CN109747566A - 一种汽车夜视系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车夜视系统，其中主机包括：上壳体、红外光源模块、红外摄像模块(可调焦黑白CCD摄像机)、驱动模块、调整旋钮、下壳体、主板，外设模块包括显示单元、交互按键，主机可安装于车辆挡风玻璃顶端内侧，外设模块可安装于挡风玻璃下方内侧，其特征在于：所述红外光源与摄像模块固定于下壳体槽内，其与壳体间安装有调整旋钮，可调整摄像头角度；所述壳体的内部还固定安装有驱动模块与主板，其中驱动模块为红外光源恒流供电；所述壳体的侧面留有信号接口，可与显示单元连接，实时显示成像画面；所述显示单元屏幕下方配有交互按键，可进行摄像焦距调整等操作；本发明可以为新机动车提供一套夜间显示系统。本发明结构简单，成本低，适合大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及汽车辅助驾驶技术领域，具体为：一种汽车夜视系统。
背景技术
近年来我国汽车行业发展稳健，汽车使用逐渐普及。据国家公安部交通管理局统计，截至2016年底，全国机动车保有量达2.9亿辆，机动车驾驶人3.6亿人。其中2016年新注册登记汽车达2752万辆，保有量净增2212万辆，截至当年达到历史最高水平。同时，我国交通事故发生量自2000年以来逐年升高，国家统计局数据显示2015年当年发生交通事故总计187781起，因交通事故死亡人数共计58022人。部分统计显示，夜间交通事故发生量占总量的60％以上，夜间交通安全形势尤为严峻。
辅助驾驶技术是近年来汽车行业内快速发展并投入生产的重要配套技术，其主要利用快速发展的电子、测控及计算机软件技术实现包括辅助制动、偏航预警、智能避障等多类功能。辅助驾驶技术可为驾驶员提供更广泛的环境感知范围，更可靠的初步环境分析结果甚至部分关键决策。
夜间行车过程中，驾驶员视野范围较良好照明条件狭窄，对暗处物体识别能力弱，改善照明条件是提高驾驶员环境感知能力的典型手段，如在前方无其他车辆时，可使用主动远光照明，但其照明范围仅30-40m，视角狭窄，仍余有较大的安全隐患。为提高车辆夜间感知能力和环境适应性，且尽量避免对于周围环境的干扰，成像稳定、识别准确的夜视系统成为实现夜间汽车主动安全的关键手段之一。
汽车夜视系统主要分为被动夜视系统与主动夜视系统。被动夜视系统即利用热红外线摄像头探测环境物体辐射，通过对比物体与环境温度成像，具有更能反应热源真实情况的特点，但成像噪声较大；主动夜视系统即使用红外发射系统发射近红外光，由红外接收系统捕捉其反射光并成像，其具备受环境影响小、更接近真实图像的特点，应用较被动夜视系统更为广泛。由于汽车夜视系统探测目标繁杂，成像效果易受波段选择、环境光线以及图像处理技术等影响，且对人机交互性要求较高，当前国内相关研究仍处于技术探索阶段，缺乏成熟完善的系统方案。
发明内容
发明目的：提供一种可靠性高、应用性强的汽车夜视系统，以解决上述技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种汽车夜视系统，其中主机包括：上壳体、红外光源模块、红外摄像模块(可调焦黑白CCD摄像机)、驱动模块、调整旋钮、下壳体、主板，外设模块包括显示单元、交互按键，主机可安装于车辆挡风玻璃顶端内侧，外设模块可安装于挡风玻璃下方内侧，其特征在于：所述红外光源与摄像模块固定于下壳体槽内，其与壳体间安装有调整旋钮，可调整摄像头角度；所述壳体的内部还固定安装有驱动模块与主板，其中驱动模块为红外光源恒流供电；所述壳体的侧面留有信号接口，可与显示单元连接，实时显示成像画面；所述显示单元屏幕下方配有交互按键，可进行摄像焦距调整等操作；
所述系统主机与显示单元通过线缆连接，接口为HDMI；
所述系统主机可通过车载电源供电；
