积雪覆盖行进路径表面状况检测制造技术

一种用于确定行进路径的积雪覆盖表面状况的方法。由发光源向行进路径表面发射光束。由图像采集装置采集行进路径表面的图像。图像采集装置安装在车辆上并且以向下的方向采集图像。已采集的图像采集了发射到行进路径表面上的光束。由处理器分析产生在行进路径表面上的光的次表面散射。确定行进路径上是否存在积雪。响应于所述行进路径上积雪的识别，产生积雪覆盖行进路径表面的信号。

【技术实现步骤摘要】
积雪覆盖行进路径表面状况检测
实施例总体涉及使用光的次表面散射对积雪覆盖行进路径表面的检测。
技术介绍
行进路面的降水会对行走在行进路径的车辆或者行人造成几种不同的问题。例如，道路上的积雪降低了车辆轮胎与道路表面之间的摩擦系数进而产生车辆稳定性问题。对行进路径上积雪的检测通常由宿主车辆确定，宿主车辆利用一些感测操作感测道路的积雪，这些感测操作在积雪已经对车辆操作产生影响时进行，例如检测车轮打滑。因此，车辆必须要监测其自身相对于在干燥路况下行驶时的状态(例如车轮打滑)，以确定是否存在积雪。因此，该系统可等待该状态出现或者对车辆引入激励以确定该状态是否存在(例如，如果降水存在，就会产生从动轮的突然加速以至于车轮打滑)。另一优点是，由于使用的主动照明光源，本文描述的技术可以减弱周围光照环境的影响，而且与此同时，可以排除白色干燥地面的错误检测，例如冬天被盐腐蚀的干燥地面。
技术实现思路
实施例的优点是使用配对有集中照明光源的基于视觉的成像装置检测行进路径上的积雪，集中照明光源例如激光器LED，其基于光的次表面散射识别积雪，与无积雪覆盖的行进路径(例如干燥道路、潮湿道路)产生相对较小光斑相反，光的次表面散射在积雪覆盖的路径产生漫射照明的广义模糊。本文描述的技术在启动确定是否存在降水时不需要车辆或驾驶员的激励。相反，响应对行进路径上积雪表面光散射分析而确定积雪。所述技术采集图像，图像包括散射在表面的光束。将RGB图像转换为Lab空间图像。在Lab空间图像中应用高斯拉普拉斯(LOG)过滤或者二进制转换以帮助采集积雪覆盖表面的漫射照明的广义模糊图案。如果广义模糊存在，较之于无积雪覆盖的行进路径表面(例如干燥路面、潮湿路面)的较为平滑的滤波响应，高斯拉普拉斯滤波器响应会在广义模糊区域处产生一个大峰值。可选地，二进制图像的均值-方差分析也可识别积雪，积雪覆盖的行进路径表面的光散射区域与全部区域之间的均值比和方差比大于1，相比之下，无积雪覆盖的行进路径表面(例如干燥路面、潮湿路面)的光散射区域与全部区域之间的均值比和方差比接近1。受训分类器在车辆中形成并且可以在线执行。车辆中使用相似过程来采集和处理光束。可通过车辆内执行的在线分类器的函数确定行进路径表面是否存在积雪，该在线分类器基于行进路径表面的主动监测而实时检测行进路径上的积雪。实施例设想一种确定行进路径积雪覆盖表面状况的方法。发光源向该行进路径表面发射一束光线。图像采集装置采集行进路径表面的图像。该图像采集装置安装在车辆上并且以向下的方向采集图像。所采集图像采集了向行进路径表面上发射的光束。处理器分析在行进路径表面产生的光次表面散射。确定行进路径是否存在积雪。响应于行进路径积雪的识别，产生积雪覆盖行进路径表面信号。附图说明图1是行驶在积雪覆盖表面的车辆的示例性立体图。图2为示出积雪覆盖行进路径表面检测系统的方块图。图3是具有周围视角范围的车辆周围示例性立体图。图4是包括图像采集装置和发光装置的车辆的示例性立体图。图5为示出用于检测积雪覆盖表面的方法的流程图。图6为示出由图像采集装置采集的示例性图像。图7a为示出干燥表面关注区域的RGB图像。图7b为示出积雪覆盖表面关注区域的RGB图像。图8a为示出干燥表面的示例性滤波器响应。图8b为示出积雪覆盖表面的示例性滤波器响应。图9为示出分类器结构中标志积雪覆盖表面和无积雪覆盖表面的示例性特征空间。图10示出了用于检测积雪覆盖行进路径表面的第二技术流程图。图11a为示出干燥表面关注区域的RGB图像。图11b为示出积雪覆盖表面关注区域的示例性RGB图像。图12a为示出Lab色彩空间中的干燥道路表面的示例性响应。图12b为示出Lab色彩空间中的积雪覆盖道路表面的示例性响应。图13a为示出干燥表面的示例性二进制转化图像。图13b为示出积雪覆盖表面的示例性二进制转化图像。图14示出了由4个光斑组成正方形图案的类似于正方形的示例性图案。图15示出了由线性斑点延长形成类椭圆图案的示例性线条图案图16示出了由线性斑点彼此之间线性排列形成的线条图案。图17示出了无积雪覆盖表面的示例性实时跟踪序列图。图18示出了积雪覆盖表面的示例性实时跟踪序列图。具体实施方式图1所示，沿着车辆行进路径12(例如公路)行进的车辆10。应理解的是，术语“行进路径”可包括任何由机动车辆、自行车或者行人行进的表面。用于说明目的，术语“道路”将作为“行进路径”进行使用。