一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统及方法，系统包括：方向盘转角传感器、前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头、车辆控制器、语音播报模块、左前灯继电器、右前灯继电器、左后灯继电器、右后灯继电器、车载电源。本发明专利技术方法通过将方向盘转角传感器测得的汽车自身转角和摄像头采集的图像传送给车辆控制器，对采集图像利用单目视距方法进行处理；根据车辆控制器处理的数据判断是否进行语音播报及开启转向灯。本发明专利技术可以更加具体的列举车辆开启转向灯的多种情况，及时预警；避免了车辆在没有换道时方向盘转角发生改变的情况；适用于多种车型，操作使用方便，避免驾驶人员忘记打开转向灯的情况，提高了驾驶安全性。

A Vehicle Driving Early Warning System and Method Based on Image Monocular Vision

The invention discloses a vehicle driving early warning system and method based on image monocular vision, which includes steering wheel angle sensor, front camera, rear camera, left camera, right camera, vehicle controller, voice broadcast module, left headlamp relay, right headlamp relay, left backlamp relay, right backlamp relay and vehicle power supply. The method of the invention transmits the automobile rotation angle measured by the steering wheel angle sensor and the image captured by the camera to the vehicle controller, and processes the captured image by the monocular visual distance method, and judges whether to broadcast voice and turn on the steering light according to the data processed by the vehicle controller. The invention can more specifically enumerate various situations of turning on the steering light of a vehicle, timely warning, avoid the change of steering wheel angle when the vehicle does not change lanes, and is suitable for various types of vehicles with convenient operation and use, and avoid the driver forgetting to turn on the steering light, thus improving driving safety.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统及方法
本专利技术涉及转向灯控制
，尤其涉及一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统及方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展，家家户户都拥有了自己的车辆。但随之而来的是因驾驶者疏忽或经验不足导致的事故。而在车辆行驶中往往需要换道、转向等操作，在进行这些操作时需要及时开启转向灯，提醒旁边车辆以避免交通事故的发生。目前已有方案针对车辆方向盘上转角及转向轮转角进行检测，将检测到的转角信号作为输入，进而开启转向灯，使其他车辆得到警示，避免交通事故的发生。这种方案有着一定程度上的自动控制功能，但是根据车型的不同方向盘上的转角与车辆本身转角有着很大的差别，该方案只考虑了方向盘转角，没有考虑到当转动方向盘时，车辆是否进行了换道，这种方案存在一定的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统及方法，用以解决目前根据方向盘转角确定是否开启转向灯的弊端，提高了行驶安全性，减少了交通事故的发生。本专利技术系统的技术方案为一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统，其特征在于，包括：方向盘转角传感器、前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头、车辆控制器、语音播报模块、左前灯继电器、右前灯继电器、左后灯继电器、右后灯继电器、车载电源；所述方向盘转角传感器与所述车辆控制器通过导线连接；所述车辆控制器分别与所述的前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头通过导线依次连接；所述车辆控制器与所述语音播报模块通过导线连接；所述车辆控制器分别与所述的左前灯继电器、右前灯继电器、左后灯继电器、右后灯继电器通过导线依次连接；所述车载电源通过所述左前灯继电器与车辆左前转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述右前灯继电器与车辆右前转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述左后灯继电器与车辆左后转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述右后灯继电器与车辆右后转向灯通过导线连接。