设红外夜视系统要求在距离前方障碍物L处可看清该物体，则红外光源与摄像模块的主要光学参数计算公式为：
红外摄像模块焦距
红外光源模块光线扇出角
其中，D为CCD成像最大高度；
η为成像高度占CCD成像最大高度比例；
H为成像物体实际高度；
d为标准车道宽度。
本发明工作主体流程为：
第一步，红外光源发射近红外光；
第二步，红外摄像头输出红外成像信号；
第三步，对红外成像结果进行图像处理与目标检测，可细分为如下步骤；
1.图像去噪；
2.图像畸变矫正；
3.图像增强处理；
4.分割图像高亮度区域；
5.对上述高亮度区域分割结果使用模板匹配策略实现行人检测；
6.使用Adaboost分类器实现车辆检测；
第四步，检测目标危险性估计，可细分为如下步骤：
1.使用相机标定参数计算行人或车辆目标距离；
2.估计连续两帧图像间目标位移；
3.使用上述两帧图像时间戳计算目标与主体车相对速度；
4.使用主体车与目标相对距离与速度划分目标危险性等级；
第五步，将处理结果输出至显示单元，可细分为如下步骤：
1.显示经图像增强后的红外成像结果与当前时间；
2.使用包围框标注行人与车辆检测结果；
3.使用不同颜色标注检测目标危险性等级。
采用上述技术方案的有益效果是：
1.本发明可提供一套成像清晰、稳定的车载夜视系统，安装简便，操作简单。
2.本发明在主动红外成像基础上提供了一套目标检测方法，可通过可视化目标检测结果对驾驶员进行警示。
3.本发明独立性强，功耗小，可通过互联网进行固件升级，易于维护。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2本发明主机外部结构示意图；
图3本发明主机内部结构示意图；
图4本发明成像原理图；
图5本发明系统框架图；
图6本发明图像处理与目标检测流程图。
图中：1.上壳体，2.红外光源模块，3.红外摄像模块，4.驱动模块，5.调整旋钮，6.下壳体，7.主板，8.外设接口，9.显示单元，10.交互按键。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明；
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明提供一种汽车夜视系统包括：上壳体1，红外光源模块2，红外摄像模块3，驱动模块4，调整旋钮5，下壳体6，主板7，外设接口8，显示单元9，交互按键10，其特征在于：所述红外光源2与摄像模块3固定于下壳体6槽内，其与下壳体6间安装有调整旋钮5，可调整摄像角度；所述下壳体6的内部还固定安装有驱动模块4与主板7，其中驱动模块4为红外光源2恒流供电；所述下壳体6的侧面留有外设接口8，可与显示单元9连接，实时显示成像画面；所述显示单元屏幕下方配有交互按键10，可进行摄像焦距调整等操作。
所述系统主机与显示单元通过线缆连接，接口为HDMI；
所述系统主机可通过车载电源供电；
本发明工作主体流程为：
第一步，红外光源模块2发射近红外光；
第二步，红外摄像模块3输出红外成像信号，其中摄像机焦距f可变：
1.为保证成像质量，在无人工干预条件下将被预设为40m；
2.驾驶员可通过显示单元下方按键调整摄像焦距f并保存。
第三步，对红外成像结果进行图像处理与目标检测，可细分为如下步骤；
1.图像去噪，包括盲元检测补偿与中值滤波两部分，其中：
盲元检测即检测红外摄像成像CCD中响应过高或过低的像素单元；
中值滤波即一种非线性滤波，将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值；
2.图像畸变矫正，其中畸变系数可通过如下方式获得：
①加载出厂配置文件获得出厂参数；
②在系统初始化时进入标定模式，使用标准棋盘格标定板连续采集多帧图像使用张正友标定算法实现全部摄像机关键参数的重标定；
3.使用小波-遗传算法实现图像增强处理，该算法主要包括如下步骤：
