CN107284355B - 一种安全车门开启处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全车门开启处理方法及系统，当汽车在路边停车时，若车内驾驶员及乘客要开启车门上下车时，车内中央处理器根据位于倒车镜及车后方保险杠上的四个摄像头检测到车后方是否有行人、非机动车及机动车，并根据行人、非机动车、机动车的距离，判断是否可以开启车门。中央处理器根据采集到的信息进行判断，若无行人、非机动车或机动车，或者行人、非机动车、机动车与此车距离较远，则可以开启车门；若有行人、非机动车、机动车，且距离较近时，则不能开启车门并向车内乘客发出提醒，避免车后方不断接近的行人、机动车与非机动车与开启的车门相撞，增加安全性，同时提高用户体验。

Description

一种安全车门开启处理方法及系统

技术领域

本发明属于汽车智能控制领域，具体涉及一种安全车门开启处理方法及系统。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，我国汽车保有量不断增加，汽车已大量进入家庭，成为人类生活和生产中非常重要的交通工具，然而也带来了很多交通事故，给我们的出行带来诸多不便。特别是当停止在路边的汽车突然打开车门时，过往的非机动车及机动车来不及躲避，从而发生交通事故，造成不必要的损失。而现有技术中，虽然有对车门安全开启提出控制方法，但此方法存在很大局限性。现有提出用雷达发射器检测后方车辆，但此方法存在很大局限性，不能准确判断后方较远距离存在的车辆，且计算误差较大，不能很好得对来往行人、车辆的距离、速度及加速度进行识别和计算，从而准确控制车门的安全开启，并且雷达成本较高，不利于在汽车上普及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种安全车门的开启处理方法及系统，用于防止汽车车门突然开启时，与后方的行人、非机动车或机动车相撞。

本发明采用以下技术方案：

一种安全车门开启处理方法，包括以下步骤：

步骤S101、车辆停止，车内人员扳动车门锁；

步骤S102、位于车身两侧的四个摄像头采集数据，分别判断汽车两侧是否有目标物体靠近；

步骤S103、若未检测到后方存在目标物体，则驾驶员或乘客可以直接打开车门；

步骤S104、若检测到后方存在目标物体，图像运算微处理器GPU通过计算，得出后方目标物体距离本车的距离和速度；

步骤S105、根据步骤S104对距离、速度的计算，判断后方目标物体是否在安全距离之外，若在安全距离之外，则执行步骤S103，若在安全距离之内，则控制车门自动锁止，乘员将无法打开车门，同时控制系统向车内乘客和驾驶员发出警报，提醒乘员后方有车辆靠近；

步骤S106、车内人员可通过自行判断，判断后方是否确实有目标物体靠近；

步骤S107、若后方确实有目标物体靠近，则驾驶员或乘客不做任何处理，摄像头继续对后方状况进行检测，若检测到后方已不存在快速靠近的目标物体，则控制器通过控制，使车门自动开启；

步骤S108、若通过步骤S107乘员自行判断出后方不存在危险的目标物体，则乘员可通过按动位于此侧车门内部的终止车门锁止及警报信号的按钮，使车门锁止关闭，车门自动开启。

进一步的，步骤S102中，所述目标物体包括机动车辆和非机动车，四个所述摄像头包括位于车身左侧倒车镜位置与保险杠左侧位置的两个摄像头和位于车身右侧倒车镜位置与保险杠右侧位置的两个摄像头，分别用于对汽车左右后方的机动车辆和/或非机动车进行检测，对所述非机动车的检测方法为：通过摄像头采集图像，首先对运动物体进行检测，检测到运动物体之后运用参考模板法判断是否存在人体，若存在人体，则将其标注出来，并认为后方有非机动车辆。

进一步的，判断人体速度，如果人体速度大于3m/s，则判定为非机动车，当所述非机动车距离本车的距离小于5m时，控制车门自动锁止并发出警报提醒。

进一步的，对所述机动车辆的检测方法为：对摄像头采集到的图像进行处理，通过基于颜色特征的车牌检测方法、基于场景分类及灰度跳变的检测方法、基于遗传学算法的车牌检测方法或基于小波变换的车牌定位方法判断是否存在车牌，若检测到车牌，则认为后方存在机动车。

