CN110647072A - 自动化车辆限速控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化车辆限速控制系统，包括：数据筛选设备，设置在电瓶车内，用于将滤波处理图像中与基准限速标识牌图案相似度超限的图像区域作为标识牌区域输出；字符识别设备，用于对标识牌区域中的数字字符进行OCR识别，以获得相应的限速数值；行驶驱动设备，用于在接收到所述限速数值时，将电瓶车的当前最高速度限定为所述限速数值以下。本发明还涉及一种自动化车辆限速控制方法。本发明的自动化车辆限速控制系统及方法操作方便、应用广泛。由于鉴于电瓶车空间有限缺乏定位导航设备的缺陷，在对行驶道路限速牌进行准确数字识别的基础上，自动对电瓶车的速度进行限定，从而提升电瓶车驾驶员的行驶专注度。

Description

自动化车辆限速控制系统及方法

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种自动化车辆限速控制系统及方法。

背景技术

最早的自动化控制要追溯到中国古代的自动化计时器和漏壶指南车，而自动化控制技术的广泛应用则开始于欧洲的工业革命时期。英国人瓦特在发明蒸汽机的同时，应用反馈原理，于1788年发明了离心式调速器。当负载或蒸汽量供给发生变化时，离心式调速器能够自动调节进气阀的开度，从而控制蒸汽机的转速。

150多年前第一代过程控制体系是基于5－13psi的气动信号标准(气动控制系统PCS，Pneumatic Control System)。简单的就地操作模式，控制理论初步形成，尚未有控制室的概念。

第二代过程控制体系(模拟式或ACS,Analog Control System)是基于0－10mA或4－20mA的电流模拟信号，这一明显的进步，在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。它标志了电气自动控制时代的到来。控制理论有了重大发展，三大控制论的确立奠定了现代控制的基础；控制室的设立，控制功能分离的模式一直沿用至今。

第三代过程控制体系(CCS，Computer Control System).70年代开始了数字计算机的应用，产生了巨大的技术优势，人们在测量，模拟和逻辑控制领域率先使用，从而产生了第三代过程控制体系(CCS，Computer Control System)。这个被称为第三代过程控制体系是自动控制领域的一次革命，它充分发挥了计算机的特长，于是人们普遍认为计算机能做好一切事情，自然而然地产生了被称为“集中控制”的中央控制计算机系统，需要指出的是系统的信号传输系统依然是大部分沿用4－20mA的模拟信号，但是时隔不久人们发现，随着控制的集中和可靠性方面的问题，失控的危险也集中了，稍有不慎就会使整个系统瘫痪。所以它很快被发展成分布式控制系统(DCS)。

第四代过程控制体系(DCS，Distributed Control System分布式控制系统)：随着半导体制造技术的飞速发展，微处理器的普遍使用，计算机技术可靠性的大幅度增加，目前普遍使用的是第四代过程控制体系(DCS，或分布式数字控制系统)，它主要特点是整个控制系统不再是仅仅具有一台计算机，而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个了控制系统。于是分散控制成了最主要的特征。除外另一个重要的发展是它们之间的信号传递也不仅仅依赖于4－20mA的模拟信号，而逐渐地以数字信号来取代模拟信号。

第五代过程控制体系(FCS，Fieldbus Control System现场总线控制系统)：FCS是从DCS发展而来，就象DCS从CCS发展过来一样，有了质的飞跃。“分散控制”发展到“现场控制”；数据的传输采用“总线”方式。但是FCS与DCS的真正的区别在于FCS有更广阔的发展空间。由于传统的DCS的技术水平虽然在不断提高，但通信网络最低端只达到现场控制站一级，现场控制站与现场检测仪表、执行器之间的联系仍采用一对一传输的4-20mA模拟信号，成本高，效率低，维护困难，无法发挥现场仪表智能化的潜力，实现对现场设备工作状态的全面监控和深层次管理。所谓现场总线就是连接智能测量与控制设备的全数字式、双向传输、具有多节点分支结构的通信链路。简单地说传统的控制是一条回路，而FCS技术是各个模块如控制器、执行器、检测器等挂在一条总线上来实现通信，当然传输的也就是数字信号。主要的总线有Profibus，LonWorks等。