但是，应当理解的是，术语“行进路径”不限于车辆行进的道路，而且本文描述的系统和技术可以在移动实体或者固定实体上实施。当轮胎转动经过车辆道路12的积雪覆盖表面时，置于车辆道路12上的积雪14会导致打滑状况。事先知道车辆何时将沿着积雪覆盖的车辆道路12行驶通常是有利的，积雪会导致例如牵引力损失的问题。置于车辆道路12上的积雪14降低了车辆轮胎和车辆道路12两者之间的摩擦系数。因此，车辆轮胎和车辆道路12之间的牵引力下降。牵引力的损失可以通过各种缓解技术得以减轻，所述缓解技术包括但不限于：警告驾驶员让其将车速减小到有利于周围环境状况的速度；使用较低制动力以致动车辆制动的自动应用程序，从而最小化制动部件的制动表面上形成的水；在检测到降水的时候，停止或者限制巡航控制功能的激活；或者通知驾驶员与前方车辆保持更大的停车距离。应当理解的是，本文所描述的实施例可应用到除了汽车以外的其他类型需要检测积雪覆盖道路表面状况的系统。除了汽车以外，其他可使用该系统的交通工具包括但不限于：铁路系统、飞机、越野车、电动汽车、摩托车、自行车、农用设备和施工设备。图2示出了积雪覆盖道路表面检测系统的方块图。多个基于车辆的图像采集装置20和包括但不限于LED激光器的发光装置安装在车辆上用于采集车辆周围有助于检测积雪的图像。光的次表面散射可以发生在各类照明光源中(例如闪光，激光LED)。为了将积雪与其他类型的道路状况区分开，优选地集中光源，集中光源优选为激光LED，其能够在积雪上产生次表面散射，同时也可以在其他类型道路上(例如干燥或者潮湿道路)保持一个集中光斑。该多个基于车辆的图像采集装置20和发光装置21可安装在车辆的前侧、后侧和旁侧。图3为示出用于检测车辆周围物体的示例性360度全方位视角图。各基于车辆的图像采集装置相互协同运作，以检测和识别车辆每一侧的物体。基于车辆的图像采集装置20包括但不限于，安装在车辆前侧的前视照相机22，该前视照相机用于采集车辆前面的图像和部分车辆旁侧的图像。驾驶员旁侧摄像机24采集车辆驾驶员侧的图像。乘客旁侧摄像机26采集车辆乘客侧的图像。后视照相机28采集车辆朝后和旁侧的图像。图4为示出行驶在积雪覆盖表面的车辆10的立体图。发光装置21向道路表面12发射光束。相应的基于车辆的图像采集装置采集向道路表面发出的光束。分析该被图像采集装置采集的光束以确定道路表面是否存在积雪14。本文所述的技术使用光的次表面散射分析以确定积雪是否存在。次表面散射是一种光穿透半透明物体(例如雪)的表面并且借助与物体材料的相互作用散射的过程。光线在不同的点离开积雪。通常而言，光会穿过积雪表面，然后在积雪内部以不同的角度反射数次后以一个角度返回穿出积雪，这个角度不同于光线直接反射离开表面时产生的相应角度。积雪由相对松散的堆积冰晶组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定行进路径的积雪覆盖表面状况的方法，所述方法包括以下步骤：由发光源向所述行进路径表面发射光束；由图像采集装置采集所述行进道路表面的图像，所述图像采集装置安装在所述车辆上并且以向下的方向采集图像，所述采集的图像采集发射在所述行进路径表面上的所述光束；由处理器分析产生在所述行进路径表面上的所述光的次表面散射；确定所述行进道路是否存在积雪；以及响应于所述行进路径的积雪的所述识别，产生积雪覆盖行进路径表面信号。

【技术特征摘要】
2015.12.03 US 14/9579681.一种用于确定行进路径的积雪覆盖表面状况的方法，所述方法包括以下步骤：由发光源向所述行进路径表面发射光束；由图像采集装置采集所述行进道路表面的图像，所述图像采集装置安装在所述车辆上并且以向下的方向采集图像，所述采集的图像采集发射在所述行进路径表面上的所述光束；由处理器分析产生在所述行进路径表面上的所述光的次表面散射；确定所述行进道路是否存在积雪；以及响应于所述行进路径的积雪的所述识别，产生积雪覆盖行进路径表面信号。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤：在所述采集的图像中识别关注区域，所述采集的图像包括发射到所述行进路径表面上的所述光。3.根据权利要求2所述的方法，其中，分析所述关注区域中的所述光的所述次表面散射包括：将图像分量转换到Lab空间，以分离所述采集到的光束的亮度分量和色彩分量。4.根据权利要求3所述的方法，其中，分析所述光束的所述次表面散射包括：对所述Lab空间中的至少一个色彩分量进行特征抽取。5.根据权利要求4所述的方法，其中，对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·B·利特高希，Q·赵，J·王，Q·张，W·张，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US