CN107705389A - 一种车载潜望式行车前方路况分析设备 - Google Patents

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仇骁
艾延宝
杜维平
张凤璐
曲洪波
张文静
李慧
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    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0841—Registering performance data
    • G07C5/085—Registering performance data using electronic data carriers
    • G07C5/0866—Registering performance data using electronic data carriers the electronic data carrier being a digital video recorder in combination with video camera
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
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    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G08G1/0125—Traffic data processing
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Abstract

本发明涉及一种车载潜望式行车前方路况分析设备，是为了解决现有的路况分析设备很难用于私家车内，视野范围窄，很难看到更远处的缺点而提出的，包括：可伸缩的空心拉杆；设置在空心拉杆上的摄像头，其中摄像头的电源线和数据线在空心拉杆的内部通过，并连接于车辆的电源上；以及处理器，包括用于控制拉杆进行伸缩的拉杆控制模块、用于接收摄像头的视频信号的视频接收模块，以及用于根据所述视频信号判断交通拥堵情况的拥堵判断模块。本发明适用于制作车载路况分析设备。

Description

一种车载潜望式行车前方路况分析设备
技术领域
本发明涉及用于路况分析的车载设备，具体涉及一种车载潜望式行车前方路况分析设备。
背景技术
现有的路况分析设备大多为固定安装在信号灯附近的设备，属于公共设施，很难用于私家车内；也存在在车内进行直接拍摄，进而进行路况的设备，其缺点是视野范围很窄，容易受到前方车辆遮挡，很难看到更远处。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的路况分析设备很难用于私家车内，视野范围窄，很难看到更远处的缺点，而提出一种车载潜望式行车前方路况分析设备，包括可伸缩的空心拉杆；设置在空心拉杆上的摄像头，其中摄像头的电源线和数据线在空心拉杆的内部通过，并连接于车辆的电源上；以及处理器，包括用于控制拉杆进行伸缩的拉杆控制模块、用于接收摄像头的视频信号的视频接收模块，以及用于根据所述视频信号判断交通拥堵情况的拥堵判断模块。
优选地，拥堵判断模块包括：二值化处理单元，用于识别视频信号中的车辆轮廓，确定前方车辆的位置；像素-距离关系存储单元，用于存储预先设置好的单位像素点与实际距离的对应关系；判断单元，用于根据车辆的位置变化确定单位时间内前方车辆移动的像素距离，再根据像素点与距离的对应关系确定前方车辆的行进速度，并根据前方车辆的行进速度判断当前路段的交通拥堵情况。
优选地，拥堵判断模块还包括：等待时间计算单元，用于根据前方车辆的行进速度计算需要在当前路段等待的时间。
优选地，拥堵判断模块还包括车速获取单元，用于获取本车的车速；所述判断模块用于通过如下公式计算前方车辆的行进速度Vf：
其中t为从交通开始拥堵至当前时刻的时间段；Num为前方车辆在t时间内在视频图像中移动的像素数量；S为单位像素点对应的实际距离；V0为本车的车速。
优选地，所述拥堵判断模块还包括：车速获取单元，用于获取本车的车速；所述等待时间计算单元用于通过如下公式计算在当前路段需要等待的时间tf：
