一种车辆车道变换辅助装置及其辅助判断方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机动车辆驾驶安全领域，公开了一种车辆车道变换辅助装置及其辅助判断方法。该车辆车道变换辅助装置，包括：两个摄像头，一个指示安全的绿色信号灯和一个指示不安全的红色信号灯，一个图像处理器；图像处理器分别通过ＵＳＢ接口电连接两个摄像头的视频线，分别通过Ｉ／Ｏ接口电连接绿色信号灯、红色信号灯以及自身车辆的速度信号线、左转向灯开启信号线、右转向灯开启信号线；其辅助判断方法，通过摄像头采集道路图像，计算自身车辆和侧后车辆的纵向相对距离、纵向相对速度以及横向距离，综合判断车辆的换道安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机动车辆驾驶安全领域，特别涉及一种车辆车道变换辅助装置及其辅 助判断方法。
技术介绍
汽车驾驶员的车道变换行为与道路交通安全密切相关，统计数据表明，由于不正 确的车道变换行为导致了大量的交通事故，给人民的生命财产安全带来了巨大损失。驾驶 员在进行车道变换时，通常使用左、右后视镜以及车内后视镜观察其侧后车辆，判断侧后车 辆与自身车辆之间的横向相对距离、纵向相对距离、纵向相对速度等参数。与前方车辆相 比，驾驶员通过后视镜判断侧后车辆的纵向相对距离、纵向相对速度时要困难得多，主要原 因在于后视镜的镜面在成像时将大范围内物体成像在很小的镜面上，侧后车辆及道路周围 场景都会发生一定的形变，导致驾驶员从后视镜中不容易判断出与侧后车辆的纵向相对距 离、纵向相对速度等信息，从而在换道过程中对于换道的安全性把握不够，容易出现在不安 全的情况下进行换道操作，引发交通事故。目前，针对车辆的车道变换技术通常采用扩大后视镜观察范围的方法，如在后视 镜外侧安装圆形凸面镜，或者是在发动机盖上安装小后视镜。采用上述方法能够增加驾驶 员在车道变换过程中对侧后车辆的观察范围，但是没有解决通过后视镜观察侧后车辆时不 容易判断纵向相对距离、纵向相对速度的问题。目前，在高档轿车上有采用在车辆后保险杠安装雷达来监测侧后车辆的方法，这 种方法能够对驾驶员的车道变换过程提供辅助帮助，但是雷达传感器的价格昂贵，通常在5 万人民币以上，不适合进行大规模推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该车辆车 道变换辅助装置投资费用少、适合规模化推广，其辅助判断方法，智能化、自动化，无需操 作，且可靠性高。本专利技术的基本原理是通过使用两个摄像头来采集驾驶员开启转向灯情况下自身 车辆左后方或者自身车辆右后方的道路图像，然后将自身车辆左后方或者自身车辆右后方 的道路图像传输至图像处理器。图像处理器中利用图像处理程序，通过图像识别得到侧后 车辆在道路图像中的准确位置，由于摄像头相对于自身车辆的位置不变，因此，图像识别得 到的不同时刻的侧后车辆的图像位置，经过几何计算就能够得到侧后车辆相对自身车辆的 纵向相对距离、纵向相对速度以及横向相对距离，同时结合自身车辆的行驶速度对车道变 换的安全性进行评估，评估结果为安全和不安全两种，通过使用不同颜色的信号灯将评估 结果向驾驶员进行提示，为驾驶员的车道变换过程提供辅助帮助。为了达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。1、一种车辆车道变换辅助装置，其特征在于，包括两个摄像头，分别固定在车辆的左后视镜和右后视镜上，采集自身车辆左侧后方和右 侧后方的道路图像；一个指示安全的绿色信号灯和一个指示不安全的红色信号灯，分别固定在车辆仪表盘上； 一个图像处理器，分别通过USB接口电连接两个摄像头的视频线，分别通过I/O接口电 连接绿色信号灯、红色信号灯以及自身车辆的速度信号线、左转向灯开启信号线、右转向灯 开启信号线。上述技术方案的进一步改进和特点在于 所述摄像头采用中星YjS-Ol USB2.0摄像头。所述图像处理器为ARM9处理器，具体型号为S3C2410。所述绿色信号灯为绿色LED灯，红色信号灯为红色LED灯。2、一种车辆车道变换辅助判断方法，基于上述车辆车道变换辅助装置，其特征在 于，包括以下步骤(1)左侧摄像头标定在自身车辆的左侧后方竖立标杆，通过左侧摄像头采集标杆图 像，识别出标杆图像中的标杆位置，对标杆图像中的标杆位置与标杆实际位置进行标定，换 算自身车辆和标杆的纵向相对距离和横向相对距离；(2)右侧摄像头标定，其方法同左侧摄像头标定；(3)图像采集自身车辆在运动过程中，图像处理器实时监控自身车辆的行驶速度，当 自身车辆的行驶速度高于10km/h时，图像处理器对左转向灯开启信号、右转向灯开启信号 进行监控；当驾驶员开启某一侧转向灯时，图像处理器接通该侧摄像头，采集该侧摄像头的 道路图像；(4)图像预处理去除道路图像中的无用点及干扰点；(5)侧后车辆轮廓提取对经过图像预处理的道路图像进行二值化处理，提取道路图像 中侧后车辆的形状，得到侧后车辆的轮廓图像；(6)提取侧后车辆位置的特征点，选取侧后车辆的特征点，提取该特征点在道路图像中 的位置；(7)纵向相对距离、纵向相对速度以及横向距离计算得到侧后车辆特征点在道路图像 中的位置之后，换算自身车辆和侧后车辆的纵向相对距离和横向相对距离；通过对连续两 次换算得到的纵向相对距离，实时计算得到自身车辆和侧后车辆的纵向相对速度；(8)换道安全性评估根据实时计算得到的自身车辆和侧后车辆的纵向相对距离、纵向 相对速度以及横向距离，分析进行换道导致与侧后车辆发生碰撞的可能性，通过红色信号 灯发出不适合进行换道警示或通过绿色信号灯发出可以进行换道的提示。