CN102745139A

CN102745139A - 一种车辆夜间驾驶辅助系统

Info

Publication number: CN102745139A
Application number: CN2012102572152A
Authority: CN
Inventors: 陶军
Original assignee: SUZHOU INDUSTRIAL PARK SEVEN STAR ELECTRONICS CO LTD
Current assignee: SUZHOU INDUSTRIAL PARK SEVEN STAR ELECTRONICS CO LTD
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明涉及一种车辆夜间驾驶辅助系统，该系统利用辅助近红外光源提高道路的红外照明条件，并通过多个近红外照明和成像波长的自动切换实现近红外清晰成像，避免相对行驶车辆会车时光线的相互干扰，提高车辆驾驶的安全性。

Description

一种车辆夜间驾驶辅助系统

技术领域

本发明属于近红外成像技术领域，具体涉及一种车辆夜间驾驶辅助系统。

背景技术

在公路交通中，黄昏和夜间行驶时发生事故的风险远远高于日间行驶。虽然夜间公路上的车流比白天少得多，平均交通密度在夜间降低到了15%左右，但夜间发生重大交通事故的几率却比白天高出一倍，而且1/3以上的重大交通事故发生在夜间。对夜间驾驶造成影响的重要因素包括：人类视觉在低光照条件下的弱化；道路照明条件；车辆灯光条件；会车过程中复杂的照明条件变化等。人类视觉在低光照条件下的弱化问题，通常通过在交通法规中严格对驾驶者的视力条件予以限定来解决。道路照明条件由道路设施条件决定，通常也以法律法规的形式提出要求。车辆灯光条件改善的思路是强化车灯的照明能力，从而引入了远光灯、随转向自动调节照明角度等车灯控制技术，运用了二极管照明灯、高亮度氙气灯等新型电光源。简单提高车辆照明能力在一定程度上缓解了对驾驶者的安全压力，但是带来的副作用是相向行进的车辆、行人受到强光照射易产生短暂的视觉弱化。

针对夜间会车过程中复杂的照明条件变化给道路安全带来的隐患，出现了多种技术措施。其中代表性的技术有二类：一是利用红外热成像技术的夜间驾驶辅助系统，二是利用近红外成像的夜间驾驶辅助系统。其中第一种方案具有不受道路及车辆照明条件的影响、成像作用距离远等特点，不足是装置复杂、成本高。第二种方案易于实现、成本低，但是需要采用近红外照明光源，装备有相同系统的车辆在相向行驶时,照明光源波长相同，会对同样的成像系统产生干扰。本系统利用近红外成像的夜间驾驶辅助系统，在保持低成本特点的基础上，克服同类系统的相互干扰问题。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种车辆夜间驾驶辅助系统。

实现本发明目的的技术方案是：一种车辆夜间驾驶辅助系统，该系统利用辅助近红外光源提高道路的红外照明条件，并通过多个近红外照明和成像波长的自动切换实现近红外清晰成像，避免相对行驶车辆会车时光线的相互干扰，提高车辆驾驶的安全性，该系统包括：

可变波长近红外照明模块，配合波长可变换的近红外成像系统，变换照明光源，可以在相向行驶的车辆上选择不同的照明波长，免除受到相向行驶的车辆照明光源的干扰；

带波长选择的超焦距近红外成像光学模块，收集反射能量在CCD表面成像，利用超焦距作用在较大的范围内获得清晰图像，利用波长选择滤光片，选择与照明系统相同的成像波长，只允许所选择的波长通过成像系统入射到CCD表面；

与ECU联动的近红外成像及信号处理模块，由与ECU联动的近红外成像及信号处理系统完成带波长选择的超焦距近红外成像光学模块中的波长选择。

作为本发明的进一步改进，利用红外玻璃HWB800在800nm以下的全截止、800nm以上的高透过特性，在其上镀制中心波长为850nm，880nm和950nm、通带宽度20nm、峰值透过率高于90%、截止深度优于0.5%的带通滤光片。

作为本发明的进一步改进，在利用单幅图像判定波长切换时机的过程中，选择随机阈值方法，通过每个系统波长切换判定阈值的差异设置，使相会车辆波长切换的时机产生差异，从而避免两个系统同时执行波长切换造成的波长竞争。

