CN103434448B - 一种消除车柱盲区系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除车柱盲区系统及其使用方法，其系统包括电源管理模块11、图像采集模块12、位置检测模块13、处理中心模块14、图像显示模块15和盲区探测模块16。本发明通过采用数字图像处理和投影技术来智能消除汽车车柱盲区，不仅技术可靠，改造成本不高，而且可以智能、有效地实时检测到盲区的画面，及时给驾驶者提供实时信息，使汽车车柱实现“透明化”。

Description

一种消除车柱盲区系统及其使用方法

技术领域：

本发明属于汽车安全驾驶领域中消除车柱盲区的数字图像处理技术，具体说是一种消除车柱盲区系统及其使用方法。

背景技术：

随着社会的高速发展和人们生活水平的不断提高，汽车已经成了一种非常普遍的交通工具，因此汽车安全问题也逐渐受到人们的高度关注。在汽车生产过程中，为了支撑汽车车顶，需要在汽车和车顶之间设置汽车车柱，并且为了达到汽车的安全要求，需要将汽车车柱造得非常粗大，这样就增加了汽车的安全性。但是由于汽车车柱的存在，它会给汽车驾驶者带来一定的盲区，这样在车辆行驶过程中就很容易发生碰撞事故，给驾驶者带来一定的安全隐患，同时也对路人的安全形成威胁。美国运输部在一份调查报告中列举了1994年发生的198000起事故中，有36400起事故是由于盲区引起的。这些事故造成36人死亡，800人致残，给行业带来2.5亿美元的损失。据统计，在中国由于盲区造成的交通事故约占30％，在美国约占20％，并且在高速公路上因变换车道所发生的交通事故中有70％是由于盲区造成的。由此可见，汽车车柱盲区的存在是影响安全行驶的一个非常严重的问题。如何在不影响汽车安全结构的情况下，又能有效保证汽车的行驶安全，就需要采取一些必要措施来消除车柱盲区。

在现在的技术条件下，已经采取了很多方法来改变这一状况，但是效果都不是很理想。例如：提高材料的强度，这不仅会增加生产成本，而且也不能从根本上消除汽车车柱的存在，只能减小汽车车柱带来的盲区；还有采用“掏空”技术，采用把三角形的钢铁填充在树脂玻璃中的方法，做成通透形式，这样会使汽车车柱的刚度减小，给汽车安全带来隐患；再者加装广角后视镜，将一个小圆镜安装在左右后视镜的边缘，能够很大程度减小后视镜的死角，这种方法最简单、最方便，但是它只能消除部分盲区，不能彻底解决这一问题。因此提出一种智能、有效、可靠的消除汽车车柱盲区的方法是十分必要的。

发明内容：

本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种应用数字图像处理技术来有效消除车柱盲区的系统及其使用方法，能够智能、有效地消除汽车车柱盲区，使其实现“透明化”。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种消除车柱盲区系统，包括电源管理模块11、图像采集模块12、位置检测模块13、中心处理模块14、图像显示模块15和盲区探测模块16；

所述的电源模块11用于给整个系统供电；

所述的图像采集模块12是由一组摄像头组成，用于采集车外盲区的情况图像，并将所采集的图像信息输入给中心处理模块14；

所述的位置检测模块13包括一个位置传感器和一个重力传感器，用于实时检测驾驶者的位置状态，并将所采集的位置信息输入给中心处理模块14；

所述的中心处理模块14根据所述的图像采集模块12和所述的位置检测模块13提供的信息进行处理，并实时地将盲区情况信息送到图像显示模块15；

所述的图像显示模块15用于接收并显示来自中心处理模块14提供的盲区实时图像信息；

所述的盲区探测模块16用于实时的探测相应车柱盲区的行人情况信息。

一种消除车柱盲区系统的使用方法，其具体内容包括如下步骤：

第一步，对电源管理模块11进行设置：

将消除车柱盲区系统与汽车点火系统21相连，在汽车启动时，汽车点火系统也会控制车载电源22给整个消除车柱盲区系统供电，使该系统立即开启；

第二步，对图像采集模块12进行设置：

图像采集模块12由一组摄像头组成，在汽车左右两侧的后视镜前后各安装若干个摄像头；其中两个负责对汽车A柱61的盲区进行图像采集，两个负责对汽车B柱62和C柱63盲区进行图像采集；