上述技术方案的特点在于所述选取侧后车辆的特征点为其外形轮廓下边缘线的 中占。I ； WN O本专利技术的车辆车道变换辅助装置，主要部件采用摄像头和ARM9处理器，投资费用 少、设计简单、可靠性高，而且不需要对车辆进行过多改装。本专利技术的车辆车道变换辅助判 断方法，基于上述车辆车道变换辅助装置，其道路图像的处理以及车道变换安全性的分析 计算由ARM9处理器直接完成，智能化高，对驾驶员车道变换辅助提示的结果直观、可靠。附图说明图1为摄像头的安装及对车辆左后方和右后方的拍摄示意图； 图2为ARM9图像处理器的信号输入输出示意图中1、ARM9处理器；2、左侧摄像头；3、右侧摄像头；4、LED灯；5、左侧后车辆；6、右 侧后车辆；7、USB接口一 ；8、USB接口二 ；9、左转向灯信号I/O接口 ； 10、右转向灯信号I/O 接口 ；11、车速信号I/O接口 ；12、绿色信号灯I/O接口 ；13、红色信号灯I/O接口。具体实施例方式参照图1、图2，在车辆车道变换的辅助装置中，ARM9处理器1安装在车内仪表盘 下方。图像采集装置中，本实施例采用左侧摄像头2和右侧摄像头3。左侧摄像头2采用 螺栓固定在自身车辆的左侧后视镜上，镜头 朝向左侧后车辆5所在区域安装。右侧摄像头 3采用螺栓固定在自身车辆的右侧后视镜上，镜头朝向右侧后车辆6所在区域安装。红、绿 两个LED灯4安装在仪表盘左侧驾驶员容易注意到的区域。左侧后车辆5和右侧后车辆6 在摄像头所采集图像中的形状为近似矩形。ARM9处理器1通过车速信号接口 11采集自身车辆固有的车速传感器的速度信号， 用于识别自身车辆的行驶速度，在车速高于10km/h时ARM9处理器1将启动车辆车道变换 辅助系统。ARM9处理器1通过左、右转向灯信号I/O接口 9、10采集车辆左转向灯的开启信 号和右转向灯的开启信号，用于判断驾驶员是否意图进行车道变换以及意图进行车道变换 的方向。本实施例摄像头采用中星YJS-Ol USB2. 0摄像头，有效像素600万，将左侧摄像头 2通过USB数据线连接到ARM9处理器的USB接口一 7，将右侧摄像头3通过USB数据线连 接到ARM9处理器的USB接口二 8。ARM9处理器1接收自身车辆左后方的道路图像或者右 后方的道路图像，通过图像识别得到不同时刻道路图像中的侧后车辆位置，通过几何计算 得到自身车辆与侧后车辆之间的纵向距离、纵向相对速度以及横向距离，结合车辆行驶速 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆车道变换辅助装置，其特征在于，包括：两个摄像头，分别固定在车辆的左后视镜和右后视镜上，采集自身车辆左侧后方和右侧后方的道路图像；一个指示安全的绿色信号灯和一个指示不安全的红色信号灯，分别固定在车辆仪表盘上；一个图像处理器，分别通过ＵＳＢ接口电连接两个摄像头的视频线，分别通过Ｉ／Ｏ接口电连接绿色信号灯、红色信号灯以及自身车辆的速度信号线、左转向灯开启信号线、右转向灯开启信号线。

【技术特征摘要】
一种车辆车道变换辅助装置，其特征在于，包括两个摄像头，分别固定在车辆的左后视镜和右后视镜上，采集自身车辆左侧后方和右侧后方的道路图像；一个指示安全的绿色信号灯和一个指示不安全的红色信号灯，分别固定在车辆仪表盘上；一个图像处理器，分别通过USB接口电连接两个摄像头的视频线，分别通过I/O接口电连接绿色信号灯、红色信号灯以及自身车辆的速度信号线、左转向灯开启信号线、右转向灯开启信号线。2.根据权利要求1所述的车辆车道变换辅助装置，其特征在于，所述摄像头采用中星 YJS-Ol USB2. 0 摄像头。3.根据权利要求1所述的车辆车道变换辅助装置，其特征在于，所述图像处理器为 ARM9处理器，具体型号为S3C2410。4.根据权利要求1所述的车辆车道变换辅助装置，其特征在于，所述绿色信号灯为绿 色LED灯，红色信号灯为红色LED灯。5.一种车辆车道变换辅助判断方法，基于权利要求1所述的车辆车道变换辅助装置， 其特征在于，包括以下步骤(1)左侧摄像头标定在自身车辆的左侧后方竖立标杆，通过左侧摄像头采集标杆图 像，识别出标杆图像中的标杆位置，对标杆图像中的标杆位置与标杆实际位置进行标定，换 算自身车辆和标杆的纵向相对距离和横向相对距离；(2)右侧摄像头标定，其方法同左侧摄像头标...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭应时，彭金栓，詹盛，付锐，袁伟，王畅，张琼，李山虎，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]