CN101837758B - 路面减速带车载预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路面减速带车载预警装置，采用汽车前端安装CCD摄像头拍摄路面减速带图像信号，经视频解码芯片将数据存入SDRAM存储器芯片，视频解码芯片将确认的图像信号输入CPLD芯片控制数据的前端采集，视频解码芯片的视频输出总线连接DSP芯片的数据总线，DSP芯片对采集到的数据进行处理，通过识别判断采集到的图像是否为减速带，将结果传送给中心控制器，中心控制器控制语音芯片和LCD显示屏，语音芯片连接扬声器，提示“前方有减速带，请减速”的声音，在LCD显示屏上显示减速带图像的方案，克服了驾驶员在远处不容易看清前方的减速带，导致汽车以较高速度通过减速带，引起车身颠簸和振动的缺陷，适用于各种车辆安装和使用。

Description

路面减速带车载预警装置

技术领域

本发明涉及一种路面减速带车载预警装置。

背景技术

关于减速带的研究，减速设施发展到现在根据其外观形状划分有减速驼峰或丘带、减速台、减速垫、减速隆声带等。最早的减速装置是1906在美国的Chatham城使用，最高时速限制在30km/h。到1990年，设计时速上限为30km/h的减速带在英国、瑞典、加拿大、日本和其他经济发达国家的使用已非常广泛。1991年国际交通工程师学会给出了道路减速设施设计和使用的指南。鉴于国外的经验，我国公路管理部门和维护单位也开始大量使用减速带进行通行车速的强制控制。

目前，在高等级公路特殊路段、收费通道、城镇路口、工矿企业、学校、医院、住宅小区出入口都设置了减速带，起到了有效的预防了交通事故的作用。我国城市道路上最常见的是条状的橡胶减速带，减速带宽度为35cm左右，高度在30～100mm之间，长度以路宽为准。尽管减速带经历了不断改进的漫长发展过程，通过实践应用发现，它们依然存在以下共同问题：影响驾驶员和乘员舒适性，严重时可导致人体颈椎等部位的损伤；减速带对车辆产生损伤，过高的车速可能引发翻车等严重交通事故；减速带使用中产生的噪声，尤其是载重物车辆经过时，对周边居民的生活带来负面影响。

如何解决以上问题从而更好地利用减速带这一交通设施，各国政府和专家学者做了大量的工作，主要以优化减速带结构型式和布置方式为主，而针对减速带的检测预警系统的研究比较少。因而如何提醒驾驶员在车辆通过减速带之前做好减速准备，减少车辆零部件的损坏，提高人们乘车的舒适性和汽车通过时的安全性成为了一个亟需解决的问题。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种能够提醒驾驶员在汽车通过减速带之前做好减速准备，从而减少车辆零部件损坏，又能提高人们乘车的舒适性和安全性的路面减速带车载预警装置，填补了路面减速带车载预警的空白。

为了实现上述目的，一种路面减速带车载预警装置，包括在汽车前端安装CCD摄像头连接频解码芯片，频解码芯片经I2C总线连接DSP芯片，经导线分别连接SDRAM存储器芯片、CPLD芯片；SDRAM存储器芯片分别连接DSP芯片和FLASH芯片，且经数个接口连接CPLD芯片；所述CPLD芯片还连接FLASH芯片和经数个接口连接DSP芯片；所述DSP芯片还连接FLASH芯片和中心控制器，中心控制器连接语音芯片和LCD显示屏，语音芯片连接扬声器；在汽车前端安装CCD摄像头拍摄路面减速带图像信号，经视频解码芯片转换为数字信号，然后通过DSP芯片的视频端口输入，将采集到的图像数据输入SDRAM存储器芯片，视频解码芯片将确认的图像信号输入CPLD芯片以控制数据的前端采集，视频解码芯片的视频输出总线连接在DSP芯片的数据总线上，DSP芯片对采集到的数据进行处理，将识别判断采集到的减速带视频图像，传送给中心控制器，中心控制器控制语音芯片和LCD显示屏。