进一步的，步骤S104中，在摄像头采集的每幅视频中检测所述目标物体并标注，得到目标物体在整个屏幕中所占的像素大小以及与整幅图片像素大小的比值，并对识别出的目标物体进行跟踪，记录其在每帧图片中所占像素大小及与整幅图片像素大小的比值，分别对各自标注的目标物体所占像素进行计算，得到目标物体距离本车距离以及目标物体的速度。

进一步的，所述目标物体距离本车保险杠处摄像头的距离为：

其中，L₁为目标物体距离保险杠处摄像头的距离，K₁为目标物体在位于保险杠处的摄像头采集到的图片中所占的像素比，K₂为目标物体在位于后视镜处的摄像头采集到的图片中所占的像素比，d为后视镜处的摄像头与位于保险杠处的摄像头之间的纵向距离。

一种安全车门开启系统，包括图像采集模块、检测模块、记录模块、判断模块、跟踪模块、图像运算微处理器GPU和执行模块；

所述检测模块用于接收所述图像采集模块采集的汽车后方视频图像并检测图像中是否存在目标物体；

所述记录模块用于对所述检测模块检测出的目标物体进行标注；所述判断模块用于判断所述记录模块标注的目标物体是否在舍弃区域内；

所述跟踪模块用于对所述记录模块标注的目标物体进行跟踪，记录其在每帧图像中所占像素大小及与整幅图像像素大小的比值；

所述图像运算微处理器GPU接收所述跟踪模块的信息，对标注的目标物体所占像素进行计算，得到目标物体距离本车的距离以及目标物体的速度；

所述执行模块接收所述图像运算微处理器GPU的信号，用于发出警报和控制车门开闭，

所述图像采集模块包括四个相同类型的摄像头，分别位于汽车倒车镜以及对称设置在汽车后保险杠处，与所述检测模块连接，所述摄像头还与设置在驾驶室内左右两侧的显示屏连接，所述汽车的每个车门上均设置有用于终止车门锁止及警报的按钮。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种安全车门开启处理方法，通过安装于车身两侧的四个摄像头实时监测车辆后方情况，在车内人员扳动车门锁时，根据摄像头监测的情况判断车辆后方是否有目标物体接近，当车辆后方有物体接近时，图像运算微处理器GPU通过计算，得出后方目标物体距离本车的距离和速度，锁住车门防止车门冒然打开，并在车内发出警报，从而可有效防止因车内人员开门时马虎大意而造成的交通意外事故。

进一步的，车内人员也可通过自行判断，判断后方是否确实有目标物体靠近，并通过车门处的按钮打开车门锁止关闭，使车门开启，防止发生紧急事情时，因车门被锁止而发生意外。

进一步的，四个所述摄像头包括位于车身左侧倒车镜位置与保险杠左侧位置的两个摄像头和位于车身右侧倒车镜位置与保险杠右侧位置的两个摄像头，分别用于汽车左后方和右后方的机动车辆和/或非机动车进行检测，四个摄像头分为左右两组，分别对车辆后方左侧和右侧的交通情况进行检测，并将检测到的信号通过GPU处理后，分别控制车辆左侧和右侧的车门是否锁止，这样分开检测与控制，防止车辆后方一侧有危险情况时，造成另一侧打不开的现象。

进一步的，采用人体识别、车牌识别技术，记录、判断、跟踪所采用的的技术都是基于现有的图像处理技术来完成的，具有简单、可靠、易行等特点，对非机动车的检测使用人体检测的方法，此方法通过对运动物体的识别之后再通过参考模板法等方法检测，通过设定速度阈值，当检测到的人体速度大于此阈值时，判断为非机动车，当速度小于此阈值时，判断为行人，此方法具有简单可靠等好处；对机动车的检测采用车牌识别的方法，国内车牌具有颜色和大小统一的特点，这种检测方法相对成熟可靠，并且可以很容易识别出机动车辆。