发明内容

本发明至少具备以下几处重要的发明点：

(1)采用内容重复度用于挑选执行参数分析的图案，并对挑选到的图案进行噪声幅度分析，以基于分析结果判定是否执行后续的噪声滤波动作，从而提升了图像处理的自适应等级；

(2)鉴于电瓶车空间有限缺乏定位导航设备的缺陷，在对行驶道路限速牌进行准确数字识别的基础上，自动对电瓶车的速度进行限定，从而提升电瓶车驾驶员的行驶专注度。

根据本发明的一方面，提供了一种自动化车辆限速控制系统，所述系统包括：数据筛选设备，设置在电瓶车内，与动作执行设备连接，用于将滤波处理图像中与基准限速标识牌图案相似度超限的图像区域作为标识牌区域输出；字符识别设备，与所述数据筛选设备连接，用于对所述标识牌区域中的数字字符进行OCR识别，以获得相应的限速数值；行驶驱动设备，分别与电瓶车的驱动电机和字符识别设备连接，用于在接收到所述限速数值时，将电瓶车的当前最高速度限定为所述限速数值以下；纽扣抓拍设备，设置在电瓶车的前端，用于对电瓶车前方的行驶环境进行抓拍操作，以获得相应的前方环境图像；噪声解析设备，与所述纽扣抓拍设备连接，用于对接收到的前方环境图像执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出；数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对前方环境图像执行切分所获得的图案的数量。

根据本发明的另一方面，还提供了一种自动化车辆限速控制方法，所述方法包括：使用数据筛选设备，设置在电瓶车内，与动作执行设备连接，用于将滤波处理图像中与基准限速标识牌图案相似度超限的图像区域作为标识牌区域输出；使用字符识别设备，与所述数据筛选设备连接，用于对所述标识牌区域中的数字字符进行OCR识别，以获得相应的限速数值；使用行驶驱动设备，分别与电瓶车的驱动电机和字符识别设备连接，用于在接收到所述限速数值时，将电瓶车的当前最高速度限定为所述限速数值以下；使用纽扣抓拍设备，设置在电瓶车的前端，用于对电瓶车前方的行驶环境进行抓拍操作，以获得相应的前方环境图像；使用噪声解析设备，与所述纽扣抓拍设备连接，用于对接收到的前方环境图像执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出；使用数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对前方环境图像执行切分所获得的图案的数量。

本发明的自动化车辆限速控制系统及方法操作方便、应用广泛。由于鉴于电瓶车空间有限缺乏定位导航设备的缺陷，在对行驶道路限速牌进行准确数字识别的基础上，自动对电瓶车的速度进行限定，从而提升电瓶车驾驶员的行驶专注度。

具体实施方式

下面将对本发明的自动化车辆限速控制系统及方法的实施方案进行详细说明。

电瓶车我们又称为“电动车”，它是由蓄电池(电瓶)提供电能，由电动机(直流、交流，串励、他励)驱动的纯电动机动车辆。近年来，在我国得到了非常广泛的普及。

目前国内的电瓶车主要用于观光载客、治安巡逻、搬运货物之用，电动观光车的主要用途是在公园、景区、休闲度假村、大学、医院、高尔夫球场、房地产公司等场所用作载客，电动巡逻车主要用途是在车站广场、人流密集场所进行治安巡逻，电动搬运车的主要用途是在工厂、港口码头、物流库房等。电动环卫车主要用途是用于清理场地、清洗路面、转运垃圾等使用。电瓶车使用寿命一般为8至12年，其蓄电池使用寿命一般为1-4年。

现有技术中，电瓶车因为结构的限制，通常不会设置导航设备，即使额外安装导航设备，出于安全考虑，驾驶员也很少有精力去关注导航设备，尤其是一些导航设备中的限速信息，导致在一些限速路段电瓶车出现超速的现象，对电瓶车本身和附近的车辆和人员造成安全隐患。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种自动化车辆限速控制系统及方法，能够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的自动化车辆限速控制系统包括：