为了实现结果优化，改善、提高本发明的综合性能，进一步的措施是：

所述视频解码芯片型号是TVP5150芯片，TVP5150芯片连接滤波电路、时钟电路、退耦去杂波高频I。

所述DSP芯片采用TMS320DM642芯片。

所述CPLD芯片型号为EPM3064ATC100芯片，EPM3064ATC100芯片连接电源监测、退耦去杂波高频II、OC输出。

所述中心控制器采用AT89S52单片机AT89S52单片机连接复位电路、时钟电路。

所述语音芯片采用ISD1420芯片。

所述LCD显示屏型号为YM12864R，LCD显示屏安装在驾驶室仪表上。

所述FLASH芯片的型号是AM29LV320。

本发明采用汽车前端安装CCD摄像头拍摄路面减速带图像信号，经视频解码芯片将数据存入SDRAM存储器芯片，视频解码芯片将确认的图像信号输入CPLD芯片控制数据的前端采集，视频解码芯片的视频输出总线连接DSP芯片的数据总线，DSP芯片对采集到的数据进行处理，通过识别判断采集到的减速带视频图像，传送给中心控制器，中心控制器控制语音芯片和LCD显示屏，语音芯片连接扬声器，提示“前方有减速带，请减速”的声音，在LCD显示屏上显示减速带图像的方案，克服了驾驶员在远处不容易看清前方的减速带，当他们就近发现减速带时，往往来不及减速，汽车较高速度通过减速带，引起车身颠簸和振动的缺陷。

本发明相比现有技术所产生的有益效果：

1、填补了路面减速带车载预警的空白。

2、提醒驾驶员在汽车通过减速带之前做好减速准备，增加了汽车的安全感。

3、既有语音提示，又有LCD显示屏上显示减速带图像，达到双保险。

4、系统达到全自动控制，随时预警。

5、结构简单，安装方便，成本低，性价比好。

本发明适用于各种车辆安装和使用。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明系统软件工作流程图。

图2为视频解码电路图。

图3为CPLD控制电路图。

图4为预警输出模块电路图。

图5为本发明硬件连接总体布局图。

图6为减速带示意图。

图7为图6的图像预处理图。

图8为减速带的图像特征提取图。

图中：1、CCD摄像头，2、SDRAM存储器芯片、3、视频解码芯片，31、滤波电路，32时钟电路，33退耦去杂波高频I，4、DSP芯片，5、CPLD芯片，51电源监测，52、退耦去杂波高频II，53、OC输出，6、中心控制器，61、复位电路，62时钟电路，7、LCD显示屏，8、语音芯片，9、扬声器、10、FLASH芯片。

具体实施方式

由附图图1，图2，图3，图4，图5，图6，图7，图8所示，一种路面减速带车载预警装置，包括在汽车前端安装CCD摄像头1连接频解码芯片3，频解码芯片3经I²C总线连接DSP芯片4，经导线分别连接SDRAM存储器芯片2、CPLD芯片5；SDRAM存储器芯片2分别连接DSP芯片4和FLASH芯片10，且经数个接口连接CPLD芯片5；CPLD芯片5还连接FLASH芯片10和经数个接口连接DSP芯片4；DSP芯片4还连接FLASH芯片10和中心控制器6，中心控制器6连接语音芯片8和LCD显示屏7，语音芯片8连接扬声器9；在汽车前端安装CCD摄像头1拍摄路面减速带图像信号，经视频解码芯片3转换为数字信号，然后通过DSP芯片4的视频端口输入，将采集到的图像数据输入SDRAM存储器芯片2，视频解码芯片3将确认的图像信号输入CPLD芯片5以控制数据的前端采集，视频解码芯片3的视频输出总线连接在DSP芯片4的数据总线上，DSP芯片4对采集到的数据进行处理，将识别判断采集到的减速带视频图像，传送给中心控制器6，中心控制器6控制语音芯片8和LCD显示屏7。

汽车前端安装CCD摄像头1，在白天、晚上或雨雾天气，都能拍摄到路面减速带图像，图像信息传入视频解码芯片3，视频解码芯片3的型号为TVP5150芯片，连接滤波电路31，对图像信息进行除噪声、除干扰，连接时钟电路32，能产生准确的时钟振荡电路，连接退耦去杂波高频I33，防止电路网络的电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲击对网络的正常工作产生影响，TVP5150芯片能自动识别NTSC/PAL/SECAM制式的模拟信号，按照YCbCr4:2:2的格式转化成数字信号，以8位内嵌同步信号的ITU-RBT.656格式输出。

DSP芯片4的型号为TMS320DM642，它的异步接口给用户提供了可配置的存取周期类型以方便和多种存储器和外围设备连接，如SDRAM存储器芯片2、FLASH芯片10和EPROM，此异步接口支持8位，16位，32位和64位宽的异步设备。本系统采用的启动方式为由外部FLASH芯片10启动，因此FLASH芯片10存储了系统启动时需要的代码，另外，CPLD芯片5的配置信息也存储在FLASH芯片10中，FLASH芯片10提供了硬件数据保护功能，防止对SDRAM存储器芯片2的误写及误擦除操作。