进一步的，采用一组图片中目标物体的像素比例不同计算目标物体的距离，此方法原理简单，且通过对目标物体的检测之后很容易得到所占像素大小，此方法可靠易行。

本发明还公开一种安全车门开启系统，包括图像采集模块、检测模块、记录模块、判断模块、跟踪模块、图像运算微处理器GPU和执行模块，通过检测模块、记录模块、判断模块和跟踪模块采集后方目标物体的数据信息并发送给图像运算微处理器GPU进行计算处理，判断汽车后方预设范围内是否存在危险目标物体，若有，则通过执行模块发出警报和控制车门锁死，使车内人员无法从车内开启车门，从而保证车门开启的安全性。

进一步的，在普通车辆倒车镜处安装的摄像头可替代普通反射镜式倒车镜，将摄像头采集到的图像通过屏幕显示在车内，供驾驶员观察外界环境状况，位于后方保险杠处的两个摄像头可替换倒车雷达，供驾驶员倒车使用；因此所采用的四个摄像头可用于多种用途，节约成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明摄像头安装位置示意图；

图2为本发明后视镜与后视镜位置安装图；

图3为本发明安全车门开启方法流程图；

图4为本发明两摄像头采集目标物体关系图；

图5为本发明测距方法流程图；

图6为本发明检测物体在每幅图片中所占像素比例示意图；

图7为本发明终止锁止信号及警报信号的按钮位置。

其中，1.左前摄像头；2.左后摄像头；3.右前摄像头；4.右后摄像头；5.左后视屏幕；6.右后视屏幕。

具体实施方式

本发明提供了一种安全车门的开启处理方法及系统，通过摄像头对后方车辆进行准确识别，并提供一种安全车门的开启处理方法及系统，用于防止汽车突然开启车门而造成后方行人及车辆来不及避让而发生的交通事故，增加汽车的安全性，同时提高用户体验。

请参阅图1，本发明安全车门开启系统具体包括：图像运算微处理器GPU和摄像头，所述摄像头分别位于汽车倒车镜位置处，包括左前摄像头1和右前摄像头3，以及对称设置在汽车后保险杠处，包括左后摄像头2和右后摄像头4。四个所述摄像头分别与所述图像运算微处理器GPU连接，通过四个摄像头对汽车后方的非机动车及机动车的识别，将图像信号传至图像运算微处理器GPU内，并将位于倒车镜处的摄像头采集到的图像显示在汽车内的屏幕上，供驾驶员查看车辆后方的交通情况，所述图像运算微处理器GPU通过计算，得到汽车后方所采集到的非机动车或机动车的距离、速度和加速度。

若车辆后方的非机动车或机动车距离本车距离较近，且当乘客或驾驶员想要打开车门时，GPU将车门门锁锁止，并产生报警，防止车门开启时与后方行驶的车辆相撞，发生事故。

优选的，请参阅图7，在每个车门上分别安装有终止此锁止信号及报警信号的按钮，防止GPU判断失误而引起车门打不开的情况。

优选的，四个所述摄像头为相同类型，便于GPU计算。

请参阅图2，取消车辆上用的平面镜式倒车镜，并分别在原倒车镜位置安装左前摄像头1和右前摄像头3，将摄像头采集到的图像传送到位于驾驶室内部的两个屏幕上，包括位于驾驶室左侧的左后视屏幕5和位于右侧的右后视屏幕6，用于驾驶员观察后方情况。

其中，对后方车辆检测主要通过对人体检测分辨出是非机动车，对车牌的检测分辨出是机动车。

请参阅图3，本发明公开了一种安全车门的开启处理方法，包括以下步骤：

步骤S101、车辆停止，乘客扳动车门锁，打开车门；

步骤S102、位于车身两侧的四个摄像头采集数据，分别判断汽车两侧是否有目标物体靠近，其中，目标物体包括机动车辆和/或非机动车；

具体的，位于车身左侧倒车镜位置与保险杠左侧位置的两个摄像头为一组对汽车左后方车辆进项检测，位于车身右侧倒车镜位置与保险杠右侧位置的两个摄像头为一组对汽车右后方车辆进行检测。