数据筛选设备，设置在电瓶车内，与动作执行设备连接，用于将滤波处理图像中与基准限速标识牌图案相似度超限的图像区域作为标识牌区域输出；

字符识别设备，与所述数据筛选设备连接，用于对所述标识牌区域中的数字字符进行OCR识别，以获得相应的限速数值；

行驶驱动设备，分别与电瓶车的驱动电机和字符识别设备连接，用于在接收到所述限速数值时，将电瓶车的当前最高速度限定为所述限速数值以下；

纽扣抓拍设备，设置在电瓶车的前端，用于对电瓶车前方的行驶环境进行抓拍操作，以获得相应的前方环境图像；

噪声解析设备，与所述纽扣抓拍设备连接，用于对接收到的前方环境图像执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出；

数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对前方环境图像执行切分所获得的图案的数量；

在所述数量检测设备中，对前方环境图像执行切分所获得的各个图案的大小相同，所述数量检测设备还用于输出所述各个图案；

重复度提取设备，与所述数量检测设备连接，用于接收所述前方环境图像的各个图案，获取每一个图案的重复度，并将各个图案的各个重复度中的最大值对应的图案和各个图案的各个重复度中的最小值对应的图案作为二个参考图案输出；

数据识别设备，与所述重复度提取设备连接，用于对所述二个参考图案的二个噪声幅度进行平均计算以获得对应的目标噪声幅度；

信号触发设备，与所述数据识别设备连接，用于接收所述目标噪声幅度，并在所述目标噪声幅度大于等于预设噪声幅度阈值时，发出第一触发指令；

所述信号触发设备还用于在所述目标噪声幅度小于所述预设噪声幅度阈值时，发出第二触发指令；

动作执行设备，分别与所述信号触发设备和所述重复度提取设备连接，用于在接收到所述第一触发指令时，对所述前方环境图像的每一个图案执行基于所述目标噪声幅度的噪声滤波动作，以获得对应的滤波分块，并将所有滤波分块进行组合以获得所述前方环境图像对应的滤波处理图像。

接着，继续对本发明的自动化车辆限速控制系统的具体结构进行进一步的说明。

所述自动化车辆限速控制系统中：

所述动作执行设备还用于在接收到所述第二触发指令时，将所述前方环境图像作为滤波处理图像输出。

所述自动化车辆限速控制系统中：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备之间通过64位并行数据接口进行数据连接和数据交互。

所述自动化车辆限速控制系统中：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备共用同一现场计时设备和共用同一供电输入设备。

所述自动化车辆限速控制系统中：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备之间还设置有数据缓存设备，所述数据缓存设备通过两个数据接口分别与所述数据筛选设备和所述字符识别设备连接；

其中，所述数据筛选设备、所述字符识别设备和所述动作执行设备分别采用不同型号的ASIC芯片来实现。

根据本发明实施方案示出的自动化车辆限速控制方法包括：

使用数据筛选设备，设置在电瓶车内，与动作执行设备连接，用于将滤波处理图像中与基准限速标识牌图案相似度超限的图像区域作为标识牌区域输出；

使用字符识别设备，与所述数据筛选设备连接，用于对所述标识牌区域中的数字字符进行OCR识别，以获得相应的限速数值；

使用行驶驱动设备，分别与电瓶车的驱动电机和字符识别设备连接，用于在接收到所述限速数值时，将电瓶车的当前最高速度限定为所述限速数值以下；

使用纽扣抓拍设备，设置在电瓶车的前端，用于对电瓶车前方的行驶环境进行抓拍操作，以获得相应的前方环境图像；

使用噪声解析设备，与所述纽扣抓拍设备连接，用于对接收到的前方环境图像执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出；

使用数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对前方环境图像执行切分所获得的图案的数量；

在所述数量检测设备中，对前方环境图像执行切分所获得的各个图案的大小相同，所述数量检测设备还用于输出所述各个图案；

使用重复度提取设备，与所述数量检测设备连接，用于接收所述前方环境图像的各个图案，获取每一个图案的重复度，并将各个图案的各个重复度中的最大值对应的图案和各个图案的各个重复度中的最小值对应的图案作为二个参考图案输出；