第三步，对位置检测模块13进行设置：

位置检测模块包括一个位置传感器a24和一个重力传感器25，位置传感器a24和重力传感器25均安装在驾驶员的座椅下面，通过测量座椅的前后移动来检测出驾驶者的前后位置，利用安装在座椅中的重力传感器25，将此时驾驶者的重心位置实时检测出来，由此得到驾驶者的位置信息；

第四步，对处理中心模块14进行设置：

根据驾驶者位置的变化相应地改变系统功能，实现实时显示路况盲区图像210，所述的盲区是指汽车车柱带来的盲区；在驾驶者位置变化时，盲区覆盖区域也随之改变。

a.对驾驶者视点位置26进行定位：在位置检测模块13中得到驾驶者位置状态信息，根据实际观测，驾驶者的上半身高度差别不大，因而选择一个适中的高度值，并且将其正对汽车方向盘的中央，这样就能得到驾驶者视点的大概位置26；

b.确定车柱盲区区域27：首先，预先储存一幅与采集图像同大小的图像，根据光是沿直线传播的性质，在该图像中建立驾驶者视点位置26与车柱盲区区域27的映射关系；而后，由驾驶者视点位置26来确定此时各车柱的第一盲区区域67、第二盲区区域68和第三盲区区域69，由检测得知各车柱盲区区域27的角度范围如下，以驾驶者为中心点向外辐射，左A柱11°；左B柱25°；左C柱5°；右A柱5°；右B柱8°；右C柱5°；最后，获得盲区区域27的边界坐标点28；

c.得到盲区图像210：由获取的边界坐标点28信息在采集到的车外路况图像上选取区域图像29，而后将盲区图像210进行分割和提取；

第五步，对图像显示模块15进行设置：

此模块设计方案的关键是投影机211和屏幕212的选取设置。由于汽车行驶时会产生剧烈晃动，亮度也会发生很大变化，所以选用的投影机211要满足画面稳定、质量好、亮度高的要求，以使驾驶者能清晰地看到投影图像。

在图像显示模块15中选用的DLP投影机66以DMD(DigitalMicromirrorDevice)数字微镜55作为成像器件,采用的是一种反射式投影技术；系统中的屏幕212是定制的OLED显示屏，它的大小与相应的车柱内侧尺寸相同，并将其覆盖在车柱内侧；

第六步，对盲区探测模块16进行设置：

盲区探测模块实现了对车柱盲区区域67、区域68和区域69内行人的探测功能；首先，将一个位置传感器213与汽车方向杆610相连；再者在汽车A柱61和C柱63的外侧分别安装超声波传感器214，对车柱第一盲区区域67、第二盲区区域68和第三盲区区域69内的物体进行实时探测；在探测到有人时，驾驶室中的报警装置215启动，提醒驾驶者。

本发明的一种消除车柱盲区系统工作过程：

首先，通过汽车的点火系统21来启动整个系统，车载电源22对系统供电；系统开启后，车外的摄像头23对车外路况进行实时图像采集，驾驶者座位上的传感器24、25对驾驶者位置进行检测；然后将采集的图像信息和检测到的驾驶着位置信息同时送到系统中心处理模块14，经该模块14处理得到驾驶者视点位置26，确定此时的各汽车车柱盲区区域27，应用盲区区域的坐标28信息在采集到的图像中得到对应的盲区图像210；最后将盲区图像经投影机211显示到车柱内侧的OLED显示屏212上；在系统开启后，根据汽车的行驶方向，安装在车外的超声波传感器214也会立即对相应盲区区域27进行探测，发现有人时会报警。

本发明中提出了一种消除车柱盲区系统及其使用方法，不仅技术可靠，改造成本不高，而且可以智能、有效地实时检测到盲区的画面，及时给驾驶者提供实时信息，使汽车车柱实现“透明化”，具有较强的可行性，本发明的上述特点使消除车柱盲区方法具有很好的发展前景。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种消除车柱盲区的系统及其方法与现有技术相比，具有的有益效果是：

a.通过传感器的检测对驾驶者的视点进行实时定位，使车柱内侧液晶屏幕上显示的盲区图像随着驾驶员的视点变化而变化；

b.在汽车方向杆上连接位置传感器，通过对汽车驾驶方向进行检测来决定启动相应的超声波传感器探测车柱盲区中的行人，实现了系统的“自动化”和“智能化”；

c.将定制的OLED显示屏覆盖到相应的汽车车柱内侧，使驾驶者能够通过观察车柱内侧屏幕就能看到车柱盲区的真实路况图像，实现了动态无缝连接，使汽车车柱“透明化”；

d.该系统选取的DLP投影机，体积小、实时性好、画面质量高、适应性强，并且易于维护，使用寿命长；

e.本发明实现了汽车车柱的“透明化”，提供给驾驶员近乎真实自然的视觉感，完全消除汽车车柱视障，方便驾驶者对盲区路况的实时观察，使得汽车驾驶的安全性和舒适度得以大大提高。