对后方非机动车辆的检测方法是：

通过摄像头采集图像，首先对运动物体进行检测，检测到运动物体之后运用参考模板法等方法判断是否存在人体，若存在人体，则将其标注出来，并认为后方有非机动车辆；

对后方机动车辆的检测方法是：

对摄像头采集到的图像进行处理，通过基于颜色特征的车牌检测方法、基于场景分类及灰度跳变的检测方法、基于遗传学算法的车牌检测方法、基于小波变换的车牌定位方法等方法判断是否存在车牌，若检测到车牌，则认为后方存在机动车。

步骤S103、若未检测到后方存在目标物体，则驾驶员或乘客可以直接打开车门；

步骤S104、图像运算微处理器GPU通过计算，得出后方目标物体距离本车的距离、速度；

步骤S105、通过对距离、速度的计算，判断后方目标物体是否在安全距离之外，若在安全距离之外，则执行步骤S103，驾驶员和乘客可以直接安全的打开车门；若在安全距离之内，则控制系统通过控制，使车门自动锁止，乘员将无法打开车门，同时控制系统向车内乘客和驾驶员发出警报，提醒乘员后方有车辆靠近；

步骤S106、乘员可通过自行判断，判断后方是否确实有目标物体靠近；

步骤S107、若后方确实有目标物体靠近，则驾驶员或乘客不做任何处理，摄像头继续对后方状况进行检测，若检测到后方已不存在快速靠近的目标物体，则控制器通过控制，使此车门自动开启；

步骤S108、若通过步骤S107乘员自行判断出后方不存在危险的目标物体，则乘员可通过按动位于此侧车门内部的终止车门锁止及警报信号的按钮，使车门锁止关闭，车门可自动开启。

请参阅图5，对目标物体的检测及距离的判断步骤如下：

图像采集模块S201：位于汽车两侧倒车镜处的两个摄像头以及后方保险杠处的两个摄像头被分为两组，分别对汽车左右两侧后方的图像进行采集，并显示在屏幕上。

其中位于左侧倒车镜处以及位于保险杠左侧的两个摄像头为一组，位于右侧倒车镜及位于保险杠右侧的两个摄像头为一组；

人体检测和车牌检测模块S202：在采集到的视频中，检测是否存在人体和车牌，并在各个摄像头采集到的图像中将其标注出来，同时可以计算出各个图像中人体和车牌的大小。

对人体的检测主要通过对运动物体的识别之后可以通过参考模板法等方法检测，对车牌的检测可以使用基于颜色特征的车牌检测方法、基于场景分类及灰度跳变的检测方法、基于遗传学算法的车牌检测方法、基于小波变换的车牌定位方法等；

记录模块S203：在每幅视频中检测出人体和车牌之后，将其自动标注出来，如图6所示为一对摄像头检测到的同一个物体并将其在整幅图片中标注出来，图中每个小网格代表一个像素，通过对检测到的目标物体的检测与标注，可以得到目标物体在整个屏幕中所占的像素大小以及与整幅图片像素大小的比值。在图6中第一个屏幕上检测到的目标物体所占的像素比值为2/63，第二个屏幕上检测到的目标物体所占的像素比值为8/63；

判断模块S204：在各个摄像头拍出的每帧视频中，若检测到的人体或车牌在图像边缘一定范围内，如图6所示，若检测到的目标物体在舍弃区域内，说明后方车辆距离本车横向距离较远，即使打开车门，也不会影响后方车辆行驶，此时应对这种识别出的车辆进行舍弃，不进行下面模块处理；

跟踪模块S205：在摄像头拍出的每帧图片中，应对识别出的每个车辆进行跟踪，记录其在每帧图片中所占像素大小及与整幅图片像素大小的比值；

计算模块S206：分别安装在汽车左右两侧的两对摄像头采集图像后，经过记录步骤、判断步骤及跟踪步骤后，分别对各自标注的物体所占像素进行计算，可得到目标体距离本车距离以及目标物体的速度；

执行模块S207：计算出目标物体各个参数之后，判断目标物体是否在安全距离之内，若在安全距离之内，则车门不能打开，并向乘客发出警报，提醒乘员后方存在危险车辆；若在安全距离之外，则车门可正常打开。