使用数据识别设备，与所述重复度提取设备连接，用于对所述二个参考图案的二个噪声幅度进行平均计算以获得对应的目标噪声幅度；

使用信号触发设备，与所述数据识别设备连接，用于接收所述目标噪声幅度，并在所述目标噪声幅度大于等于预设噪声幅度阈值时，发出第一触发指令；

所述信号触发设备还用于在所述目标噪声幅度小于所述预设噪声幅度阈值时，发出第二触发指令；

使用动作执行设备，分别与所述信号触发设备和所述重复度提取设备连接，用于在接收到所述第一触发指令时，对所述前方环境图像的每一个图案执行基于所述目标噪声幅度的噪声滤波动作，以获得对应的滤波分块，并将所有滤波分块进行组合以获得所述前方环境图像对应的滤波处理图像。

接着，继续对本发明的自动化车辆限速控制方法的具体步骤进行进一步的说明。

所述自动化车辆限速控制方法中：

所述动作执行设备还用于在接收到所述第二触发指令时，将所述前方环境图像作为滤波处理图像输出。

所述自动化车辆限速控制方法中：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备之间通过64位并行数据接口进行数据连接和数据交互。

所述自动化车辆限速控制方法中：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备共用同一现场计时设备和共用同一供电输入设备。

所述自动化车辆限速控制方法中：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备之间还设置有数据缓存设备，所述数据缓存设备通过两个数据接口分别与所述数据筛选设备和所述字符识别设备连接；

其中，所述数据筛选设备、所述字符识别设备和所述动作执行设备分别采用不同型号的ASIC芯片来实现。

另外，OCR(Optical Character Recognition，光学字符识别)是指电子设备(例如扫描仪或数码相机)检查纸上打印的字符，通过检测暗、亮的模式确定其形状，然后用字符识别方法将形状翻译成计算机文字的过程；即，针对印刷体字符，采用光学的方式将纸质文档中的文字转换成为黑白点阵的图像文件，并通过识别软件将图像中的文字转换成文本格式，供文字处理软件进一步编辑加工的技术。

如何除错或利用辅助信息提高识别正确率，是OCR最重要的课题，ICR(Intelligent Character Recognition)的名词也因此而产生。衡量一个OCR系统性能好坏的主要指标有：拒识率、误识率、识别速度、用户界面的友好性，产品的稳定性，易用性及可行性等。

最后应注意到的是，在本发明各个实施例中的各功能设备可以集成在一个处理设备中，也可以是各个设备单独物理存在，也可以两个或两个以上设备集成在一个设备中。

所述功能如果以软件功能设备的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自动化车辆限速控制系统，其特征在于，所述系统包括：

数据筛选设备，设置在电瓶车内，与动作执行设备连接，用于将滤波处理图像中与基准限速标识牌图案相似度超限的图像区域作为标识牌区域输出；

字符识别设备，与所述数据筛选设备连接，用于对所述标识牌区域中的数字字符进行OCR识别，以获得相应的限速数值；

行驶驱动设备，分别与电瓶车的驱动电机和字符识别设备连接，用于在接收到所述限速数值时，将电瓶车的当前最高速度限定为所述限速数值以下；

纽扣抓拍设备，设置在电瓶车的前端，用于对电瓶车前方的行驶环境进行抓拍操作，以获得相应的前方环境图像；

噪声解析设备，与所述纽扣抓拍设备连接，用于对接收到的前方环境图像执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出；

数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对前方环境图像执行切分所获得的图案的数量；

在所述数量检测设备中，对前方环境图像执行切分所获得的各个图案的大小相同，所述数量检测设备还用于输出所述各个图案；

重复度提取设备，与所述数量检测设备连接，用于接收所述前方环境图像的各个图案，获取每一个图案的重复度，并将各个图案的各个重复度中的最大值对应的图案和各个图案的各个重复度中的最小值对应的图案作为二个参考图案输出；

数据识别设备，与所述重复度提取设备连接，用于对所述二个参考图案的二个噪声幅度进行平均计算以获得对应的目标噪声幅度；

信号触发设备，与所述数据识别设备连接，用于接收所述目标噪声幅度，并在所述目标噪声幅度大于等于预设噪声幅度阈值时，发出第一触发指令；

所述信号触发设备还用于在所述目标噪声幅度小于所述预设噪声幅度阈值时，发出第二触发指令；

动作执行设备，分别与所述信号触发设备和所述重复度提取设备连接，用于在接收到所述第一触发指令时，对所述前方环境图像的每一个图案执行基于所述目标噪声幅度的噪声滤波动作，以获得对应的滤波分块，并将所有滤波分块进行组合以获得所述前方环境图像对应的滤波处理图像。

