CN101508299B - 自动识别道路限速标志的车辆智能装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆智能化技术领域的自动识别道路限速标志的车辆智能装置，包括：三个针孔摄像头、信号处理器、车速操控机构、语音提示器，其中：第一个针孔摄像头安装于车辆前视玻璃框的上沿正中位置，用于采集道路前上方设置的车辆限速标志图像；第二个针孔摄像头安装于车辆发动机前罩正中位置，用于采集车辆前方路面上的限速标志图像；第三个针孔摄像头安装于右侧后视镜罩靠近右侧边缘的位置，用于采集道路右侧限速标志图像；信号处理器对三个针孔摄像头所采集的图像实时进行处理，识别出当前路段对车辆行驶的限速标志，并根据限速识别结果输出控制指令，实施对车速的自动控制，同时使驾驶员能够实时了解道路限速信息，不会因一时疏忽而使车辆超速。

Description

自动识别道路限速标志的车辆智能装置

技术领域

本发明涉及的是一种车辆智能化技术领域的装置，具体是一种自动识别道路限速标志的车辆智能装置。

背景技术

为了道路及车辆的行驶安全，城市道路和高等级公路，尤其是高速公路，均要在每个路段设置车辆限速标志，以便提醒车辆驾驶员控制车速、谨慎驾驶，避免因为超速而造成违法甚至酿成交通事故。然而，当前方车辆较稀少的时候，车辆驾驶员往往会疏忽自己的驾驶速度，出现超速的现象。尽管随着科技的进步，许多道路都已安装了车辆测速监控装置，但是从其作用效果来看，基本上是属于惩罚性的技术手段和措施，通过惩罚手段来警告司机必须遵守交通法规，现有的道路测速监控技术不能实时对车辆驾驶员发送警示信息显然存在着缺乏人性化的先天技术不足。

经对现有技术文献的检索发现，中国发明专利，申请号为200410066770.2，专利名称为：汽车自动强制限速装置，该专利包括：传感器、控制电路、操控机构，传感器采用磁性线圈，设置在汽车底盘下方贴近路面的位置，路面上设置铁质条码，传感器与控制电路的读码输入端连接，汽车速度测量装置上设置车速传感器，与控制电路的比较输入端连接，控制电路输出端与操控机构及报警提示装置连接，操控机构设在油门操作装置中。当车速超过道路要求限速值，控制电路输出控制、报警提示信号，强制关闭油门，使汽车减速，具有自动识别道路要求限速值、自动准确控制减速的优点。该专利的缺点在于：必须在“路面上设置铁质条码”，道路建设投资大、维护困难；另一方面，由于每种车辆底盘高低相差很大，尤其是载重货车的底盘里底面较高，该技术是依靠磁性线圈传感器“设置在汽车底盘下方贴近路面的位置”来实现对“路面上设置铁质条码”的信号检测，难于确保传感信号的准确性。

中国发明专利，申请号为200510063394.6，专利名称为：汽车超速报警及辅助驾驶控制器，该专利属于交通规则提醒装置，驾驶人员在对道路交通规则与情况根本不熟悉的情况下，也能依靠此控制器的提醒而很好地了解当前道路上的交通规则，或者是在自己疏忽时得到及时准确的提醒。它可以对汽车的超速行为进行提醒警示，还可以对其它所有交通规则进行提醒。与现有的各类超速提醒相比，该发明是依靠卫星定位技术或者是手机通讯网的定位技术，控制器可以自动识别道路，进而依照存储在控制器内的信息，得知每条道路的最高限速与其它交通规则。当汽车即将行驶到存在某种交通规则制约的道路上时，控制器就会自动提醒驾驶人员需要注意的事项，还可以自动地予以辅助驾驶。所有信息的更新都可以通过通讯网络来实现。该专利的技术不足之处在于：必须“依靠卫星定位技术或者是手机通讯网的定位技术”和“存储在控制器内的信息”，而且“信息的更新”必须“通过通讯网络来实现”；受到民用卫星定位技术和手机通讯网定位技术精度的限制会使得车辆实际定位产生较大的误差，进而影响车辆超速报警与辅助驾驶控制的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动识别道路限速标志的车辆智能装置，使车辆在行驶过程能够自动、准确地识别道路上所设置的所有限速标志，并依据限速识别结果向驾驶员提供限速信息的同时，向车速操控机构发送限速指令实现车辆自动限速。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：三个针孔摄像头、信号处理器、车速操控机构、语音提示器，其中：三个针孔摄像头，第一个安装在车辆前视玻璃框的上沿正中位置，第二个安装在车辆发动机前罩正中位置，第三个安装在右侧后视镜罩靠近右侧边缘的位置，三个针孔摄像头的输出接口分别与信号处理器的三个图像输入通道相连接，信号处理器的输出接口与车速操控机构的输入接口和语音提示器的输入接口相并行连接；三个针孔摄像头将各自采集到的道路限速标志图像模拟信号分别由各自的输出接口经视频电缆输送至信号处理器。