实施例

请参阅图4，一辆车设计出来之后，后视镜与保险杠之间的距离是确定的，即位于后视镜处的摄像头A与位于保险杠处的摄像头B的纵向距离d是已知的定值。

目标物体距离位于后视镜处的摄像头的距离用L₂表示，目标物体距离保险杠处的摄像头距离用L₁表示，则有：

L₂＝d+L₁。

目标物体大小为a，位于后视镜处的摄像头A采集到含有目标物体的整幅图片大小为b₂，位于保险杠处的摄像头B采集到含有目标物体的整幅图片大小为b₁，则目标物体在位于后视镜处的摄像头A采集到的图片中所占的像素比为：

目标物体在位于保险杠处的摄像头B采集到的图片中所占的像素比为：

由三角形相似关系可得则因此，可得L₁K₁＝L₂K₂，因此目标物体距离保险杠处摄像头的距离为：

由此可得到后方车辆距离本车的距离。然后根据两个较短时刻GPU计算得到的目标物体距离本车的距离再经GPU计算即可得到目标物体的速度。

根据国家法规规定，城市道路中电动车的最高速度不能超过20km/h，即5.5m/s，若对识别出的人体运动速度进行计算，若速度小于3m/s，则认为是行人，车门锁止系统不对此采集到的信号进行处理，若计算得到人体速度大于3m/s，则认为是非机动车。

在城市道路中，干燥的柏油和水泥路面上车轮的附着系数为0.7～0.8，潮湿的柏油和水泥路面上车轮的附着系数为0.45～0.55，为了使车辆车门安全打开且不会对后方电动车的行驶造成影响，取最低附着系数为0.45。则后方电动车的制动距离为：

考虑到电动车驾驶员采取制动时有一段反应时间同时制动器发挥到最大制动效果也需要一段过程，因此选取后方车辆与此车的安全距离为5m，即后方车辆距离此车的距离小于5m时，则乘员想要打开车门，控制系统会采取锁止车门的措施，并发出警报提醒。

同时，若摄像头通过检测，检测到汽车车牌时，则说明后方有机动车辆，通过前后一对摄像头在相距很短时刻对此车牌信号进行检测并输入到GPU中进行计算，可以计算得到后方机动车距离本车的距离以及后方车辆的速度，因为机动车辆速度较快且加速度较大，只要检测到后方车辆有一定速度，为防止交通事故的发生，此时车内成员都将不能直接打开车门，且控制系统发出警报，直至后方危险车辆离开或者通过乘员判断后方是否确实有危险车辆，如果没有危险车辆，则车内乘员可通过按动位于车门处的终止锁止信号和报警信号的按钮，从而安全打开车门。

本发明所述一种安全车门的开启处理方法和系统，采用位于倒车镜处的两个摄像头和位于车后方保险杠处的两个摄像头对车后方交通情况进行检测，通过对人体识别和车牌识别判断是否存在非机动车辆和机动车辆。四个摄像头被分为左右两组，分别检测车辆左后方和右后方的交通情况，且工作时两组互不干扰，通过对后方车辆检测之后将检测到的信号传递到GPU内，通过GPU的处理，判断后方是否存在危险车辆，同时控制两侧车门是否锁止。

本发明所用的四个摄像头取代了传统车辆上使用的平面镜式后视镜和倒车雷达。将位于原倒车镜处的摄像头采集到车后交通情况显示在位于车内的显示屏上，供驾驶员观察外界环境状况；位于后方保险杠处的两个摄像头可替换倒车雷达，供驾驶员倒车使用；因此所采用的四个摄像头可用于多种用途，节约成本。本发明所采用的人体识别、车牌识别技术，记录、判断、跟踪所采用的的技术都是基于现有的图像处理技术来完成的，具有简单、可靠、易行等特点。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种安全车门开启处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101、车辆停止，车内人员扳动车门锁；

