素点的区域内进行统计计算。机器视觉可以按照人类辨别图像的方式来利用图像的纹理特征辨识不良天气现象，通过描述人对纹理的视觉感知进行场景判断。颜色特征也是一类全局特征，颜色对图像或图像区域的方向、大小变化不敏感，因此在捕捉图像的局部特征时没有优势，但考虑到不同天气条件下大气颗粒对环境的散射作用而产生的色彩变化因素，故将颜色也作为一类天气特征加以提取。步骤A2：背景区域分割。为了满足车载系统实时性要求，缩小参与计算的图像区域，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法，其特征在于：所述车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法包括机器视觉感知、防碰撞预警和车‑车环境感知等三个模块：模块A：机器视觉感知模块机器视觉感知模块通过安装在车辆上的高速高分辨率视觉CCD摄像机采集视频数据，采用车载嵌入式微机系统对视频信息进行处理与分析，从图像中识别出车辆行驶所处路段的实时气象信息，该信息将作为输入量被传输到防碰撞预警模块，并通过车‑车通讯技术传递给该区域行驶的其他车辆；模块B：防碰撞预警模块本专利技术所设计的防碰撞预警模块将交通气象信息与车辆运动参数信息加以融合，结合预警知识库和防碰预警规则库，对当前可能的碰撞危险信息进行评估，并将结果告知驾驶员，以提醒驾驶员采取相应的驾驶操作；当检测出车辆具有极度危险态势而驾驶员没有进行驾驶修正时，系统接管对车辆的控制，通过减速或者制动控制车辆以保证车辆安全，并在适当的时候向驾驶员交还车辆的控制权；模块C：车‑车环境感知模块将安装有车载式不良天气实时感知系统的车辆作为交通检测器，当感知到不良气象信息及其他危险信息时，将信息传递给影响区域内的其他车辆，使驾驶员具有足够的反应时间来进行避险操作；所述模块A包括以下步骤：步骤A1：天气特征属性提取：提取对比度、形状、纹理、颜色等天气的特征属性；步骤A2：背景区域分割：本专利技术采用区域分割方法，在场景中选出代表天气环境的关键位置；步骤A3：天气环境分类：构建层次分类框架，从场景的动态区域中提取一组时间、空间和特征属性信息用于分类；所述模块B包括以下步骤：步骤B1：构建包括交通气象信息、车辆运动参数信息在内的多输入信息融合策略；步骤B2：对车辆所处安全态势进行评估；步骤B3：建立车辆控制权交接策略；所述模块C包括以下步骤：步骤C1：车辆协作群间的气象预警信息共享；步骤C2：依据车辆行为决策结果向相关区域内驾驶员发出警告信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法，其特征在于：所述车载式不良天气实时感知及防碰撞预警方法包括机器视觉感知、防碰撞预警和车-车环境感知等三个模块：模块A：机器视觉感知模块机器视觉感知模块通过安装在车辆上的高速高分辨率视觉CCD摄像机采集视频数据，采用车载嵌入式微机系统对视频信息进行处理与分析，从图像中识别出车辆行驶所处路段的实时气象信息，该信息将作为输入量被传输到防碰撞预警模块，并通过车-车通讯技术传递给该区域行驶的其他车辆；模块B：防碰撞预警模块本发明所设计的防碰撞预警模块将交通气象信息与车辆运动参数信息加以融合，结合预警知识库和防碰预警规则库，对当前可能的碰撞危险信息进行评估，并将结果告知驾驶员，以提醒驾驶员采取相应的驾驶操作；当检测出车辆具有极度危险态势而驾驶员没有进行驾驶修正时，系统接管对车辆的控制，通过减速或者制动控制车辆以保证车辆安全，并在适当的时候向驾驶员...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆惠，王超，李倩，强欣虹，李冲冲，王林杰，焦伟婷，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37