所述针孔摄像头，其内核为场效应半导体图像传感芯片，是一种场效应半导体图像传感器，简称CMOS摄像头，三个针孔摄像头中，第一个针孔摄像头安装于车辆前视玻璃框的上沿正中位置，用于采集道路前上方设置的车辆限速标志图像，该车辆限速标志一般采用荧光彩色图像标识，在深绿色底板上喷涂白色圆圈，在白色圆圈内喷涂白色限速数字，驾驶员通过观察处于车辆正前上方的标志中的数字来掌握车辆在前方道路上的行驶速度，如该标志圆圈中的数字为“80”，表示此时驾驶员必须控制车速不得超过80km/h；第二个针孔摄像头安装于车辆发动机前罩正中位置，用于采集车辆前方路面上的限速标志图像，该标志一般采用白色或黄色涂料在路面车道上喷涂限速数字，驾驶员通过观察处于车辆行驶前方车道路面上的限速数字来掌握车辆在前方车道上的行驶速度，如城市高架道路上的车道路面均会在特定路口或路段采用白色涂料喷涂限速数字“60-80”，表示驾驶员此时必须控制车速在60km/h至80km/h之间；第三个针孔摄像头安装于右侧后视镜罩靠近右侧边缘的位置，用于采集道路右侧限速标志图像，目前设置于道路右侧的车辆限速标志已经采用电子发光器件，能够根据天气情况实时调整标志数字，如：高速公路的右侧面向车辆行驶方向设置的LED发光二极管车辆限速标志能够根据气候变化由道路监控中心调整各个路段的车辆限速标志，晴天时显示“120”，表示车辆必须限速120km/h，雾天时显示“60”，表示车辆必须限速60km/h。三个针孔摄像头将各自采集到的道路限速标志图像模拟信号分别由各自的输出接口经视频电缆输送至信号处理器。

所述信号处理器，包括：第一图像输入通道、第二图像输入通道、第三图像输入通道、第一图像模数转换模块、第二图像模数转换模块、第三图像模数转换模块、电压信号模数转换模块、图像处理模块、输出接口、内存模块，其中：第一图像输入通道输入端经视频电缆与第一针孔摄像头输出接口相连，第二图像输入通道输入端经视频电缆与第二针孔摄像头输出接口相连，第三图像输入通道输入端经视频电缆与第三针孔摄像头输出接口相连；三个图像输入通道的输出端分别与第一、第二、第三图像模数转换模块的输入端连接；三个图像模数转换模块的输出端口与图像处理模块的三个输入端口并行连接；电压信号模数转换模块的输入端连接车载速度传感器的输出接口，电压信号模数转换模块的输出端与图像处理模块中的决策指令输出模块的第二输入端口连接；图像处理模块的输出端口与输出接口的输入端连接；图像处理模块的模板输出记录端口与内存模块的数据库写入端口连接，图像处理模块的模板读入端口与内存模块的数据库读出端口连接。