其中St为该路段里根本车最近的车到离本车最远的车之间的像素数量。
优选地，所述处理器还包括：智能伸缩模块，用于根据视频信号中的车辆轮廓，判断所有车辆轮廓的大小是否存在超过预设阈值的，若存在，则控制空心拉杆伸长。
优选地，车载潜望式行车前方路况分析设备还包括：显示器，用于显示摄像头拍摄到的视频图像。
本发明的有益效果为：1、设置有摄像头的拉杆可以自由伸缩，视野范围较大，避免被前车阻挡视野；2、可安装在车内，使用车内的电源，安装简便，可拆卸。
附图说明
图1为本发明的车载潜望式行车前方路况分析设备中处理器的原理示意图；
图2为本发明拥堵判断模块的原理示意图。
具体实施方式
本发明的车载潜望式行车前方路况分析设备，包括：可伸缩的空心拉杆；设置在空心拉杆上的摄像头，其中摄像头的电源线和数据线在空心拉杆的内部通过，并连接于车辆的电源上；以及处理器1，包括用于控制拉杆进行伸缩的拉杆控制模块11、用于接收摄像头的视频信号的视频接收模块12，以及用于根据视频信号判断交通拥堵情况的拥堵判断模块13。还可以包括显示器，用于显示摄像头拍摄到的视频图像。
拉杆控制模块可以是通过电控方式控制控制拉杆伸缩的，例如通过按钮控制。拉杆的高度应当尽量保证能够使摄像头看到远处的车辆。实际使用过程中，现将设备的数据线、电源线等于车辆的相应接口连接，然后控制拉杆达到一定的高度，这个过程中可以保持车辆的天窗打开，使拉杆能到达更高的高度。然后拉杆上端的摄像头通过拍摄到的视频图像判断交通是否发生拥堵。判断是否拥堵可以通过判断前方车辆在本路段的排队长度，或者在某一时间段内前方某一车辆的平均车速等。
拥堵判断模块包括：二值化处理单元131，用于识别视频信号中的车辆轮廓，确定前方车辆的位置；像素-距离关系存储单元132，用于存储预先设置好的单位像素点与实际距离的对应关系。判断单元133，用于根据车辆的位置变化确定单位时间内前方车辆移动的像素距离，再根据像素点与距离的对应关系确定前方车辆的行进速度，并根据前方车辆的行进速度判断当前路段的交通拥堵情况。
二值化处理单元131，用于识别视频信号中的车辆轮廓，确定前方车辆的位置。确定车辆位置有多种方法，例如，可以用矩形框来表示车辆所在的位置，那么矩形的中心坐标可以作为车辆的位置。也可以选择其他点来表示车辆位置。
像素-距离关系存储单元132，用于存储预先设置好的单位像素点与实际距离的对应关系。例如，在设备出厂前可以做一个对应关系表，记录当拉杆伸长多少米时，拍摄到图像的每个像素点对应的实际距离是多少米，例如当拉杆伸长1.5m时，每个像素点对应的实际距离是0.5米。理论上不同像素点不会对应相同的实际距离，但在本发明中认为这个实际距离是一致的。
判断单元133可以通过如下公式计算前方车辆的行进速度Vf：
其中t为从交通开始拥堵至当前时刻的时间段；Num为前方车辆在t时间内在视频图像中移动的像素数量；S为单位像素点对应的实际距离；V0为本车的车速。“交通开始拥堵”的时间可以由驾驶员通过目测来选定，也可以由处理器通过判断视频图像中连续几帧的重合度、相似度是否过高来判断，如果相似度很高，表示该路段内的车辆位置基本没有发生变化，则认为交通发生了拥堵。相似度可以使用NCC(normalized cross correlation)算法来实现，属于常用的图像匹配算法，此处不做详述。
这里的前方车辆可以是排在最前面的(最靠近信号灯的)车，也可以是其他车辆。
本发明还可以包括车速获取单元135，用于获取本车的车速；等待时间计算单元134可通过如下公式计算在当前路段需要等待的时间tf：
其中St为该路段里根本车最近的车到离本车最远的车之间的像素数量。
处理器还可以包括：智能伸缩模块，用于根据视频信号中的车辆轮廓，判断所有车辆轮廓的大小是否存在超过预设阈值的，若存在，则控制空心拉杆伸长。即本发明的拉杆可以不由用户控制伸缩，而是由处理器根据视频图像进行智能调节，如果拍摄到的所有车辆由近及远的大小差距过大，例如最近的车辆大小是30×30像素，最远的为3×3像素，差距超过了一定阈值，那么可以认为拉杆的高度不够高，然后自动将拉杆进行伸长。同理，如果阈值小于一定值，可以将拉杆收缩。
也可以通过判断所有车辆轮廓的大小是否存在超过预设阈值的，若存在，则控制空心拉杆伸长。
<实施例>