附图说明：

图1是一种消除车柱盲区系统的结构图；

其中：11.电源管理模块；12.图像采集模块；13.位置检测模块；14.处理中心模块；15.图像显示模块；16.盲区探测模块；

图2是一种消除车柱盲区系统的流程图；

其中：21.点火系统；22.车载电源；23.车外摄像头；24.位置传感器a；25.重力传感器；26.驾驶者视点位置；27.确定盲区区域；28.获得相关坐标；29.选取区域图像；210.盲区图像；211.投影机；212屏幕；213.位置传感器b；214.超声波传感器；215.报警装置；

图3是驾驶者视点检测图；

图4是摄像头图像采集范围示意图；

其中：41.向后摄像头的采集范围；42.向前摄像头的采集范围；

图5是DLP投影机原理图；

其中：51.光源；52.聚光镜；53.色轮；54.整形镜；55.DMD；56.镜头；57.反光板；58.屏幕；

图6是一种消除车柱盲区系统设计方案图；

其中：61.汽车A柱；62.汽车B柱；63.汽车C柱；64.向后摄像头；65.向前摄像头；66.DLP投影机；67.A柱第一盲区；68.B柱第二盲区；69.C柱第三盲区；610.方向杆。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种消除车柱盲区系统，该系统中包括电源管理模块11、图像采集模块12、位置检测模块13、中心处理模块14、图像显示模块15和盲区探测模块16；

一种消除车柱盲区系统的使用方法，下面结合图2～图6所示，详细说明该方法的具体步骤一：

第一步，对电源管理模块11进行设置：

该模块包括汽车点火系统21、车载电源22两部分，将该系统与汽车点火系统21相连；在汽车启动时，汽车的点火系统21通过控制车载电源22给整个系统供电，使该系统立即开启。

第二步，对图像采集模块12进行设置：

图像采集模块12是由一组摄像头组成，由于受到汽车行驶环境的影响，车外路况的明暗变幻不定，为了得到清晰广阔的车外路况图像，因此选用红外夜视CCD鱼眼摄像头向后64和向前65对车外路况进行图像采集；该模块只包括对路况图像采集的车外摄像头23，选用一组摄像头，汽车左右两侧各若干个摄像头，为了不影响汽车的安全结构，将多个摄像头分别安装在汽车两侧后视镜的前后，一个朝后64负责对汽车B柱62和C柱63盲区进行图像采集，另一个朝前65负责对汽车A柱61的盲区进行图像采集，如图6中所示。在系统启动后，通过固定在车外的摄像头23对车外路况进行实时图像采集，采集范围如图4所示，朝后摄像头64的摄像范围为41，朝前摄像头的摄像范围为42。

第三步，对位置检测模块13进行设置：

该模块包括位置传感器a24和重力传感器25两部分。如图3所示，将位置传感器a24安装在座位下，在驾驶者下方的座位中安装重力传感器25。该模块设计方案的主要目的是通过实时安装在座椅上的传感器来实时检测驾驶者的位置状态，为下一步的视点位置确定做好准备。

首先运用安装在座椅下的位置传感器a24对驾驶者的前后位置进行检测，而后座椅中的重力传感器25对驾驶者的重心位置进行检测，将此时驾驶者的重心位置实时检测出来，由此可以判断出驾驶者的上半身状态，得到此时驾驶者的位置状态信息。

第四步，对处理中心模块14进行设置：

该模块包括驾驶者视点位置26、确定盲区区域27、获得相关坐标28、选取区域图像29和盲区图像210五部分，此模块是整个系统的关键所在。因为DSP处理能力强、可编程、稳定可靠，所以模块中应用DSP技术对信息进行实时处理。该模块设计方案的主要目的是通过实时定位驾驶者视点位置26来确定驾驶者的盲区区域27，并实现显示的盲区图像210可以根据驾驶员视点位置26的变化而相应改变的系统功能；

a.对驾驶者视点位置26进行定位。由于驾驶者的上半身高度变化不大，在得知驾驶者位置的情况下，取一合适高度值，并正对方向盘的中央，可以很容易的知道此时的视点位置26，进而再确定这时的各车柱盲区27；