所述图像处理模块，是信号处理器中的核心技术模块，包括：图像预处理模块、限速识别模块和决策指令输出模块，其中：图像预处理模块的三个输入通道分别与三个图像模数转换模块的输出端口的输出端连接，图像预处理模块的输出端口与限速识别模块的输入端口连接，限速识别模块的输出端口与决策指令输出模块的第一输入端口连接，限速识别模块的模板输出记录端口即图像处理模块的模板输出记录端口，限速识别模块的模板读入端口即图像处理模块的模板读入端口；决策指令输出模块的第二输入端口与电压信号模数转换模块的输出端口连接，决策指令输出模块的输出端口作为图像处理模块的输出端口与信号处理器输出接口的输入端连接。

所述图像预处理模块，接收三个针孔摄像头传输的三幅限速标志图像，进行预处理后得到的数字图像信号传输给限速识别模块。

所述限速识别模块，当采集匹配模板时，通过模板输出记录端口将实拍公路限速标志匹配模板写入内存模块中的公路限速标志匹配模板的数据库；当实施限速识别时，通过模板读入端口读取内存模块中公路限速标志匹配模板数据库的匹配模板；公路限速标志识别算法系通过图像的几何特征归一化转动惯量法即NMI法进行；所述NMI(Normalized Moment of Inertia)，归一化转动惯量，即借用物理上转动惯量概念对图像定义灰度图像的质心及其围绕质心的转动惯量，再给出图像围绕质心的转动惯量，利用NMI所具有的缩放、旋转和平移不变特性，将其作为物体的识别特征；最终将识别结果以二进制代码的形式输出至决策指令输出模块。

所述决策指令输出模块，根据从第一输入端口接收到的限速识别模块输出的数字信息和从第二输入端口接受到的车载速度传感器输出信号经模数转换后的数字信息来生成控制指令；控制指令通过信号处理器的输出接口输出至车速操控机构和语音提示器的输入接口，在该控制指令的作用下，车速自动被控制在所识别的限速范围内，同时，语音提示器向外播送限速信息。

所述决策指令的数据结构为两个8位字节，第一个8位字节表示限速标志识别值，如：“01111000”即表明限速值为“120km/h”；第二个8位字节的最高位1位表示是否超速，低位7位表示车辆超速程度，如：“10110010”即代表当前车辆已经超速50％。

所述图像处理模块，其工作流程是：首先对采集到的公路限速标志图像进行预处理以便对图像进行增强、背景分离并转化为灰度图像；然后依次调用匹配模板实施公路限速标志的识别运算，最后将识别运算结果转化为控制指令输出。

所述车速操控机构，包括：第一数模转换器、整流二极管、功率放大器、电磁阀和电动刹车推杆。其中，第一数模转换器的输入端口即车速操控机构的输入接口，第一数模转换器的输出端点与整流二极管的正极连接，整流二极管的负极与功率放大器的输入端口正极点连接，功率放大器的输出端口同时与电磁阀线圈的正极端点及电动刹车推杆的电刹车线圈的正极端点相并接；第一数模转换器的第二输出端点同时与功率放大器的接地端、电磁阀线圈的负极端点及电动刹车推杆线圈的负极端点相并接；所述电磁阀线圈套在电磁铁芯的外面，电磁阀线圈受电时通过电磁铁芯产生磁力对阀门产生磁性吸力，随着加在电磁阀线圈两端点电压的大小变化，电磁铁芯的磁性吸力同时产生相应的变化，电磁铁芯的磁性吸力作用于阀门、拉动阀门以改变阀门的开度，阻力弹簧是一种拉伸弹簧，阀门在电磁铁芯磁性吸力拉动的同时，阻力弹簧也同时受到拉伸，因此产生一个与电磁铁芯磁性吸力相反的弹性力，当电磁铁芯磁性吸力和阻力弹簧弹力达到平衡时，阀门就被停止拉动，即停止在与加在电磁阀线圈两端点电压相对应的一个阀门开度；所述电动刹车推杆，包括：电刹车线圈与电磁推杆，电刹车线圈套装在电磁推杆的一端，电磁推杆的另一端与脚踏刹车杆杠机构连接，当电刹车线圈受电时，电刹车线圈所产生的电磁场对套装在电刹车线圈内的电磁推杆产生轴向机械推力，该轴向机械推力作用在脚踏刹车杆杠机构的电动刹车推杆的作力点上，通过杆杠机构起到与脚踏刹车同样的效果使车辆自动刹车，刹车作用力的大小直接受到加在电动刹车推杆电刹车线圈两个端点电压值大小的控制。