为了节约CPLD芯片5的资源，视频解码芯片3的数字视频输出总线直接连接到DSP芯片4的数据总线上，采用EDMA的方式对SDRAM存储器芯片2进行操作。DSP芯片4受到I/O传输速率和内存的限制，无法完成采集信息并存储信息的功能，借助于在系统中扩展一片CPLD芯片5来协作完成系统功能，CPLD芯片5采用EPM3064ATC100芯片，连接电源监测51，用于系统复位。连接退耦去杂波高频II52，防止电路网络的电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲击对网络的正常工作产生影响，连接OC输出53，对外提供两组OC输出，可以接继电器或其它电平引脚，一个为报警输出，另一个为扩展备用输出。

CPLD芯片5控制从视频解码芯片3输出到视频存储器SDRAM存储器芯片2的数字视频信号的速度和数量，CPLD芯片5接受来自视频解码芯片3的时钟同步信号，对时钟同步信号进行处理，然后输出控制信号给SDRAM存储器芯片2，从而灵活的控制输入SDRAM存储器芯片2的视频数据数量。当SDRAM存储器芯片2存储满一帧的视频数据后，以中断方式通知DSP芯片4对SDRAM存储器芯片2的数据进行读取和处理，DSP芯片4响应中断，取走一帧图像数据，并将数据进行锁存。

然后，DSP芯片4对采集到的数据进行一系列的算法处理，包括中值滤波、颜色特征提取、外形轮廓特征提取，采用拉普拉斯锐化，以增强和判断图像的边缘和轮廓信息，并通过微分使图像边缘突出、清晰；采用Robert算子进行边缘轮廓特征提取，再根据减速带的颜色和外形轮廓特征进行识别。图8中的阴影部分包括了减速带的轮廓阴影，轮廓阴影呈现以下特征：形状为矩形，而且满足特殊的形状比例，黄色单元和黑色单元相互间隔排列，边界特征表现为黄色和黑色的灰度值差别很大，经过图像处理后，黄色单元对应于亮色单元，黑色单元对应于暗色单元，通过识别判断采集到的图像是否为减速带。

最后，DSP芯片4将结果传送给中心控制器6，中心控制器6采用AT89S52单片机，中心控制器6连接复位电路61，用于调整工作状态，连接时钟电路62II，用来调整DSP工作频率的高低，中心控制器6控制语音芯片8和LCD显示屏7。当识别是减速带时，中心控制器6将识别信号传给语音芯片8和LCD显示屏7，语音芯片8连接扬声器9，扬声器9发出语言提示“前方有减速带，请减速”，同时LCD显示屏7显示减速带图像，LCD显示屏7安装在驾驶室仪表上，供驾驶员观看减速带情况；语音芯片8型号为ISD1420芯片，LCD显示屏型号为YM12864R。

Claims (2)

1.一种路面减速带车载预警装置，其特征在于：它包括在汽车前端安装CCD摄像头(1)连接视频解码芯片(3)，视频解码芯片(3)连接滤波电路(31)、时钟电路(32)、退耦去杂波高频I(33)，视频解码芯片(3)经I²C总线连接DSP芯片(4)，经导线分别连接SDRAM存储器芯片(2)、CPLD芯片(5)；SDRAM存储器芯片(2)分别连接DSP芯片(4)和FLASH芯片(10)，且经数个接口连接CPLD芯片(5)；CPLD芯片(5)连接电源监测(51)、退耦去杂波高频II(52)、OC输出(53)，所述CPLD芯片(5)还连接FLASH芯片(10)和经数个接口连接DSP芯片(4)；所述DSP芯片(4)还连接FLASH芯片(10)和单片机中心控制器(6)，单片机中心控制器(6)连接复位电路(61)、时钟电路(62)，单片机中心控制器(6)连接语音芯片(8)和LCD显示屏(7)，语音芯片(8)连接扬声器(9)；在汽车前端安装CCD摄像头(1)拍摄路面减速带图像信号，经视频解码芯片(3)转换为数字信号，然后通过DSP芯片(4)的视频端口输入，将采集到的图像数据输入SDRAM存储器芯片(2)，视频解码芯片(3)将确认的图像信号输入CPLD芯片(5)以控制数据的前端采集，视频解码芯片(3)的视频输出总线连接在DSP芯片(4)的数据总线上，DSP芯片(4)对采集到的数据进行处理，将识别判断采集到的减速带视频图像，传送给单片机中心控制器(6)，单片机中心控制器(6)控制语音芯片(8)和LCD显示屏(7)，其中，所述视频解码芯片(3)的型号是TVP5150，所述DSP芯片(4)的型号是TMS320DM642，所述CPLD芯片(5)的型号是EPM3064ATC100，所述FLASH芯片(10)的型号是AM29LV320，所述单片机中心控制器(6)的型号是AT89S52，所述语音芯片(8)的型号是ISD1420，所述LCD显示屏(7)的型号是YM12864R。

2.根据权利要求1所述的一种路面减速带车载预警装置，其特征在于所述LCD显示屏(7)安装在驾驶室仪表上。

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