本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，包括：车载电源电路；以及视频采集电路，其与所述车载电源电路电连接；微处理器，其与所述视频采集电路电连接，视频显示电路，其与所述微处理器电连接；语音告警电路，其与所述微处理器电连接。基于单目机器视觉成像，获取车辆与前方车辆或者障碍物距离，体积小，安装简单方便。本发明专利技术还提供一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警监测方法，基于单目机器视觉成像，获取车辆与前方车辆或者障碍物距离，并根据具体的天气情况和车况确定行车的安全距离，提高行车安全监测系数。
【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置及其监测方法
本专利技术涉及基础主动安全监测
，更具体的是，本专利技术涉及一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置及其监测方法。
技术介绍
随着社会的进步和人们生活水平的提高，汽车保有量迅速增加，同时也为人们的生活带来了方便，然而伴随而来的高频率交通事故成为了人们生命安全的最大隐患。相关数据显示，世界上每年大约有一千万左右的人在交通事故中受伤，此外大约有四百万人因其丧命，而造成这种悲剧的罪魁祸首则是交通事故中发生频率较高的车辆追尾事件。因此目前亟需要做的就是提高汽车的主动安全性，降低交通事故发生的频率、保障人们的生命财产安全。随着电子科技和机器深度学习的飞速发展，汽车智能辅助驾驶系统的开发已经成为国内外研究的焦点，其中汽车前向防碰撞预警系统是一种驾驶员警示系统，在辅助驾驶系统中起了非常重要的作用，它能感知道路交通环境中潜在的危及本车安全的信息并通过声光信号等给予驾驶员警示作用，从而弥补驾驶员感官能力的不足，帮助驾驶员避免可能产生的交通事故，提高车辆行驶的安全性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是设计开发了一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，基于单目机器视觉成像，获取车辆与前方车辆或者障碍物距离，体积小，安装简单方便。本专利技术的另一个目的是设计开发了一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警监测方法，基于单目机器视觉成像，获取车辆与前方车辆或者障碍物距离，并根据具体的天气情况和车况确定行车的安全距离，提高行车安全系数。本专利技术提供的技术方案为：一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，包括：车载电源电路；以及视频采集电路，其与所述车载电源电路电连接；微处理器，其与所述视频采集电路电连接，视频显示电路，其与所述微处理器电连接；语音告警电路，其与所述微处理器电连接。优选的是，所述车载电源电路包括：电源稳压芯片；以及第一电容，其连接所述电源稳压芯片的输入端；第一电感，其连接所述电源稳压芯片的输出端；第二电容，其连接所述第一电感的输出端且与所述第一电感串联；第一二极管，其连接所述电源稳压芯片的输出端，且与所述第一电感和第二电容并联。优选的是，所述视频采集电路包括：数字摄像头，其设置在汽车前端，其包括：第一控制引脚和第二控制引脚，其与所述微处理器的双线串行接口硬件连接；行同步引脚，其与所述微处理器的第一引脚硬件连接；场同步引脚，其与所述微处理器的第二引脚硬件连接；时钟信号引脚，其与所述微处理器的第三引脚硬件连接；图像数据引脚，其与所述微处理器的高速并行外设接口引脚硬件连接。优选的是，所述视频显示电路包括：显示屏；以及照明驱动芯片，用于对所述显示屏进行背光驱动；第二电感，其连接所述照明驱动芯片的输出端；第二二极管，其连接所述第二电感的输出端，且与所述第二电感串联；第三电容和第四电容，其连接所述第二二极管的输出端，且所述第三电容和所述第四电容并联。优选的是，所述语音告警电路包括：录放芯片，其包括：第一引脚，其连接按键；第四引脚，其连接麦克咪头；第三引脚，其连接所述微处理器的外部中断引脚；第七引脚和第九引脚，其连接喇叭；其中，当按下所述按键时，通过麦克咪头录制语音；当预警发生时，触发所述微处理器外部中断，播报所述录制语音。一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警监测方法，包括如下步骤：步骤1：采集前方车辆图像，每完成一帧图像采集，对该帧图像进行预处理；步骤2：基于Sobel算子对所述预处理后的图像进行边缘检测；步骤3：对所述边缘检测后的图像进行车辆识别；步骤4：获取与所述识别的车辆的距离为：其中，q2＝tan(γ0)式中，实际前方道路最近车辆的尾部中心图像的坐标为(Xp,Yp)，对应投影平面的坐标为(xp,yp)，H和W为图像的高和宽，h为摄像头相对于地面的安装高度，2α0为摄像头垂直视野角度，2β0为摄像头水平视野角度，γ0为摄像机的俯仰角，q1,q2,q3,q4,GK分别为参数；步骤5：当D≤DS时，DS为安全距离，车辆与前方汽车的距离低于安全距离，系统预警，所述安全距离满足：其中，v为车速，k为参数，n为等概率出现的选择对象数，为天气状况且g为重力加速度，e为自然对数的底数，σ为风力等级且σ∈[0,9]，ds为能见度，d0为当前车况环境下应当保持的安全距离。优选的是，在步骤2中，所述边缘检测包括：将图像数据f进行平面卷积，得到横向亮度差分值Gx和纵向亮度差分值Gy，优选的是，所述横向亮度差分值Gx和纵向亮度差分值Gy分别为：优选的是，在步骤3中，所述车辆识别包括训练过程和识别过程：基于Haar特征，采用Adaboost算法构建弱分类器，并进行加权线性组合，构建强分类器，进行训练、学习和车辆识别，具体包括：给定样本图像((x1,y1),...,(xi,yi),...