司机将本发明的设备安装在车内，通过显示器观察拉杆上端的摄像头拍摄到的图像，同时打开天窗，让拉杆能够延伸到更高的高度。处理器根据拉杆拍摄到的图像判断拉杆伸长的高度是否足够，如果近处的车和远处的车的像素大小差距过大，那么继续伸长，直至满足预设的阈值，此时为达到正常工作状态的时刻。然后处理器根据拍摄到的视频图像进行动态判断，先记录下达到工作状态时刻下的视频图像，然后持续进行拍摄检测，根据前方车辆移动的像素距离判断出它移动的实际距离，再除以时间得到前方车辆相对于本车的速度，再加上本车的速度就是前方车辆的实际速度。可以将这个实际速度直接作为拥堵情况的指标，也可以使用前方车辆的实际速度计算在该路段还需要继续等待的时间，来作为评估拥堵情况的标准。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种车载潜望式行车前方路况分析设备，其特征在于，包括：
可伸缩的空心拉杆；设置在空心拉杆上的摄像头，其中摄像头的电源线和数据线在空心拉杆的内部通过，并连接于车辆的电源上；以及
处理器，包括用于控制拉杆进行伸缩的拉杆控制模块、用于接收摄像头的视频信号的视频接收模块，以及用于根据所述视频信号判断交通拥堵情况的拥堵判断模块。
2.根据权利要求1所述的车载潜望式行车前方路况分析设备，其特征在于，拥堵判断模块包括：
二值化处理单元，用于识别视频信号中的车辆轮廓，确定前方车辆的位置；
像素-距离关系存储单元，用于存储预先设置好的单位像素点与实际距离的对应关系；
判断单元，用于根据车辆的位置变化确定单位时间内前方车辆移动的像素距离，再根据像素点与距离的对应关系确定前方车辆的行进速度，并根据前方车辆的行进速度判断当前路段的交通拥堵情况。
3.根据权利要求2所述的车载潜望式行车前方路况分析设备，其特征在于，拥堵判断模块还包括：
等待时间计算单元，用于根据前方车辆的行进速度计算需要在当前路段等待的时间。
4.根据权利要求3所述的车载潜望式行车前方路况分析设备，其特征在于：
二值化处理单元中，车辆的位置为车辆轮廓所在最小矩形框的几何中心位置。
5.根据权利要求4所述的车载潜望式行车前方路况分析设备，其特征在于，拥堵判断模块还包括车速获取单元，用于获取本车的车速；
所述判断模块用于通过如下公式计算前方车辆的行进速度Vf：
<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>N</mi> <mi>u</mi> <mi>m</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mi>S</mi> </mrow> <mi>t</mi> </mfrac> <mo>+</mo> <msub> <mi>V</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow>
其中t为从交通开始拥堵至当前时刻的时间段；Num为前方车辆在t时间内在视频图像中移动的像素数量；S为单位像素点对应的实际距离；V0为本车的车速。
6.根据权利要求5所述的车载潜望式行车前方路况分析设备，其特征在于，
所述等待时间计算单元用于通过如下公式计算在当前路段需要等待的时间tf：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>S</mi> <mi>u</mi> <mi>m</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mi>S</mi> </mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>f</mi> </msub> </mfrac> </mrow>
其中St为该路段里根本车最近的车到离本车最远的车之间的像素数量。
7.根据权利要求1所述的车载潜望式行车前方路况分析设备，其特征在于，所述处理器还包括：
智能伸缩模块，用于根据视频信号中的车辆轮廓，判断所有车辆轮廓的大小是否存在超过预设阈值的，若存在，则控制空心拉杆伸长。
8.根据权利要求1所述的车载潜望式行车前方路况分析设备，其特征在于，还包括：
显示器，用于显示摄像头拍摄到的视频图像。
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