所述车速操控机构的工作原理是：车辆正常行驶中，电磁阀处于全开状态，阀门开度为100％，电动刹车推杆对制动杆杠不产生制动作用力；当决策指令输出模块输出的控制指令表明当前车辆处于超速状态时，控制指令经车速操控机构的输入接口输至第一数模转换器，将数字控制指令转换成模拟量输出，当模拟量是一个正极性的电压信号，通过整流二极管的正向导通作用，通过串接于第一数模转换器输出正极端与功率放大器输入正极端之间的整流二极管的正向导通作用，将数模转换器输出的电压信号送至功率放大器的输入端口，功率放大器将接收到的电压信号进行功率放大后输出功率信号，同时被加在电磁阀线圈与电动刹车推杆线圈的两个电压信号输入端点上，减小了电磁阀的阀门开度，也使车辆形成一个刹车制动力，刹车制动力通过杆杠机构的力矩传递带动脚刹车迫使车辆逐渐减速；电磁阀阀门开度减小和刹车制动力增大程度取决于加在两者线圈上的电压信号大小，电磁阀阀门开度随电压值的增大而减小，刹车制动力随电压值的增大而增大；相反，当决策指令输出模块输出的控制指令表明当前车辆没有处于超速状态时，数字控制指令经第一数模转换器后所生成的模拟电压信号具有负极性，因此在整流二极管的作用下，二极管的负极没有电压信号输出，功率放大器也没有功率信号输出，因此不会对电磁阀线圈与电动刹车推杆线圈施加电压信号，也对车辆驾驶不产生干预作用。

本发明第一、二、三图像输入通道输入端分别接收来自第一、二、三针孔摄像头输出的模拟图像信号；三个图像输入通道的输出端分别将各自接收到的模拟图像信号输出至第一、二、三图像模数转换模块；三个图像模数转换模块分别对三个针孔摄像头输入的模拟图像信号进行模数转换，经转换后的数字图像信号并行输入至图像处理模块的三个输入端口；电压信号模数转换模块的输入端接收来自车载速度传感器的速度模拟信号，电压信号模数转换模块的输出端将速度数字信号输出至图像处理模块中的决策指令输出模块的第二输入端口；数字图像信号经由图像处理模块中的限速识别模块运算识别后，将计算结果的数据信号输出至图像处理模块中的决策指令输出模块的第一输入端口；决策指令输出模块对接收到的限速识别数据信号和车辆速度数字信号进行比较，并将比较结果所生成的指令信号通过其输出端口，即信号处理器的输出接口输出至车速操控机构和语音提示器的输入接口；图像处理模块通过模板输出记录端口和内存模块的数据库写入端口将模板图像数字信号写入至内存模块数据库，图像处理模块通过模板读入端口和内存模块的数据库读出端口将内存模块数据库中的数字图像数据读出至图像处理模块中的限速识别模块进行对被采集图像数据的匹配运算。

所述语音提示器，包括：输入接口、译码器、数字语音模块、第二数模转换器、功率放大模块、扬声器；其中：输入接口的输出端与译码器的输入端口连接，译码器的输出端口与数字语音模块的输入端口连接，数字语音模块的输出端口与第二数模转换器的输入端口连接，第二数模转换器的输出端口与功率放大模块的输入端口连接，功率放大模块的输出端口与扬声器的输入端口连接。当语音提示器的输入接口接收到控制指令后，经过译码器的解释，链接数字语音模块中的相关语音单元，将链接后的语音单元序列依次输至第二数模转换模块转换为语音模拟信号，再将语音模拟信号输至功率放大模块经功率放大后驱动扬声器发出相应的语音。