作为优选，所述方向盘转角传感器在车辆头部，用于测量车辆自身转角；作为优选，所述前侧摄像头安装在车辆头部，用于采集车辆前侧图像；作为优选，所述后侧摄像头安装在车辆头部，用于采集车辆后侧图像；作为优选，所述左侧摄像头安装在车辆头部，用于采集车辆左侧图像；作为优选，所述右侧摄像头安装在车辆头部，用于采集车辆右侧图像；作为优选，所述车辆控制器通过所述的前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头采集图像分析得到车道线的边缘、车辆与左右两车道线距离、与前后车辆之间的距离；作为优选，所述方向盘转角传感器用于检测车辆自身转角，并通过车辆控制器分析的数据测得车辆转角是否在设定范围内；作为优选，所述语音播报模块根据车辆控制器中图像分析结果报警，车辆控制器控制左前灯继电器通过车载电源控制车辆左前灯的开启和关闭；作为优选，所述语音播报模块根据车辆控制器中图像分析结果报警，车辆控制器控制右前灯继电器通过车载电源控制车辆右前灯的开启和关闭；作为优选，所述语音播报模块根据车辆控制器中图像分析结果报警，车辆控制器控制左后灯继电器通过车载电源控制车辆左后灯的开启和关闭；作为优选，所述语音播报模块根据车辆控制器中图像分析结果报警，车辆控制器控制右后灯继电器通过车载电源控制车辆右后灯的开启和关闭。本专利技术方法的技术方案为一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警方法，具体包括以下步骤：步骤1：方向盘转角传感器测得汽车自身转角，该数据被传送给车辆控制器；步骤2：车辆控制器分别通过所述前侧摄像头采集前方图像，通过后侧摄像头采集后方图像，通过左侧摄像头采集左侧图像，通过右侧摄像头采集右侧图像；步骤3：车辆控制器分析汽车自身转角，并与设定的角度阈值比较；步骤4：车辆控制器分别对前方图像、后方图像、左侧图像以及右侧图像分别进行图像提取处理，依次提取前方车辆边缘、后方车辆边缘、左侧车道线、右侧车道线；步骤5：车辆控制器根据采集的前方图像结合前方车辆边缘、后方图像结合后方车辆边缘、左侧图像结合左侧车道线、右侧图像结合右侧车道线，分别利用单目视距方法依次得到车辆与前方车辆距离、车辆与后方车辆距离、车辆与左侧车道线距离、车辆与右侧车道线距离；步骤6：若汽车自身转角超过角度阈值，且车辆与左侧车道线距低于安全距离时或车辆与右侧车道线距离低于安全距离时，车辆控制器控制语音播报模块开始播报提醒司机减速，通过继电器控制灯进行左右侧预警；步骤7：若车辆与前方车辆距离低于安全间距时或车辆与后方车辆距离低于安全间距时，车辆控制器控制语音播报模块开始播报提醒司机减速。作为优选，步骤4中所述图像提取处理为：步骤4.1，采用中值滤波法对图像加以滤波对图像进行预处理；步骤4.2，通过大律法的二值化算法更准确的检测目标存在区域；步骤4.3，利用灰度图像的十字边缘检测方法提取拍摄图像中目标的边缘；将前方图像通过步骤4.1至步骤4.3提取前方车辆边缘；将后方图像通过步骤4.1至步骤4.3提取后方车辆边缘；将左侧图像通过步骤4.1至步骤4.3提取左侧车道线；将右侧图像通过步骤4.1至步骤4.3提取右侧车道线；作为优选，步骤5中所述单目视距方法的步骤如下：通过摄像头采集的图像，将其安放在棋盘格定板上，采用张正友标定算法计算相机内部参数及外部参数；根据针孔模型测距的原理，P(x，y)为世界坐标系中的一点，(u，v)是其在摄像头成像平面上的特征点P的像平面坐标，使图像中的特征点P的像坐标(u，v)转换为在车辆坐标系xoy下的坐标(x，y)；P点可为左右两侧车道线一点，也可为前后方位车辆的一点；H为摄像头到地面的垂直距离；是摄像头在垂直视角投影在地面上的最近距离；是摄像头垂直视角投影在地面上的最远距离；适当摄像头垂直视角投影在地面上最近距离时，骑在水平视角投影的地面上的距离；α和β分别是摄像头垂直射线与地平面与轴的最大和最小夹角；γ是摄像头水平视角在地面上的投影与地面与轴夹角，此时夹角，此时由测得的H、y1、y2和x1可推算出：由上式可推出：其中，m为特征点P在图像平面的行数，n为特征点P在图像平面的列数；Sx为图像平面在x方向上的总的行数，Sy为图像平面在y方向上的总的列数，θ为点P与前进方向上的夹角，L为特征点P与本车车辆之间的距离；若采集为前方图像，特征点P与本车车辆之间的距离即车辆与前方车辆距离L1；若采集为后方图像，特征点P与本车车辆之间的距离即车辆与后方车辆距离L2；若采集为左侧图像，特征点P与本车车辆之间的距离即车辆与左侧车道线距离L3；若采集为左侧图像，特征点P与本车车辆之间的距离即车辆与右侧车道线距离L4；作为优选，步骤6中所述通过继电器控制灯进行左侧预警为：若步骤3中所述汽车转角超过角度阈值，且所述角度阈值为α°且步骤5中所述L3低于安全距离，且所述安全距离为S时：语音播报模块开始播报：车辆距离左侧车道线较近，即将开启左转向灯；车辆控制器在语音播报的a秒后，通过左前灯继电器闭合控制车载电源供电以点亮车辆左前灯，通过左后灯继电器闭合控制车载电源供电以点亮车辆左后灯；转向灯开起b秒后，车辆控制器通过左前灯继电器断开控制车载电源供电以关闭车辆左前灯，通过左后灯继电器断开控制车载电源供电以关闭车辆