(xn,yn))，其中，xi为第i个样本，yi＝0为负样本，yi＝1为正样本，n为训练样本总数；分别初始化正负样本权值为其中，n为正样本个数，m为负样本个数；归一化权值计算弱分配器的加权误差：式中，h(x)＝h(x,f,p,θ)为特征f的弱分类器；获取加权误差最小的弱分类器为最佳弱分配器ht(x)，其中，ht(x)＝h(x,ft,pt,θt)，ft、pt、θt使得误差βt取得最小值；更新权值：式中，其中，如果xi分类正确，则βi＝0，否则βi＝1；将弱分类器加权线性组合得到强分类器：其中，优选的是，在步骤1中，所述图像预处理包括灰度化、图像增强和ROI区域生成。本专利技术所述的有益效果：1.视觉采集低成本化：本专利技术采用300万像素的高精度数字摄像头作为前端视频图像采集传感器，成本较当前的激光传感器低很多。2.图像处理实时化：本专利技术采用Sobel算子对图像进行边缘检测，与其他算法比较，在效果同等条件下减少运算量，提高微处理器的运算时效性；3.车辆识别准确化：本专利技术基于Haar特征，采用Adaboost算法进行分类器训练和识别图像中的前方汽车，识别准确度高；4.安装简单化：本专利技术装置采用嵌入式设计，体积小，安装简单方便。5.能够根据具体的天气情况和车况确定行车的安全距离，提高行车安全系数。附图说明图1是本专利技术的总体设计框图。图2是本专利技术的车载电源电路原理图。图3是本专利技术的视频采集工作原理图。图4是本专利技术的视频显示电路原理图。图5是本专利技术的语音告警电路原理图。图6是本专利技术的嵌入式软件模块框图。图7是本专利技术的嵌入式软件总体流程图。图8是本专利技术的摄像头安装视角示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本专利技术提供一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，包括：车载电源电路；以及视频采集电路，其与所述车载电源电路电连接；微处理器，其与所述视频采集电路电连接，视频显示电路，其与所述微处理器电连接；语音告警电路，其与所述微处理器电连接。所述微处理器采用亚德诺半导体(ADI)公司生产的ADSP-BF609微处理器。参见图2，是车载电源电路原理图，考虑到汽车环境电源为12V直流电实际工况，电源稳压芯片(U1)采用的是LM2596-5.0集成电路，输入端连接第一电容(C1)，进行滤波消除电源纹波干扰；输出端连接第一电感(L1)、第一二极管(D1)和第二电容(C2)，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，其特征在于，包括：车载电源电路；以及视频采集电路，其与所述车载电源电路电连接；微处理器，其与所述视频采集电路电连接；视频显示电路，其与所述微处理器电连接；语音告警电路，其与所述微处理器电连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，其特征在于，包括：车载电源电路；以及视频采集电路，其与所述车载电源电路电连接；微处理器，其与所述视频采集电路电连接；视频显示电路，其与所述微处理器电连接；语音告警电路，其与所述微处理器电连接。2.如权利要求1所述的基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，其特征在于，所述车载电源电路包括：电源稳压芯片；以及第一电容，其连接所述电源稳压芯片的输入端；第一电感，其连接所述电源稳压芯片的输出端；第二电容，其连接所述第一电感的输出端且与所述第一电感串联；第一二极管，其连接所述电源稳压芯片的输出端，且与所述第一电感和第二电容并联。3.如权利要求1所述的基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，其特征在于，所述视频采集电路包括：数字摄像头，其设置在汽车前端，其包括：第一控制引脚和第二控制引脚，其与所述微处理器的双线串行接口硬件连接；行同步引脚，其与所述微处理器的第一引脚硬件连接；场同步引脚，其与所述微处理器的第二引脚硬件连接；时钟信号引脚，其与所述微处理器的第三引脚硬件连接；图像数据引脚，其与所述微处理器的高速并行外设接口引脚硬件连接。4.如权利要求1所述的基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，其特征在于，所述视频显示电路包括：显示屏；以及照明驱动芯片，用于对所述显示屏进行背光驱动；第二电感，其连接所述照明驱动芯片的输出端；第二二极管，其连接所述第二电感的输出端，且与所述第二电感串联；第三电容和第四电容，其连接所述第二二极管的输出端，且所述第三电容和所述第四电容并联。5.如权利要求1所述的基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警装置，其特征在于，所述语音告警电路包括：录放芯片，其包括：第一引脚，其连接按键；第四引脚，其连接麦克咪头；第三引脚，其连接所述微处理器的外部中断引脚；第七引脚和第九引脚，其连接喇叭；其中，当按下所述按键时，通过麦克咪头录制语音；当预警发生时，触发所述微处理器外部中断，播报所述录制语音。6.一种基于机器视觉的汽车前向防碰撞预警监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采集前方车辆图像，每完成一帧图像采集，对该帧图像进行预处理；步骤2：基于Sobel算子对所述预处理后的图像进行边缘检测；步骤3：对...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹景胜，石晶，王冬霞，单鹏，范真维，刘丛浩，段敏，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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