CN101879881A - 一种自适应弯道辅助照明方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种自适应弯道辅助照明方法及装置，使得汽车的前照灯能够根据道路的情况提前改变照射角度，从而使驾驶员对车辆即将进入的弯道能够提前做出视觉确认，保证行车安全。该照明装置包括控制器、前照灯、用于获取车辆前方道路图像的摄像头及用于调整前照灯照射角度的执行机构，所述控制器接收摄像头获取的图像，并对图像进行处理，得到车道标线或道路边界；控制器根据处理得到的车道标线或道路边界，进行道路的拟合，计算出弯道的半径及车辆距弯道起始位置的距离；控制器根据车辆的照程要求及计算出的弯道半径和车辆距弯道起始位置的距离，计算出前照灯所需的照射角度，并根据该角度来控制执行机构运动，调整前照灯的照射角度。
Description
技术领域
本发明属于汽车照明系统，特别涉及到一种自适应弯道辅助照明方法及装置。
背景技术
传统的前照灯系统在弯道、高速、乡村以及不利天气等情况的照明存在暗区，严重影响了汽车安全，因此使得自适应弯道辅助照明系统成为了必要。对于弯道照明，现有绝大部分自适应弯道辅助照明系统都是根据方向盘转角或车轮转角和车速来确定前照灯的转角。如公开号为CN101377274的“灯具系统及灯具偏向控制方法”专利，利用车速传感器所检测到的车辆速度，并利用方向盘转角传感器所检测的转向角度来检测方向盘的转向角度，基于车速和方向盘转角来控制前照灯的照明角度，使得估计在预定的时间间隔终止后车辆将到达的点将落在被车辆前照灯照亮的范围内。通常，在转动方向盘之前或者说就在车辆实际绕弯道行驶前，车辆驾驶员就必须提前视觉上确认弯道转向、角度等。然而，由于上述专利的前照灯照明角度是基于车速和方向盘转角度来确定的，因此，在车辆已经到达很接近弯道起点时才能开始自适应弯道辅助照明，驾驶员无法在车辆实际绕弯道行驶之前就确定弯道的转向或者角度，这就给夜间行车增加了不安全因素。还有少部分自适应弯道辅助照明系统是结合GPS和电子地图来进行工作的，如公开号为CN101224724A的“用于控制车辆前灯的照明角度的装置”专利，可以在进入弯道之前就对弯道进行的照明，但是现有的电子地图非常不完善，很多道路都没有录入电子地图，并且目前的GPS定位精度也不是很高，因此无法为自适应弯道辅助照明系统提供精确定位。
发明内容
本发明的第一个目的是提出一种自适应弯道辅助照明方法，使得汽车的前照灯能够根据道路的情况提前改变照射角度，从而使驾驶员对车辆即将进入的弯道能够提前做出视觉确认，保证行车安全。
本发明的自适应弯道辅助照明方法包括如下步骤：
A：摄像头实时采集车前道路的图像，并将图像数据输送至控制器中；
B：控制器对图像进行处理，得到车道标线或道路边界；
C：控制器根据处理得到的车道标线或道路边界，进行道路的拟合，计算出弯道的半径及车辆距弯道起始位置的距离；
D：控制器根据车辆的照程要求、C步骤中计算出的弯道半径和车辆距弯道起始位置的距离，计算出前照灯所需的照射角度，并根据该角度来控制执行机构运动，调整前照灯的照射角度。
上述方法通过安装在车辆前部的摄像头采集驾驶员视野前方的视频图像，控制器利用图像中要提取的目标物与背景的差异，采用相关的图像处理算法得到车道标线和道路边界，并且计算出车辆距弯道起始位置的距离。根据车辆的照程要求，即可计算出前照灯所需的照射角度。与传统的基于实际车速和方向盘转角来计算前照灯的照射角度的方法不同，本发明的方法不是在车辆实际进入弯道之前的瞬间才调整前照灯的照明角度，而是在车辆进入弯道之前就调整前照灯的照明角度，其与车辆驾驶者对弯道的转向和角度做出视觉确认的时刻相吻合，因此能够给驾驶者更多的反应时间，从而保证行车安全。