步骤S102、位于车身两侧的四个摄像头采集数据，分别判断汽车两侧是否有目标物体靠近，所述目标物体包括机动车辆和非机动车，四个所述摄像头包括位于车身左侧倒车镜位置与保险杠左侧位置的两个摄像头和位于车身右侧倒车镜位置与保险杠右侧位置的两个摄像头，分别用于对汽车左右后方的机动车辆和/或非机动车进行检测，对所述非机动车的检测方法为：通过摄像头采集图像，首先对运动物体进行检测，检测到运动物体之后运用参考模板法判断是否存在人体，若存在人体，则将其标注出来，并认为后方有非机动车辆；

步骤S103、若未检测到后方存在目标物体，则驾驶员或乘客可以直接打开车门；

步骤S104、若检测到后方存在目标物体，图像运算微处理器GPU通过计算，得出后方目标物体距离本车的距离和速度，步骤S104中，在摄像头采集的每幅视频中检测所述目标物体并标注，得到目标物体在整个屏幕中所占的像素大小以及与整幅图片像素大小的比值，并对识别出的目标物体进行跟踪，记录其在每帧图片中所占像素大小及与整幅图片像素大小的比值，分别对各自标注的目标物体所占像素进行计算，得到目标物体距离本车距离以及目标物体的速度，所述目标物体距离本车保险杠处摄像头的距离为：

其中，L₁为目标物体距离保险杠处摄像头的距离，K₁为目标物体在位于保险杠处的摄像头采集到的图片中所占的像素比，K₂为目标物体在位于后视镜处的摄像头采集到的图片中所占的像素比，d为后视镜处的摄像头与位于保险杠处的摄像头之间的纵向距离；

步骤S105、根据步骤S104对距离、速度的计算，判断后方目标物体是否在安全距离之外，若在安全距离之外，则执行步骤S103，若在安全距离之内，则控制车门自动锁止，乘员将无法打开车门，同时控制系统向车内乘客和驾驶员发出警报，提醒乘员后方有车辆靠近；

步骤S106、车内人员可通过自行判断，判断后方是否确实有目标物体靠近；

步骤S107、若后方确实有目标物体靠近，则驾驶员或乘客不做任何处理，摄像头继续对后方状况进行检测，若检测到后方已不存在快速靠近的目标物体，则控制器通过控制，使车门自动开启；

步骤S108、若通过步骤S107乘员自行判断出后方不存在危险的目标物体，则乘员可通过按动位于此侧车门内部的终止车门锁止及警报信号的按钮，使车门锁止关闭，车门自动开启。

2.根据权利要求1所述的一种安全车门的开启处理方法，其特征在于，步骤S102中，判断人体速度，如果人体速度大于3m/s，则判定为非机动车，当所述非机动车距离本车的距离小于5m时，控制车门自动锁止并发出警报提醒。

3.根据权利要求1所述的一种安全车门的开启处理方法，其特征在于，步骤S102中，对所述机动车辆的检测方法为：对摄像头采集到的图像进行处理，通过基于颜色特征的车牌检测方法、基于场景分类及灰度跳变的检测方法、基于遗传学算法的车牌检测方法或基于小波变换的车牌定位方法判断是否存在车牌，若检测到车牌，则认为后方存在机动车。

4.一种安全车门开启系统，其特征在于，包括图像采集模块、检测模块、记录模块、判断模块、跟踪模块、图像运算微处理器GPU和执行模块；

所述检测模块用于接收所述图像采集模块采集的汽车后方视频图像并检测图像中是否存在目标物体；

所述记录模块用于对所述检测模块检测出的目标物体进行标注；所述判断模块用于判断所述记录模块标注的目标物体是否在舍弃区域内；

所述跟踪模块用于对所述记录模块标注的目标物体进行跟踪，记录其在每帧图像中所占像素大小及与整幅图像像素大小的比值；

所述图像运算微处理器GPU接收所述跟踪模块的信息，对标注的目标物体所占像素进行计算，得到目标物体距离本车的距离以及目标物体的速度；

所述执行模块接收所述图像运算微处理器GPU的信号，用于发出警报和控制车门开闭；

所述图像采集模块包括四个相同类型的摄像头，分别位于汽车倒车镜以及对称设置在汽车后保险杠处，与所述检测模块连接，所述摄像头还与设置在驾驶室内左右两侧的显示屏连接，所述汽车的每个车门上均设置有用于终止车门锁止及警报的按钮。