CN102826038A - 可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯，包括灯罩，其特征在于，灯罩内设置有由多个LED灯组成的LED灯阵列，LED灯阵列上方的灯罩上设置有摄像头，所述摄像头双向信号连接一个CPU估算单元，该CPU估算单元输出信号连接一个LED灯控制单元，LED灯控制单元的输出连接LED灯阵列中的各LED灯。

Description

可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯

技术领域

本发明涉及一种汽车大灯。 

背景技术

在下雨（雪）天的夜晚开车时，一方面需要高照度提高能见度，另一方面，高照度使离车较近的雨滴（雪花）收到强烈照射而造成强反光则又严重影响了能见度。现有的汽车大灯不能解决以上问题，从而给雨雪天夜间行车带来安全隐患。 

发明内容

本发明针对普通汽车大灯雨雪天夜间行车影响能见度的问题，提供了一种既保持一定的光照强度，又不会引起雨雪强反射，提高雨雪天夜晚驾驶安全性的智能主动式汽车大灯。 

为达到以上目的，本发明是采取如下技术放案予以实现的： 

一种可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯，包括灯罩，其特征在于，灯罩内设置有由多个LED灯组成的LED灯阵列，LED灯阵列上方的灯罩上设置有摄像头，所述摄像头双向信号连接一个CPU估算单元，该CPU估算单元输出信号连接一个LED灯控制单元，LED灯控制单元的输出连接LED灯阵列中的各LED灯。 

上述方案中，所述的LED灯阵列中每个LED灯都带有一个抛物反射面，发出呈直线的光束。 

所述的可提高雨所述的LED灯控制单元包括多个恒定电流驱动电路，在该驱动电路中设有恒流二极管，其输入端通过一个普通二极管连接CPU估算单元输出的控制信号，输出端连接LED灯负端，LED灯正端连接直流驱动电源Vc。 

本发明使用高帧率摄像头采集距离汽车5米范围内的雨滴（雪花）图像，在CPU单元中采用线性函数预测算法，判断降雨/雪的方向和速度，预测下一个时间点雨滴（雪花）颗粒所在的位置，关闭LED灯阵列中相应的LED灯以减少直接反射。因为只有距离汽车较近（大约5米范围）的雨雪颗粒才会产 生较强的反射光。因此并不需要跟踪所有的颗粒，只需跟踪较大直径的颗粒。最终能够达到既保持一定的光照强度，又不会引起强反射，提高雨雪天气夜晚驾驶的安全性。 

附图说明

以下结合附图及具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明。 

图1为本发明主动式汽车大灯的外观示意图。其中a图为汽车前面图；b图为a图中车灯的正面示意图。 

图2为图1b中的LED单元构造（两个相邻的LED单元）。 

图3为本发明主动式汽车大灯的电路原理框图。 

图1~图3中：1、LED灯阵列；2、LED单元；3、灯罩；4、摄像头；5、抛物反射面；6、光束；7、CPU单元；8、LED灯控制单元；9、雨滴（雪花）。 

图4为图3中LED灯控制单元8中单个LED灯控制电路原理图。 

具体实施方式

参考图1、图2，一种可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯，包括灯罩3，灯罩内设置有由多个LED单元2组成的LED灯阵列1，LED灯阵列上方的灯罩上设置有高帧率(120Hz)摄像头4。LED灯阵列中每个LED单元2都由一个抛物反射面5和置于该抛物反射面焦点的LED灯组成。每个LED灯泡发出的都是窄光束，由于高反光材料抛物反射面5的限制，发出的光束6呈直线。 

参见图3，摄像头4双向信号连接一个CPU估算单元7(可采用通用数字信号处理器，如TI公司T500系列)，该CPU估算单元输出信号连接一个LED灯控制单元8，LED灯控制单元的输出连接LED灯阵列1中的各LED灯。 

LED灯阵列中各LED灯的开启和关闭由LED灯控制单元控制（根据CPU估算单元7的数据处理结果）。在CPU估算单元7数据处理过程，LED灯泡全部开启，摄像头4在相同的时间间隔（10-40ms）连续采集距离汽车5米范围内的雨滴（雪花）图像。 

如表1所示，图像采集过程，速度估算（数据处理）过程和LED灯光控制过程中2~3个过程组合，形成4个先后独立的进程并行运行，但相互落后一定的时间差（图像采集过程）。 

表1 

进程

过程

过程

过程

过程

过程

过程

1

图像采集

数据处理

2

图像采集

数据处理

控制LED

3

图像采集

数据处理

控制LED

4

图像采集

数据处理

控制LED

图像采集后将图像送入CPU估算单元进行数据处理。对每一帧进行基于阈值的图像分割法，输入图像f到输出图像g的如下变换： 

$g(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& f(i,j)\&GreaterEqual;T\\ 0& f(i,j)<T\end{array}\right.$

得到雨滴（雪花）区域和面积，根据前后2帧的对比，对各个雨滴的运动速度大小和方向进行线性拟合（假设雨滴做线性运动），数据处理阶段只需不到200ms。线性拟合的公式如下： 

x₂=x₁+vdcosθ 

y₂=y₂+vdsinθ 

其中x_i，y_i(i＝1,2)是雨滴（雪花）的坐标，1表示前一帧，2表示后一帧，d是同一个雨滴（雪花）在两帧之间的距离。通过上面的公式算出速度的大小v和速度的方向θ。数据处理过程结束后，CPU得到该雨滴（雪花）的运动速度及方向，估计下一个时间间隔该雨滴的坐标，通过LED灯控制单元8关闭LED灯阵列中可能照射到该坐标的相应LED灯泡，降低该雨滴的强反射。 

参见图4，LED灯控制单元8中的单个LED灯控制电路包括普通二极管D1，恒流二极管D2，其中，D1的负端连接控制信号Vo，D1的负端连接D2的输入端，D2的输出端连接LED灯负端，LED灯正端连接直流驱动电源Vc。 

该控制电路的工作原理是：当D1反向端输入的Vo为低电平时，与D1正向端连接的D2关断，LED熄灭；当D1反向端的Vo为高电平时，D2导通输出一个大电流，使与其输出端连接的LED点亮。 

Claims (3)

1.一种可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯，包括灯罩，其特征在于，灯罩内设置有由多个LED灯组成的LED灯阵列，LED灯阵列上方的灯罩上设置有摄像头，所述摄像头与一个CPU估算单元双向信号连接，该CPU估算单元输出信号连接一个LED灯控制单元，LED灯控制单元的输出连接LED灯阵列中的各个LED灯。

2.如权利要求1所述的可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯，其特征在于，所述的LED灯阵列中每个LED灯都带有一个抛物反射面，发出呈直线的光束。

3.如权利要求1所述的可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯，其特征在于，所述的LED灯控制单元包括多个恒定电流驱动电路，在该驱动电路中设有恒流二极管，其输入端通过一个普通二极管连接CPU估算单元输出的控制信号，输出端连接LED灯阵列中的一个LED灯负端，LED灯正端连接直流驱动电源Vc。

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