本发明的工作过程与工作原理为：

安装于车辆上的三个针孔摄像头采集车辆前方三个方向的景物图像，第一个针孔摄像头采集道路前上方设置的车辆限速标志图像，第二个针孔摄像头采集车辆前方路面上的限速标志图像，第三个针孔摄像头采集道路右侧限速标志图像；三个针孔摄像头将各自采集到的道路限速标志图像模拟信号分别由各自的输出接口经视频电缆输送至信号处理器；

信号处理器对三个针孔摄像头采集到的三幅图像实时进行处理，在图像上识别出当前路段对车辆行驶的限速标志，并将限速识别结果由其输出接口输出控制指令；

控制指令经由信号处理器的输出接口输至车速操控机构，车速大于限速识别数值时，车速操控机构能够实时地减小车辆燃料流量、降低车速，同时警示驾驶员当前超速状况；否则，本装置不会对车辆行驶产生任何不良影响或干预。

与现有技术相比，本发明具有结构简单和识别智能化的技术特点，具有以下有益效果：第一，本发明结构简单和识别智能化的技术特点，使得车辆自动化和智能化水平得到进一步提高，第二、不会因为驾驶员的疏忽而使车辆行驶出现超速现象，通过实验证明本发明技术能够使驾驶员超速现象发生率降低至1％以下；第三、能够明显降低道路监控、管理成本，节约经济资源；第四、能够显著降低因车辆超速而酿成的交通事故；第五、能够显著提高驾驶员的交通法制意识，增强交通执法和守法之间的和谐气氛。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明中三个针孔摄像头在汽车上的安装位置结构示意图；

图3为信号处理器结构示意图；

图4为图像处理程序模块结构示意图

图5为本发明的车速操控机构示意图；

图6为语音提示器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、2所示，本实施例包括：第一针孔摄像头1、第二针孔摄像头2、第三针孔摄像头3、信号处理器4、车速操控机构5、语音提示器6。其中：第一针孔摄像头1安装在车辆前视玻璃框的上沿正中位置，第二针孔摄像头2安装在车辆发动机前罩正中位置，第三针孔摄像头3安装在右侧后视镜罩靠近右侧边缘的位置。三个针孔摄像头的输出接口分别与信号处理器4的三个图像输入接口相连，信号处理器4的输出接口与车速操控机构5的输入接口及语音提示器6的输入接口相并连。

如图3所示，所述信号处理器4，包括：第一图像输入通道7、第二图像输入通道8、第三图像输入通道9、第一图像模数转换模块10、第二图像模数转换模块11、第三图像模数转换模块12、电压信号模数转换模块13、图像处理模块14、输出接口15、内存模块16；三个图像输入通道7～9的输入端分别与三个针孔摄像头的输出接口连接，三个图像输入通道7～9的输出端分别与第一、第二、第三图像模数转换模块10～12的输入端连接，第一图像模数转换模块10的输出端口与图像处理模块14的第一输入端口连接，第二图像模数转换模块11的输出端口与图像处理模块14的第二输入端口连接，第三图像模数转换模块12的输出端口与图像处理模块14的第三输入端口连接；电压信号模数转换模块13的输入端口与车载速度传感器的输出接口连接，电压信号模数转换模块13的输出端口与图像处理模块14中的决策指令输出模块18的第二输入端口连接；图像处理模块14的输出端口与信号处理器4输出接口15的输入端口连接；内存模块16用于存放记录公路限速标志匹配模板的数据库；图像处理模块14的模板输出记录端口与内存模块16的数据库写入端口连接，图像处理模块14的模板读入端口与内存模块16的数据库读出端口连接。

如图4所示，所述图像处理模块14，是信号处理器中的核心技术模块，包括：图像预处理模块17、限速识别模块18和决策指令输出模块19，其中：图像预处理模块17的三个输入通道分别与三个图像模数转换模块10～12的输出端口的输出端连接，图像预处理模块17的输出端口与限速识别模块18的输入端口连接，限速识别模块18的输出端口与决策指令输出模块19的第一输入端口连接，限速识别模块18的模板输出记录端口即图像处理模块14的模板输出记录端口，限速识别模块18的模板读入端口即图像处理模块14的模板读入端口，决策指令输出模块19的第二输入端口与信号处理器4中的电压信号模数转换模块13的输出端口连接，决策指令输出模块19的输出端口与信号处理器4中的输出接口15的输入端口连接。