作为本发明的进一步改进，按照距离车辆180m的范围内实现对目标的有效照明和成像，最远处照明区宽度为15m计算，成像光学系统的水平视角为12°。

作为本发明的进一步改进，所述与ECU联动的近红外成像及信号处理模块执行下列步骤：

（1）车辆在启动近红外照明系统时，将通过电子控制单元ECU随机选择一个照明和成像波长；

（2）当两个装备有同样系统的车辆相向行驶，并产生相互干扰时,车辆将随机选择另外一个照明和成像波长，直至干扰消除。

本发明利用多波长快速自动切换以及随机阈值设定方法，重点解决了同类系统之间的相互干扰，以及波长切换过程中的波长竞争现象。

本发明的有益效果在于：

（1）本方法易于实现，可以保证系统在保持低成本的基础上，克服已有系统的不足，为夜间驾驶安全性提供有效的保障；

（2）随机选择的波长有助于降低相会车辆使用同一波长的几率,即降低干扰发生的几率；同时，通过平均使用各个波长有助于提高照明光源的使用寿命；

（3）通过每个系统波长切换判定阈值的差异设置，使相会车辆波长切换的时机产生差异，从而避免两个系统同时执行波长切换造成的波长竞争；

（4）设置模拟的远光与近光切换效果，防止近处目标受光照过强、信号处理系统电子增益过高导致的高亮度信号溢出。

附图说明

图1是本发明实施例1多波长自动切换近红外成像夜间驾驶辅助系统结构示意图。

图2是本发明实施例1阈值设定范围。

具体实施方式

下面结合附图和实施例做进一步说明。

图1所示一种车辆夜间驾驶辅助系统，该系统利用辅助近红外光源提高道路的红外照明条件，并通过多个近红外照明和成像波长的自动切换实现近红外清晰成像，避免相对行驶车辆会车时光线的相互干扰，提高车辆驾驶的安全性，该系统包括：

系统工作过程如下：当汽车遇到会车或者道路照明条件不佳时，车辆夜间驾驶辅助系统自动点亮照明系统3个波长的近红外发光二极管(中心波长分别为850nm，880nm，940nm等)之一，被照明物体(包括汽车、路面、障碍物、人员等)反射回来的光进入带波长选择滤光片的超焦距近红外成像光学系统，然后经过近红外CCD探测器检测信号，并通过对信号的处理，把场景在屏幕上显示或给予驾驶员相关信息的提示。若发现成像不清晰或者对比度下降，说明对方车辆的照明有影响(波长一致或接近)，系统将通过ECU自动变换近红外照明系统的照明波长，采用另外一组波长的红外发光二极管,同时变换使用对应的超焦距红外成像光学系统的滤光片，以阻隔相向光源的干扰，从而实现驾驶员视线内场景的清晰成像。

图2是本发明实施例1阈值设定范围。消除波长竞争现象更为有效的手段是使用合理的波长切换策略，在利用单幅图像判定波长切换时机的过程中，选择随机阈值方法。判定相向车辆之间出现干扰的主要依据是强背景光在图像中出现强光斑，或者对比度突然降低，可以利用单幅图像数据处理实现判定.在判定时，需要设定光强或者对比度的阈值判据，即当统计直方图中光强超过阈值、或者对比度低于阈值,则判定出现干扰。随机阈值设定的目的是通过每个系统波长切换判定阈值的差异设置，使相会车辆波长切换的时机产生差异，从而避免两个系统同时执行波长切换造成的波长竞争。随机阈值的设定原则除了随机性，阈值随机值应当位于一个预设的范围，以防止波长切换迟钝或者过于敏感，利用光强判据或者对比度判据的阈值选择如图2所示。

Claims

1. 一种车辆夜间驾驶辅助系统，其特征是，该系统包括：

2. 2.根据权利要求1所述的一种车辆夜间驾驶辅助系统，其特征是，利用红外玻璃HWB800在800nm以下的全截止、800nm以上的高透过特性，在其上镀制中心波长为850nm，880nm和950nm、通带宽度20nm、峰值透过率高于90%、截止深度优于0.5%的带通滤光片。

3. 根据权利要求1所述的一种车辆夜间驾驶辅助系统，其特征是，按照距离车辆180 m的范围内实现对目标的有效照明和成像，最远处照明区宽度为15m计算，成像光学系统的水平视角为12°。

4. 根据权利要求1所述的一种车辆夜间驾驶辅助系统，其特征是，由于近红外成像是可见光照明的辅助手段，将系统的超焦距设定在20 m左右，前后清晰成像距离为10~200 m。

5. 根据权利要求1所述的一种车辆夜间驾驶辅助系统，其特征是，在利用单幅图像判定波长切换时机的过程中，选择随机阈值方法，通过每个系统波长切换判定阈值的差异设置，使相会车辆波长切换的时机产生差异来避免两个系统同时执行波长切换造成的波长竞争。

6. 根据权利要求1或2所述的一种可调带通滤波器系统，其特征是，所述与ECU联动的近红外成像及信号处理模块执行下列步骤：

（2）当两个装备有同样系统的车辆相向行驶，并产生相互干扰时，车辆将随机选择另外一个照明和成像波长，直至干扰消除。

7. 根据权利要求1所述的一种可调带通滤波器系统，其特征是，所述步骤（2）中设置模拟的远光与近光切换效果。