所述B步骤中，控制器首先将图像转变成只含亮度信息的灰度图，然后检测灰度图中各部分的亮度变化，并将亮度突变的边缘设定为道路边界。一般情况下摄像头采集到的是彩色图像，要把它转变成灰度图，即仅含亮度信息，不含色彩信息的图像，就需要把亮度值进行量化。通常划分为0到255共256个级别，0表示全黑，255表示全白，具体方法是采用一个特殊的256色的调色板，每一项的RGB值都是相同的，从(0，0，0)到(255，255，255)。而在正常情况下在车辆前方域内的图像中灰度变化是比较平缓的，但在道路边缘会形成灰度由亮到暗的突变现象，因此检测到此边缘就可以认为识别到了道路边界。
所述B步骤中，控制器首先将图像转变成只含亮度信息的灰度图，然后检测灰度图中各部分的亮度变化，并将亮度延续且与其两侧亮度有明显不同的条状部分设定为车道标线。通常车道标线是利用反光白色油漆刷成的，其在灰度图中的亮度与道路的其余部分明显不同，而且车道标线的亮度值是具有延续性的，因此可以将亮度延续且与其两侧亮度有明显不同的条状部分设定为车道标线。
所述D步骤中，前照灯所需的照射角度
其中X为车辆的照程要求距离，L为车头到弯道起始的距离，R为弯道半径，角A为车灯所需转动的角度。
本发明的第二个目的是提出上述的自适应弯道辅助照明方法所应用的装置。
本发明的自适应弯道辅助照明方法所应用的装置的关键在于包括控制器、前照灯、用于获取车辆前方道路图像的摄像头及用于调整前照灯照射角度的执行机构，所述控制器接收摄像头获取的图像，并根据该图像来控制执行机构的动作。
所述摄像头设置在车辆前部的中间位置，以保证能拍摄到车前两侧的道路。
所述执行机构包括一个步进电机和一个用于固定前照灯的垂直转轴，所述步进电机通过传动机构带动所述转轴转动。该传动机构可以有多种形式，例如直接通过齿轮或皮带带动，或通过减速装置后再带动转轴转动，还可以利用螺杆的方式带动转轴转动，具体形式可根据汽车前照灯的结构来选择。
上述装置还包括一个设置在转轴上的角度传感器，所述角度传感器与控制器连接，这样可以实时检测前照灯的照射角度，并反馈给控制器，以保证控制器对前照灯照射角度的控制。
本发明的自适应弯道辅助照明方法及装置是采用图像处理的方式对弯道进行识别，并结合车辆位置来调整前照灯的照射角度，使得驾驶员能够提前对车辆将进入的弯道进行视觉确认，保证行车安全。
附图说明
图1为本发明的自适应弯道辅助照明方法所应用的装置的结构示意图；
图2为前照灯照射角度的计算原理示意图；
图3为现有技术的自适应弯道辅助照明方法和本发明的自适应弯道辅助照明方法弯道效果对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
本实施例的自适应弯道辅助照明方法所应用的装置的关键在于包括控制器1、前照灯2、用于获取车辆前方道路图像的摄像头3及用于调整前照灯照射角度的执行机构4，所述控制器1接收摄像头3获取的图像，并根据该图像来控制执行机构4的动作，所述摄像头设置在车辆前部的中间位置，以保证能拍摄到车前两侧的道路。
所述执行机构包括一个步进电机和一个用于固定前照灯的垂直转轴，所述步进电机通过齿轮带动转轴转动(步进电机、齿轮和转轴在图中未画出)。
上述装置的控制方法包括如下步骤：
A：摄像头3实时采集车前道路的图像，并将图像数据输送至控制器1中；
B：控制器1对图像进行处理，得到车道标线或道路边界；
C：控制器1根据处理得到的车道标线或道路边界，进行道路的拟合，计算出弯道的半径及车辆距弯道起始位置的距离；
D：控制器1根据车辆的照程要求、C步骤中计算出的弯道半径和车辆距弯道起始位置的距离，计算出前照灯2所需的照射角度，并根据该角度来控制执行机构4运动，调整前照灯2的照射角度。
所述B步骤中，控制器首先将图像转变成只含亮度信息的灰度图，然后检测灰度图中各部分的亮度变化，并将亮度突变的边缘设定为道路边界，将亮度延续且与其两侧亮度有明显不同的条状部分设定为车道标线。
如图2所示，所述D步骤中，前照灯所需的照射角度
其中X为车辆的照程要求距离，L为车头到弯道起始的距离，R为弯道半径，角A为车灯所需转动的角度。
计算原理如下：
因为BC与圆0相切，所以∠OCB为直角，推导出
其中R为OC长度，L为BC长度；
现有技术的自适应弯道辅助照明方法和本发明的自适应弯道辅助照明方法弯道效果对比如图3所示：