b.确定各车柱盲区区域27。首先，根据光的有关性质(光是沿直线传播的)，在一幅与采集图像同大小的图像中，建立驾驶者视点位置26与各车柱盲区27的映射关系；而后，由视点的位置26可以得到此时汽车车柱61、62、63的第一盲区区域67、第二盲区区域68和第三盲区区域69，由检测得知各车柱盲区区域27角度范围如下，以驾驶者为中心，左A柱11°；左B柱25°；左C柱5°；右A柱5°；右B柱8°；右C柱5°。如图中6所示。再从图像中得到这一区域的边界相关坐标点28位置信息；

c.得到盲区图像210。在采集到的车外路况图像上应用相应的坐标点28选取区域图像29；最后将盲区图像210从采集图像中进行分割和提取。

第五步，对图像显示模块15进行设置：

该模块包括投影机66、屏幕58两部分，具体安装方案如图6所示；由于汽车行驶时会产生剧烈晃动，亮度也会发生很大变化，所以选用的投影机211，其具有可靠性要高、画面要清晰等特点，而且它画面稳定、质量好、亮度高，可以使驾驶者清晰的看到投影图像，符合需求。此模块设计方案的关键是投影机211和屏幕212的选取设置。需要选用多个微型DLP投影机，并将其安装在各车柱61、62、63内侧的屏幕212下前端或汽车顶部；为了使镜头投出的画面正好投影在屏幕58上，需要在投影机211的镜头56后安装反光板57，并且可以对其进行调制来调动显示画面。这样最终使盲区图像210在经过相应的调制后被投影到屏幕58上显示出来，与人眼所能看到的车外图像实现完美连接，实现汽车车柱“透明化”。

本实施例中选用的DLP投影机66以DMD(DigitalMicromirrorDevice)数字微镜55作为成像器件,采用的是一种反射式投影技术；系统中的屏幕212是定制的OLED显示屏，它的大小与相应的车柱内侧尺寸相同，并将其覆盖在车柱内侧，这样就可以使第四步中得到的盲区图像210正好完全显示在汽车车柱上，与人眼所能看到的车外图像实现完美结合，使汽车车柱实现“透明化”。

DLP投影机66的工作原理如图5所示：光源51发射的光通过聚光镜52投射到一个由红、绿、蓝三色组成的色轮53上，工作时该轮高速运转，利用时分方案产生RGB三色光，再进一步经过整形镜54照射到镶有微镜面阵列的微芯片DMD55的表面，这些微镜面的转动速度高达每秒5000次，它们将入射光反射送到镜头56，最后经反光板57把画面投射到屏幕58上。

第六步，对盲区探测模块16进行设置：

此模块实现了自动实时的探测相应车柱盲区67、69中行人的功能，增加了汽车的行驶安全。首先，为了检测汽车行驶时的方向，需要将一个位置传感器b213与汽车方向杆610相连；再者在汽车A柱61和C柱63的外侧分别安装超声波传感器214，对车柱第一盲区67、第二盲区68和第三盲区69内的物体进行实时探测；此模块中安装一个巧妙的程序，只有在遇到行人时才会有反映；并且报警装置215采用蜂鸣器，将其安装在驾驶者身旁，当探测到行人时，蜂鸣器会启动提醒驾驶者，并且探测到的物体越近蜂鸣器发出的音调越高。在汽车左转时，汽车左侧A柱和右侧C柱上的超声波传感器对相应盲区进行探测；右转时，汽车右侧A柱和左侧C柱上的传感器对盲区内的物体进行探测。在探测到有人时，驾驶室中的报警装置215启动，会提醒驾驶者。

本发明消除车柱盲区方法的详细过程如下：

如图6所示，首先通过汽车的点火系统21控制车载电源22给该系统供电；系统启动后，车外摄像头23对路况图像进行时实采集，采集范围如图4所示；在位置检测模块13中，用位置传感器a24对驾驶者的座椅前后位置进行检测，重力传感器25对驾驶者的重心位置进行实时检测，如图3所示；将采集到的图像和检测到的驾驶者位置同时送到处理中心模块14中，经过相应处理就可得到此时的视点位置26，从而就可以知道此时的各车柱盲区27，如67、68、69所示，应用相关数字图像处理技术，在采集到的图像中得到盲区图像210；盲区图像210经由DLP投影机66在OLED显示屏212上显示，实现与车外图像的无缝连接，达到消除车柱盲区的目的；另外，在系统启动后，通过安装在方向杆610上的位置传感器b213对汽车行驶方向的检测，来启动相应的超声波传感器214对车柱第一盲区盲区67、第二盲区68和第三盲区69进行物体探测，有行人时会发出警报，提醒驾驶者。