2.如权利要求1所述的自动化车辆限速控制系统，其特征在于：

所述动作执行设备还用于在接收到所述第二触发指令时，将所述前方环境图像作为滤波处理图像输出。

3.如权利要求2所述的自动化车辆限速控制系统，其特征在于：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备之间通过64位并行数据接口进行数据连接和数据交互。

4.如权利要求3所述的自动化车辆限速控制系统，其特征在于：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备共用同一现场计时设备和共用同一供电输入设备。

5.如权利要求4所述的自动化车辆限速控制系统，其特征在于：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备之间还设置有数据缓存设备，所述数据缓存设备通过两个数据接口分别与所述数据筛选设备和所述字符识别设备连接；

其中，所述数据筛选设备、所述字符识别设备和所述动作执行设备分别采用不同型号的ASIC芯片来实现。

6.一种自动化车辆限速控制方法，其特征在于，所述方法包括：

使用数据筛选设备，设置在电瓶车内，与动作执行设备连接，用于将滤波处理图像中与基准限速标识牌图案相似度超限的图像区域作为标识牌区域输出；

使用字符识别设备，与所述数据筛选设备连接，用于对所述标识牌区域中的数字字符进行OCR识别，以获得相应的限速数值；

使用行驶驱动设备，分别与电瓶车的驱动电机和字符识别设备连接，用于在接收到所述限速数值时，将电瓶车的当前最高速度限定为所述限速数值以下；

使用纽扣抓拍设备，设置在电瓶车的前端，用于对电瓶车前方的行驶环境进行抓拍操作，以获得相应的前方环境图像；

使用噪声解析设备，与所述纽扣抓拍设备连接，用于对接收到的前方环境图像执行各种噪声的各个最大幅值的比较，将各个最大幅值的最大值作为参考幅值输出；

使用数量检测设备，与所述噪声解析设备连接，用于接收所述参考幅值，并确定与所述参考幅值成反比的对前方环境图像执行切分所获得的图案的数量；

在所述数量检测设备中，对前方环境图像执行切分所获得的各个图案的大小相同，所述数量检测设备还用于输出所述各个图案；

使用重复度提取设备，与所述数量检测设备连接，用于接收所述前方环境图像的各个图案，获取每一个图案的重复度，并将各个图案的各个重复度中的最大值对应的图案和各个图案的各个重复度中的最小值对应的图案作为二个参考图案输出；

使用数据识别设备，与所述重复度提取设备连接，用于对所述二个参考图案的二个噪声幅度进行平均计算以获得对应的目标噪声幅度；

使用信号触发设备，与所述数据识别设备连接，用于接收所述目标噪声幅度，并在所述目标噪声幅度大于等于预设噪声幅度阈值时，发出第一触发指令；

所述信号触发设备还用于在所述目标噪声幅度小于所述预设噪声幅度阈值时，发出第二触发指令；

使用动作执行设备，分别与所述信号触发设备和所述重复度提取设备连接，用于在接收到所述第一触发指令时，对所述前方环境图像的每一个图案执行基于所述目标噪声幅度的噪声滤波动作，以获得对应的滤波分块，并将所有滤波分块进行组合以获得所述前方环境图像对应的滤波处理图像。

7.如权利要求6所述的自动化车辆限速控制方法，其特征在于：

所述动作执行设备还用于在接收到所述第二触发指令时，将所述前方环境图像作为滤波处理图像输出。

8.如权利要求7所述的自动化车辆限速控制方法，其特征在于：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备之间通过64位并行数据接口进行数据连接和数据交互。

9.如权利要求8所述的自动化车辆限速控制方法，其特征在于：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备共用同一现场计时设备和共用同一供电输入设备。

10.如权利要求9所述的自动化车辆限速控制方法，其特征在于：

所述数据筛选设备和所述字符识别设备之间还设置有数据缓存设备，所述数据缓存设备通过两个数据接口分别与所述数据筛选设备和所述字符识别设备连接；

其中，所述数据筛选设备、所述字符识别设备和所述动作执行设备分别采用不同型号的ASIC芯片来实现。