如图5所示，所述车速操控机构5，包括：第一数模转换器20、整流二极管21、功率放大器22、电磁阀23和电动刹车推杆24。其中，第一数模转换器20的输入端口即车速操控机构5的输入接口，第一数模转换器20的输出端点与整流二极管21的正极连接，整流二极管21的负极与功率放大器22的输入端口正极点连接，功率放大器22的输出端口同时与电磁阀线圈25的正极端点及电动刹车推杆的电刹车线圈30的正极端点相并接；第一数模转换器20的第二输出端点同时与功率放大器22的接地端、电磁阀线圈25的负极端点及电动刹车推杆的电刹车线圈30的负极端点相并接；所述电磁阀23由电磁阀线圈25、电磁铁芯26、阀门27、阻力弹簧28和阀体29五部分组成，电磁阀线圈25套在电磁铁芯26的外面，电磁阀线圈25受电时通过电磁铁芯26产生磁力对阀门27产生磁性吸力，随着加在线圈25两端点电压的大小变化，电磁铁芯26的磁性吸力同时产生相应的变化，电磁铁芯26的磁性吸力作用于阀门27、拉动阀门27以改变阀门27的开度，阻力弹簧28是一种拉伸弹簧，阀门27在受电磁铁芯26磁性吸力拉动的同时，阻力弹簧28也同时受到拉伸，产生一个与电磁铁芯26磁性吸力相反的弹性力，当电磁铁芯26磁性吸力和阻力弹簧28弹力达到平衡时，阀门27就被停止拉动，即停止在与加在电磁阀线圈25两端点电压相对应的一个阀门开度；所述电动刹车推杆24，包括：电刹车线圈30与电磁推杆31，电刹车线圈30套装在电磁推杆31的一端，电磁推杆31的另一端与脚踏刹车杆杠机构连接，当电刹车线圈30受电时，电刹车线圈30所产生的电磁场对套装在电刹车线圈30内的电磁推杆31产生轴向机械推力，该轴向机械推力作用在脚踏刹车杆杠机构的电动刹车推杆24的作力点上，通过杆杠机构起到与脚踏刹车同样的效果使车辆自动刹车，刹车作用力的大小直接受到加在电动刹车推杆24电刹车线圈30两个端点电压值大小的控制。

车辆正常行驶中，电磁阀23处于全开状态，阀门开度为100％，电动刹车推杆24对制动杆杠不产生制动作用力；当决策指令输出模块19输出的控制指令表明当前车辆处于超速状态时，控制指令经车速操控机构5的输入接口输至第一数模转换器20，将数字控制指令转换成模拟量输出，通过整流二极管21的正向导通作用，通过串接于第一数模转换器20输出正极端与功率放大器22输入正极端之间的整流二极管21的正向导通作用，将数模转换器20输出的电压信号送至功率放大器22的输入端口，功率放大器22将接收到的电压信号进行功率放大后输出功率信号，同时被加在电磁线圈25与电刹车线圈30的两个电压信号输入端点上，减小了电磁阀23的阀门开度，也使车辆形成一个刹车制动力；电磁阀23阀门开度减小和刹车制动力增大程度取决于加在两者线圈上的电压信号大小，电磁阀23阀门开度随电压值的增大而减小，刹车制动力随电压值的增大而增大；相反，当决策指令输出模块19输出的控制指令表明当前车辆没有处于超速状态时，数字控制指令经第一数模转换器20后所生成的模拟电压信号具有负极性，因此在整流二极管21的作用下，不会对电磁线圈25与电刹车线圈30施加电压信号，也对车辆驾驶不产生干预作用，如：控制指令的第一、第二8位字节分别为“10100000”与“00010100”时，前者表明当前限速为“80km/h”，后者表明车辆没有超速，而且低于规定时速20％，因此对车辆行驶不会产生干预作用。

