CN110956877B - 基于摄像头的学车辅助方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于摄像头的学车辅助方法及系统，包括获取场地地图数据，构建电子地图；在所述电子地图内预设带状区域；获取车辆状态数据，所述车辆状态数据包括车辆位置、行驶轨迹和行驶速度；判断所述车辆位置是否超出所述带状区域，所述车辆位置超出所述带状区域时，进行提示、警报动作，完成练习或模拟考试后，为学员提供其考试时的驾驶习惯数据，令学员能够直观地看到需要改进的地方，当车辆位置超出电子栅栏限定的安全范围时，电子副刹控制车辆停止，防止事故发生。

Description

基于摄像头的学车辅助方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆驾驶技术领域，特别涉及基于摄像头的学车辅助方法及系统。

背景技术

如今汽车已经进入千家万户，特别是城市家庭配备汽车已经越发普及的今天，越来越多的人希望以更短的时间尽快通过驾照考试，特别是在实际学车过程中，需要教练在一旁监督和指导下学员才能够进行驾驶训练，而每个教练的教学质量参差不齐，且一个教练对接多个学员更是目前驾考行业的普遍情况，无法对每个学员作出针对性的精准改进方案，处于初学阶段的学员在学车过程中还容易发生各种意外，导致学员学车的效果和安全得不到保证，还有一些学车辅助系统其使用卫星定位的方式，其要求场地的空旷、露天且信号接收良好，环境适应能力较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于摄像头的学车辅助方法及系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于摄像头的学车辅助方法，其特征在于，包括：

获取场地地图数据，构建电子地图，所述场地地图数据至少包括构成场地的线段；

在所述电子地图内预设带状区域，所述带状区域为及格的行驶轨迹的集合；

在车辆上安装若干摄像头，预设场地上的某一目标为特征目标，通过摄像头获取含有特征目标的图像数据，根据特征目标或特征目标的某一部分的位置变化得到至少含有车辆位置的车辆状态数据；

判断所述车辆位置是否超出所述带状区域，所述车辆位置超出所述带状区域时，进行提示、警报动作。

优选的，所述根据特征目标或特征目标的某一部分的位置变化得到至少含有车辆位置的车辆状态数据包括：

所述车辆状态数据还包括行驶速率，以场地上的地标线作为特征目标，以地标线的某一像素点作为特征点，对所述图像数据中的两帧里相同的特征点的距离变化和间隔时间进行计算，获得行驶速率；

优选的，所述方法还包括：

所述车辆状态数据还包括行驶方向，通过地标线的线宽占用的像素点数量计算出摄像头与所述地标线的垂直距离，由若干摄像头中的至少两个摄像头与所述地标线的垂直距离获得行驶方向数据。

优选的，所述方法还包括：

所述车辆状态数据还包括行驶轨迹，车辆进入场地时摄像头捕捉到预设在场地上的标识特征符合预设的距离条件时，摄像头通过此刻地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离获得所述车辆的初始位置，车辆运行时，对车辆的初始位置、行驶速率和行驶方向进行计算，得到车辆位置和行驶轨迹。

优选的，所述方法还包括：

在所述电子地图的禁止通过区域设置电子栅栏，当所述车辆位置超出所述电子栅栏时通过电子副刹使车辆停止运动。

优选的，所述方法还包括：

当所述行驶速度超出预设值时，通过电子副刹使车辆停止运动。

优选的，所述方法还包括对学员的驾驶习惯进行分析，其步骤为：

S1 识别学员身份；

S2 获取该学员历次所述行驶轨迹和行驶时摄像头拍摄的360度环视影像，根据历次所述行驶轨迹与所述带状区域的中心线的偏差进行计算并整理生成该学员的驾驶习惯数据；

S3 将所述驾驶习惯数据传送至移动终端和服务器,将所述360度环视影像保存至本地设备和上传至服务器

优选的，所述S1具体为：

通过显示屏显示登录二维码，所述登录二维码用于让学员使用移动终端进行扫码登录动作。

一种基于摄像头的学车辅助系统，包括：

电子地图模块，所述电子地图模块内预存有场地地图数据和带状区域数据，预设有电子栅栏、特征目标和标识特征，所述场地地图数据至少包括构成场地的线段，所述带状区域为及格的行驶轨迹的集合，所述特征目标为场地上的地标线，所述标识特征设于场地上某一项目的起始点；

车辆状态信息获取模块，所述车辆状态信息获取模块包括安装在车辆四周的若干摄像头，通过摄像头获取含有特征目标的图像数据，以地标线的某一像素点作为特征点，对所述图像数据中的两帧里相同的特征点的距离变化和间隔时间进行计算，获得行驶速率，通过地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离，对所述图像数据中的两帧中所述车辆与所述地标线的距离变化进行计算，获得行驶方向，车辆进入场地时摄像头捕捉到的标识特征符合预设的距离条件时，摄像头通过此刻地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离获得所述车辆的初始位置，车辆运行时，对车辆的初始位置、行驶速率和行驶方向进行计算，得到车辆位置和行驶轨迹。

位置监控模块，所述位置监控模块判断所述车辆位置是否超出所述带状区域，所述车辆位置超出所述带状区域时，进行提示、警报动作。

电子副刹模块，当所述车辆位置超出所述电子栅栏时，或所述行驶速度超出预定值时，所述电子副刹模块使车辆停止运动。

优选的，还包括分析系统，所述分析系统包括：

身份识别模块，所述身份识别模块用于识别学员身份；

数据运算整理模块，所述数据运算整理模块获取车辆状态信息获取模块中学员历次所述行驶轨迹，根据历次所述行驶轨迹与所述带状区域的中心线的偏差进行计算并整理生成该学员的驾驶习惯数据；