t1时刻，现有技术的基于车速和方向盘转角的自适应弯道辅助照明系统的方向盘转角为零，因此不对前照灯角度进行调整，其照射范围如光型11所示；本发明的基于图像处理的自适应弯道辅助照明系统此时尚未检测到弯道或者检测到此时车辆距弯道起始位置仍有较长距离，因此也不对前照灯角度进行调整，其照射范围如光型12所示。
t2时刻，现有技术的基于车速和方向盘转角的自适应弯道辅助照明系统的方向盘转角为零，因此不对前照灯角度进行调整，其照射范围如光型21所示；本发明的基于图像处理的自适应弯道辅助照明系统此时检测到弯道，计算出弯道半径和车辆距弯道起始位置距离，并开始对前照灯角度进行调整，其照射范围如光型22所示。
t3时刻，车辆刚刚到达弯道起点，此时现有技术的基于车速和方向盘转角的自适应弯道辅助照明系统的方向盘转角仍然很小，因此不对前照灯角度进行调整，其照射范围如光型31所示；本发明的基于图像处理的自适应弯道辅助照明系统根据计算出的弯道半径，继续对前照灯角度进行调整，其照射范围如光型32所示。
t4时刻，现有技术的基于车速和方向盘转角的自适应弯道辅助照明系统的方向盘转角变大，开始对前照灯角度进行调整，其照射范围如光型41所示；本发明的基于图像处理的自适应弯道辅助照明系统根据计算出弯道半径，继续对前照灯角度进行调整，其照射范围如光型42所示。
由图3可知，现有技术的基于车速和方向盘转角的自适应弯道辅助照明系统在方向盘转动即车辆进入弯道之前(即t1至t3时刻)，都不会对前照灯角度进行调整，只有在车辆进入弯道之后(t3时刻之后)才开始对前照灯角度进行调整，驾驶员难以提前观察车辆将进入的弯道情况；而本发明的基于图像处理的自适应弯道辅助照明系统在车辆进入弯道之前(t2时刻)就开始对前照灯角度进行调整，使得车辆驾驶员能够对车辆将进入的弯道情况提前做出更为准确的视觉确认，因此更加安全。
Claims (8)
1.一种自适应弯道辅助照明方法，其特征在于包括如下步骤：
A：摄像头实时采集车前道路的图像，并将图像数据输送至控制器中；
B：控制器对图像进行处理，得到车道标线或道路边界；
C：控制器根据处理得到的车道标线或道路边界，进行道路的拟合，计算出弯道的半径及车辆距弯道起始位置的距离；
D：控制器根据车辆的照程要求、C步骤中计算出的弯道半径和车辆距弯道起始位置的距离，计算出前照灯所需的照射角度，并根据该角度来控制执行机构运动，调整前照灯的照射角度。
2.根据权利要求1所述的自适应弯道辅助照明方法，其特征在于所述B步骤中，控制器首先将图像转变成只含亮度信息的灰度图，然后检测灰度图中各部分的亮度变化，并将亮度突变的边缘设定为道路边界。
3.根据权利要求1所述的自适应弯道辅助照明方法，其特征在于所述B步骤中，控制器首先将图像转变成只含亮度信息的灰度图，然后检测灰度图中各部分的亮度变化，并将亮度延续且与其两侧亮度有明显不同的条状部分设定为车道标线。
4.根据权利要求1所述的自适应弯道辅助照明方法，其特征在于所述D步骤中，前照灯所需的照射角度其中X为车辆的照程要求距
离，L为车头到弯道起始的距离，R为弯道半径，角A为车灯所需转动的角度。
5.根据权利要求1所述的自适应弯道辅助照明方法所应用的装置，其特征在于包括控制器、前照灯、用于获取车辆前方道路图像的摄像头及用于调整前照灯照射角度的执行机构，所述控制器接收摄像头获取的图像，并根据该图像来控制执行机构的动作。
6.根据权利要求5所述的自适应弯道辅助照明方法所应用的装置，其特征在于所述摄像头设置在车辆前部的中间位置。
7.根据权利要求5或6所述的自适应弯道辅助照明方法所应用的装置，其特征在于所述执行机构包括一个步进电机和一个用于固定前照灯的垂直转轴，所述步进电机通过传动机构带动所述转轴转动。
8.根据权利要求7所述的自适应弯道辅助照明方法所应用的装置，其特征在于还包括一个设置在转轴上的角度传感器，所述角度传感器与控制器连接。
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