如图6所示，所述语音提示器6，包括：输入接口32、译码器33、数字语音模块34、第二数模转换模块35、功率放大模块36、扬声器37；其中：输入接口32的输出端与译码器33的输入端口连接，译码器33的输出端口与数字语音模块34的输入端口连接，数字语音模块34的输出端口与第二数模转换模块35的输入端口连接，第二数模转换模块35的输出端口与功率放大模块36的输入端口连接，功率放大模块36的输出端口与扬声器37的输入端口连接。当语音提示器6的输入接口接收到控制指令后，经过译码器33的解释，链接数字语音模块34中的相关语音单元，将链接后的语音单元序列依次输至第二数模转换模块35转换为语音模拟信号，再将语音模拟信号输至功率放大模块36经功率放大后驱动扬声器37发出相应的语音提示，如：控制指令中的两个8为字节分别为“01111000”与“10110010”，当控制指令输出至语音提示器时，扬声器能够实时地向驾驶员播放“限速120km/h，但是当前车辆已经超速50％”的提示。

实施例：

车辆启动后，本实施例装置即进入工作状态；

安装于车辆上的三个针孔摄像头同时采集车辆前方三个方向的景物图像；三个针孔摄像头将各自采集到的道路限速标志图像模拟信号分别由各自的输出接口经视频电缆输送至信号处理器；

信号处理器对三个针孔摄像头采集到的三幅图像实时进行处理，在图像上识别出当前路段对车辆行驶的限速标志，并将限速识别结果由其输出接口输出控制指令；

控制指令经由信号处理器的输出接口输至车速操控机构，当前车速一旦大于限速识别数值时，车速操控机构能够实时地减小车辆燃料流量、降低车速，智能、自动地限制车速，起到防止车辆超速的良好效果；否则，本装置不会对车辆行驶产生任何不良影响或干预；

道路限速识别结果同时会实时地通过信号处理器的输出接口并行输至语音提示器，向驾驶员警示播放当前车辆行驶速度的状况，使得驾驶员能够实时了解道路限速信息，不会因一时疏忽而使车辆超速。

实施结果表明，本实施例装置能够对车辆前方100m处的限速标志准确进行识别并发出控制指令，整个运算周期小于150ms，以车辆行驶速度为120km/h计，当本实施例完成上述运算时，车辆仅行进了6m不到的距离，有足够的时间告知驾驶员注意道路限速标志并自动执行车辆限速操控。

上述实施例结果证实，不计限速标志被遮挡的情况，本实施例对道路限速标志的识别准确率达到99.5％以上。

在实施过程可以对车速操控机构设置开关器来变换车速操控机构是否连带工作，这样做能够满足特种车辆，如警车、工程车在执行警务和工程抢修行驶中能够不受自动限速的干预。

Claims (4)

1.一种自动识别道路限速标志的车辆智能装置，包括：摄像头、信号处理器、车速操控机构、语音提示器，其特征在于，其中：所述的摄像头为针孔摄像头，数量为三个，第一个针孔摄像头安装于车辆前视玻璃框的上沿正中位置，第二个针孔摄像头安装于车辆发动机前罩正中位置，第三个针孔摄像头安装于右侧后视镜罩靠近右侧边缘的位置，三个针孔摄像头的输出接口分别与信号处理器的三个图像输入通道相连，信号处理器的输出接口与车速操控机构的输入接口及语音提示器的输入接口相并连；三个针孔摄像头将各自采集到的道路限速标志图像模拟信号分别由各自的输出接口经视频电缆输送至信号处理器；