左后灯；若步骤3中所述汽车转角超过角度阈值α°且步骤5中所述L4低于安全距离S时：语本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统，其特征在于，包括：方向盘转角传感器、前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头、车辆控制器、语音播报模块、左前灯继电器、右前灯继电器、左后灯继电器、右后灯继电器、车载电源；所述方向盘转角传感器与所述车辆控制器通过导线连接；所述车辆控制器分别与所述的前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头通过导线依次连接；所述车辆控制器与所述语音播报模块通过导线连接；所述车辆控制器分别与所述的左前灯继电器、右前灯继电器、左后灯继电器、右后灯继电器通过导线依次连接；所述车载电源通过所述左前灯继电器与车辆左前转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述右前灯继电器与车辆右前转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述左后灯继电器与车辆左后转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述右后灯继电器与车辆右后转向灯通过导线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统，其特征在于，包括：方向盘转角传感器、前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头、车辆控制器、语音播报模块、左前灯继电器、右前灯继电器、左后灯继电器、右后灯继电器、车载电源；所述方向盘转角传感器与所述车辆控制器通过导线连接；所述车辆控制器分别与所述的前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头通过导线依次连接；所述车辆控制器与所述语音播报模块通过导线连接；所述车辆控制器分别与所述的左前灯继电器、右前灯继电器、左后灯继电器、右后灯继电器通过导线依次连接；所述车载电源通过所述左前灯继电器与车辆左前转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述右前灯继电器与车辆右前转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述左后灯继电器与车辆左后转向灯通过导线连接；所述车载电源通过所述右后灯继电器与车辆右后转向灯通过导线连接。2.根据权利要求1所述的基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统，其特征在于，所述方向盘转角传感器在车辆头部，用于测量车辆自身转角；所述前侧摄像头安装在车辆头部，用于采集车辆前侧图像；所述后侧摄像头安装在车辆头部，用于采集车辆后侧图像；所述左侧摄像头安装在车辆头部，用于采集车辆左侧图像；所述右侧摄像头安装在车辆头部，用于采集车辆右侧图像；所述车辆控制器通过所述的前侧摄像头、后侧摄像头、左侧摄像头、右侧摄像头采集图像分析得到车道线的边缘、车辆与左右两车道线距离、与前后车辆之间的距离；所述方向盘转角传感器用于检测车辆自身转角，并通过车辆控制器分析的数据测得车辆转角是否在设定范围内；所述语音播报模块根据车辆控制器中图像分析结果报警，车辆控制器控制左前灯继电器通过车载电源控制车辆左前灯的开启和关闭；所述语音播报模块根据车辆控制器中图像分析结果报警，车辆控制器控制右前灯继电器通过车载电源控制车辆右前灯的开启和关闭；所述语音播报模块根据车辆控制器中图像分析结果报警，车辆控制器控制左后灯继电器通过车载电源控制车辆左后灯的开启和关闭；所述语音播报模块根据车辆控制器中图像分析结果报警，车辆控制器控制右后灯继电器通过车载电源控制车辆右后灯的开启和关闭。3.一种采用权利要求2所述的基于图像单目视觉的车辆行驶预警系统进行基于图像单目视觉的车辆行驶预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：方向盘转角传感器测得汽车自身转角，该数据被传送给车辆控制器；步骤2：车辆控制器分别通过所述前侧摄像头采集前方图像，通过后侧摄像头采集后方图像，通过左侧摄像头采集左侧图像，通过右侧摄像头采集右侧图像；步骤3：车辆控制器分析汽车自身转角，并与设定的角度阈值比较；步骤4：车辆控制器分别对前方图像、后方图像、左侧图像以及右侧图像分别进行图像提取处理，依次提取前方车辆边缘、后方车辆边缘、左侧车道线、右侧车道线；步骤5：车辆控制器根据采集的前方图像结合前方车辆边缘、后方图像结合后方车辆边缘、左侧图像结合左侧车道线、右侧图像结合右侧车道线，分别利用单目视距方法依次得到车辆与前方车辆距离、车辆与后方车辆距离、车辆与左侧车道线距离、车辆与右侧车道线距离；步骤6：若汽车自身转角超过角度阈值，且车辆与左侧车道线距低于安全距离时或车辆与右侧车道线距离低于安全距离时，车辆控制器控制语音播报模块开始播报提醒司机减速，通过继电器控制灯进行左右侧预警；步骤7：若车辆与前方车辆距离低于安全间距时或车辆与后方车辆距离低于安全间距时，车辆控制器控制语音播报模块开始播报提醒司机减速。4.根据权利要求2所述的基于图像单目视觉的车辆行驶预警方法，其特征在于，步骤4中所述图像提取处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺宜，宋钰，陆一辉，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42