Claims (2)

1.一种消除车柱盲区系统，其特征在于：该系统包括电源管理模块(11)、图像采集模块(12)、位置检测模块(13)、中心处理模块(14)、图像显示模块(15)和盲区探测模块(16)；

所述的电源模块(11)用于给整个系统供电；

所述的图像采集模块(12)是由一组摄像头组成，用于采集车外盲区的情况图像，并将所采集的图像信息输入给中心处理模块(14)；

所述的位置检测模块(13)包括一个位置传感器和一个重力传感器，用于实时检测驾驶者的位置状态，并将所采集的位置信息输入给中心处理模块(14)；

所述的中心处理模块(14)根据所述的图像采集模块(12)和所述的位置检测模块(13)提供的信息进行处理，并实时地将盲区情况信息送到图像显示模块(15)；

所述的图像显示模块(15)用于接收并显示来自中心处理模块(14)提供的盲区实时图像信息；

所述的盲区探测模块(16)用于实时的探测相应车柱盲区的行人情况信息。

2.根据权利要求1所述一种消除车柱盲区系统的使用方法，其特征在于：该方法具体内容包括如下步骤：

第一步，对电源管理模块(11)进行设置：

将消除车柱盲区系统与汽车点火系统(21)相连，在汽车启动时，汽车点火系统也会控制车载电源(22)给整个消除车柱盲区系统供电，使该系统立即开启；

第二步，对图像采集模块(12)进行设置：

图像采集模块(12)由一组摄像头组成，在汽车左右两侧的后视镜前后各安装若干个摄像头；其中两个负责对汽车A柱(61)的盲区进行图像采集，两个负责对汽车B柱(62)和C柱(63)盲区进行图像采集；

第三步，对位置检测模块(13)进行设置：

位置检测模块包括一个位置传感器(a24)和一个重力传感器(25)，位置传感器(a24)和重力传感器(25)均安装在驾驶员的座椅下面，通过测量座椅的前后移动来检测出驾驶者的前后位置，利用安装在座椅中的重力传感器(25)，将此时驾驶者的重心位置实时检测出来，由此得到驾驶者的位置信息；

第四步，对处理中心模块(14)进行设置：

根据驾驶者位置的变化相应地改变系统功能，实现实时显示路况盲区图像(210)，所述的盲区是指汽车车柱带来的盲区；在驾驶者位置变化时，盲区覆盖区域也随之改变；a.对驾驶者视点位置(26)进行定位：在位置检测模块(13)中得到驾驶者位置状态信息，根据实际观测，驾驶者的上半身高度差别不大，因而选择一个适中的高度值，并且将其正对汽车方向盘的中央，这样就能得到驾驶者视点位置(26)；

b.确定车柱盲区区域(27)：首先，预先储存一幅与采集图像同大小的图像，根据光是沿直线传播的性质，在该图像中建立驾驶者视点位置(26)与车柱盲区区域(27)的映射关系；而后，由驾驶者视点位置(26)来确定此时各车柱的第一盲区区域(67)、第二盲区区域(68)和第三盲区区域(69)，由检测得知各车柱盲区区域(27)的角度范围如下，以驾驶者为中心点向外辐射，左A柱11°；左B柱25°；左C柱5°；右A柱5°；右B柱8°；右C柱5°；最后，获得盲区区域(27)的边界坐标点(28)；

c.得到盲区图像(210)：由获取的边界坐标点(28)信息在采集到的车外路况图像上选取区域图像(29)，而后将盲区图像(210)进行分割和提取；

第五步，对图像显示模块(15)进行设置：

在图像显示模块(15)中选用的DLP投影机(66)以DMD(DigitalMicromirrorDevice)数字微镜(55)作为成像器件,采用的是一种反射式投影技术；系统中的屏幕(212)是定制的OLED显示屏，它的大小与相应的车柱内侧尺寸相同，并将其覆盖在车柱内侧；

第六步，对盲区探测模块(16)进行设置：

盲区探测模块实现了对车柱第一盲区区域(67)、第二盲区区域(68)和第三盲区区域(69)内行人的探测功能；首先，将一个位置传感器(213)与汽车方向杆(610)相连；再者在汽车A柱(61)和C柱(63)的外侧分别安装超声波传感器(214)，对车柱第一盲区区域(67)、第二盲区区域(68)和第三盲区区域(69)内的物体进行实时探测；在探测到有人时，驾驶室中的报警装置(215)启动，提醒驾驶者。