所述信号处理器，包括：第一图像输入通道、第二图像输入通道、第三图像输入通道、第一图像模数转换模块、第二图像模数转换模块、第三图像模数转换模块、电压信号模数转换模块、图像处理模块、输出接口、内存模块，其中：第一图像输入通道输入端经视频电缆与第一针孔摄像头输出接口相连，第二图像输入通道输入端经视频电缆与第二针孔摄像头输出接口相连，第三图像输入通道输入端经视频电缆与第三针孔摄像头输出接口相连，三个图像模数转换模块的输出端口与图像处理模块的三个输入端口并行连接，电压信号模数转换模块的输入端连接车载速度传感器的输出接口，电压信号模数转换模块的输出端与图像处理模块中的输入端口连接；图像处理模块的输出端口与所述信号处理器的输出接口的输入端连接，第一、二、三图像输入通道输入端分别接收来自第一、二、三针孔摄像头输出的模拟图像信号，三个图像输入通道的输出端分别将各自接收到的模拟图像信号输出至第一、二、三图像模数转换模块，三个图像模数转换模块分别对三个针孔摄像头输入的模拟图像信号进行模数转换，经转换后的数字图像信号并行输入至图像处理模块的三个输入端口，电压信号模数转换模块的输入端接收速度模拟信号，电压信号模数转换模块的输出端将速度数字信号输出至图像处理模块中的输入端口；

所述车速操控机构，包括：第一数模转换器、整流二极管、功率放大器、电磁阀和电动刹车推杆，其中，第一数模转换器的输入端口即车速操控机构的输入接口，第一数模转换器的输出端点与整流二极管的正极连接，整流二极管的负极与功率放大器的输入端口正极点连接，功率放大器的输出端口同时与电磁阀线圈的正极端点及电动刹车推杆的电刹车线圈的正极端点相并接；第一数模转换器的第二输出端点同时与功率放大器的接地端、电磁阀线圈的负极端点及电动刹车推杆线圈的负极端点相并接；

所述图像处理模块，是信号处理器中的核心技术模块，包括：图像预处理模块、限速识别模块和决策指令输出模块，其中：图像预处理模块的三个输入通道分别与三个图像模数转换模块的输出端口的输出端连接，图像预处理模块的输出端口与限速识别模块的输入端口连接，限速识别模块的模板输出记录端口即图像处理模块的模板输出记录端口，限速识别模块的模板读入端口即图像处理模块的模板读入端口，决策指令输出模块的第二输入端口与电压信号模数转换模块的输出端口连接；决策指令输出模块的输出端口作为图像处理模块的输出端口与信号处理器输出接口的输入端连接；

图像预处理模块，接收三个针孔摄像头传输的三幅限速标志图像，进行预处理后得到的数字图像信号传输给限速识别模块；

限速识别模块，通过模板输出记录端口将实拍公路限速标志匹配模板写入内存模块中的公路限速标志匹配模板的数据库；通过模板读入端口读取内存模块中公路限速标志匹配模板数据库的匹配模板；

决策指令输出模块，根据从第一输入端口接收到的限速识别模块输出的数字信息和从第二输入端口接收到的车载速度传感器输出信号经模数转换后的数字信息来生成控制指令；控制指令通过信号处理器的输出接口输出至车速操控机构和语音提示器的输入接口。

2.根据权利要求1所述的自动识别道路限速标志的车辆智能装置，其特征是，所述电磁阀，阀门开度与加在电磁阀线圈两端点电压相对应。

3.根据权利要求1所述的自动识别道路限速标志的车辆智能装置，其特征是，所述电动刹车推杆包括：电刹车线圈与电磁推杆，电刹车线圈套装在电磁推杆的一端，电磁推杆的另一端与脚踏刹车杆杠机构连接。

4.根据权利要求1所述的自动识别道路限速标志的车辆智能装置，其特征是，所述语音提示器，包括：输入接口、译码器、数字语音模块、第二数模转换器、功率放大模块、扬声器；其中：输入接口的输出端与译码器的输入端口连接，译码器的输出端口与数字语音模块的输入端口连接，数字语音模块的输出端口与第二数模转换器的输入端口连接，第二数模转换器的输出端口与功率放大模块的输入端口连接，功率放大模块的输出端口与扬声器的输入端口连接；语音提示器的输入接口接收到控制指令后，经过译码器的解释，链接数字语音模块中的相关语音单元，将链接后的语音单元序列依次输至第二数模转换模块转换为语音模拟信号，再将语音模拟信号输至功率放大模块经功率放大后驱动扬声器发出语音。

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