①对图像进行小波分解，获取图像的低频与高频部分；
②对图像的低频部分使用遗传算法进行自适应增强；
③对图像高频部分使用小波阈值去噪增强；
④对两波段下分别去噪的图像进行小波重构；
4.分割图像高亮度区域；
5.对上述高亮度区域分割结果使用模板匹配策略实现行人检测；
6.使用Adaboost分类器实现车辆检测；
第四步，检测目标危险性估计，可细分为如下步骤：
1.使用相机标定参数计算行人或车辆目标距离；
2.估计连续两帧图像间目标位移；
3.使用上述两帧图像时间戳计算目标与主体车相对速度；
4.使用主体车与目标相对距离与速度划分目标危险性等级；
第五步，将处理结果输出至显示单元9，可细分为如下步骤：
1.显示经图像增强后的红外成像结果与当前时间；
2.使用包围框标注行人与车辆检测结果；
3.使用不同颜色标注检测目标危险性等级。
所述本发明主机在车上安装位置，位于前挡风玻璃顶端、玻璃内侧，居中。
第一步，根据车型不同，选择安装位置居中，置顶，固定设备下壳体底部。
第二步，前挡风玻璃的倾斜度不同，扭动调整旋钮5到直视前方的水平平行的角度。用双面胶把上壳体一面黏上挡风玻璃内侧，固定。
第三步，根据车型不同，于挡风玻璃内侧，仪表盘安装显示单元，可使用双面胶固定。
第四步，安装电源线、主机与显示模块通讯线。
Claims (4)
1.本发明提供一种汽车夜视系统，包括：上壳体(1)，红外光源模块(2)，红外摄像模块(3)，驱动模块(4)，调整旋钮(5)，下壳体(6)，主板(7)，外设接口(8)，显示单元(9)，交互按键(10)，其特征在于：
所述红外光源(2)与摄像模块(3)固定于下壳体(6)槽内，其与下壳体(6)间安装有调整旋钮(5)，可调整摄像角度；
所述下壳体(6)的内部还固定安装有驱动模块(4)与主板(7)，其中驱动模块(4)为红外光源(2)恒流供电；
所述下壳体(6)的侧面留有外设接口(8)，可与显示单元(9)连接，实时显示成像画面；
所述显示单元屏幕下方配有交互按键(10)，可进行摄像焦距调整等操作。
2.如权利要1所述的一种汽车夜视系统，其特征在于：所述系统主机与显示单元通过线缆连接，接口为HDMI。
3.如权利要1所述的一种汽车夜视系统，其特征在于：所述系统主机可通过车载电源供电。
4.如权利要1所述的一种汽车夜视系统，其特征在于：所述本发明工作主体流程为：
第一步，红外光源模块(2)发射近红外光；
第二步，红外摄像模块(3)输出红外成像信号，其中摄像机焦距f可变：
第1步.为保证成像质量，在无人工干预条件下将被预设为40m；
第2步.驾驶员可通过显示单元下方按键调整摄像焦距f并保存；
第三步，对红外成像结果进行图像处理与目标检测，可细分为如下步骤；
第1步.图像去噪，包括盲元检测补偿与中值滤波两部分，其中：
盲元检测即检测红外摄像成像CCD中响应过高或过低的像素单元；
中值滤波即一种非线性滤波，将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值；
第2步.图像畸变矫正，其中畸变系数可通过如下方式获得：
②载出厂配置文件获得出厂参数；
②在系统初始化时进入标定模式，使用标准棋盘格标定板连续采集多帧图像使用张正友标定算法实现全部摄像机关键参数的重标定；
第3步.使用小波-遗传算法实现图像增强处理，该算法主要包括如下步骤：
①对图像进行小波分解，获取图像的低频与高频部分；
②对图像的低频部分使用遗传算法进行自适应增强；
③对图像高频部分使用小波阈值去噪增强；
④对两波段下分别去噪的图像进行小波重构；
第4步.分割图像高亮度区域；
第5步.对上述高亮度区域分割结果使用模板匹配策略实现行人检测；
第6步.使用Adaboost分类器实现车辆检测；
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