传输模块，所述传输模块将所述驾驶习惯数据传送至学员的移动终端和服务器，所述传输模块将摄像头拍摄的360度环视影像上传至服务器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：适应任何场地，能够高精度定位，驾照考试或模拟训练中的学员车辆位置，当车辆考试过程中位置偏差至不可能及格的程度时，对学员进行提醒或发出警报，当学员车辆速度超出预设值或车辆位置进入禁止通过区域时，控制车辆停止行驶，提高学车的安全性，完成模拟考试后，为学员提供其考试时的驾驶习惯数据，令学员能够直观地看到需要改进的地方。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于摄像头的学车辅助方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的基于摄像头的学车辅助方法的带状区域的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

根据本发明的实施例，提供了一种基于摄像头的学车辅助方法，该方法包括：

获取场地地图数据，构建电子地图，所述场地地图数据至少包括构成场地的线段；

在所述电子地图内预设带状区域，所述带状区域为及格的行驶轨迹的集合，其测绘方法为工作人员根据具体考试项目场地和车辆测试得出，事先由教练驾驶车辆测得并记录，在及格的情况下向左偏差最大的轨迹，和向右偏差最大的轨迹，两条轨迹线之间的区域即为带状区域，并通过简单计算得出带状区域的中心线，也可以通过由教练自行驾驶车辆测得或者自行在电子地图上绘制得出的最佳行驶轨迹，在这条最佳行驶轨迹的基础上设置左偏和右偏的误差阈值而得出带状区域，通过上述方法，可以应用在所有项目，比如侧方停车、直角转弯、曲线行驶等；

具体参见图2，在所述电子地图内预设带状区域，带状区域即图中两条虚线内的区域，所述带状区域为及格的行驶轨迹的集合，其测绘方法为工作人员根据具体考试项目场地和车辆测试得出，如图2，是驾照考试中科目二的倒车入库项目，事先由教练驾驶车辆测得并记录，在及格的情况下向左偏差最大的轨迹，和向右偏差最大的轨迹，两条轨迹线之间的区域即为带状区域，并通过简单计算得出带状区域的中心线，也可以通过由教练自行驾驶车辆测得或者自行在电子地图上绘制得出的最佳行驶轨迹，在这条最佳行驶轨迹的基础上设置左偏和右偏的误差阈值而得出带状区域，通过上述方法，可以应用在所有项目，比如侧方停车、直角转弯、曲线行驶等；

在车辆上安装若干摄像头，预设场地上的某一目标为特征目标，通过摄像头获取含有特征目标的图像数据，根据特征目标或特征目标的某一部分的位置变化得到至少含有车辆位置的车辆状态数据；

判断所述车辆位置是否超出所述带状区域，所述车辆位置超出所述带状区域时，进行提示、警报动作，还可以设置考试时间，如果练习用时超出时长可以进行报警或提示动作。

其中，所述根据特征目标或特征目标的某一部分的位置变化得到至少含有车辆位置的车辆状态数据包括：

所述车辆状态数据还包括行驶速率，以场地上的地标线作为特征目标，以地标线的某一像素点作为特征点，对所述图像数据中的两帧里相同的特征点的距离变化和间隔时间进行简单计算，获得行驶速率；

其中，所述方法还包括：

所述车辆状态数据还包括行驶方向，通过地标线的线宽占用的像素点数量计算出摄像头与所述地标线的垂直距离，由若干摄像头中的至少两个摄像头与所述地标线的垂直距离获得行驶方向数据，因为地标线是直线，车辆的形状也是固定的，摄像头安装在车辆上的不同位置，比如其中两个摄像头与地标线的垂直距离相等，那么可以得出车辆此时的行驶方向与地标线平行，如果不相等，通过简单计算可以得出此时的行驶方向。

其中，所述方法还包括：

所述车辆状态数据还包括行驶轨迹，车辆进入场地时摄像头捕捉到预设在场地上的标识特征符合预设的距离条件时，摄像头通过此刻地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离获得所述车辆的初始位置，车辆运行时，对车辆的初始位置、行驶速率和行驶方向进行计算，得到车辆位置和行驶轨迹，标识特征垂直于地标线设置在项目的起始端，比如像起跑线一样，也可以是下一个项目的名称，摄像头捕捉标识特征确定车辆距离标识特征的垂直距离，在通过摄像头得到车辆与地标线的距离，从而得到车辆在电子地图上的位置，在此位置的基础上叠加车辆未来的行驶速率和行驶方向等车辆状态数据，获得行驶轨迹。

其中，所述方法还包括：

在所述电子地图的禁止通过区域设置电子栅栏，当所述车辆位置超出所述电子栅栏时通过电子副刹使车辆停止运动。

其中，所述方法还包括：

当所述行驶速度超出预设值时，通过电子副刹使车辆停止运动。

其中，所述方法还包括对学员的驾驶习惯进行分析，其步骤为：

S1 识别学员身份；

S2 获取该学员历次所述行驶轨迹和行驶时摄像头拍摄的360度环视影像，根据历次所述行驶轨迹与所述带状区域的中心线的偏差进行计算并整理生成该学员的驾驶习惯数据；

S3 将所述驾驶习惯数据传送至移动终端和服务器,将所述360度环视影像保存至本地设备和上传至服务器

其中，所述S1具体为：

通过显示屏显示登录二维码，所述登录二维码用于让学员使用移动终端进行扫码登录动作。

一种基于摄像头的学车辅助系统，包括：

电子地图模块，所述电子地图模块内预存有场地地图数据和带状区域数据，预设有电子栅栏、特征目标和标识特征，所述场地地图数据至少包括构成场地的线段，所述带状区域为及格的行驶轨迹的集合，所述特征目标为场地上的地标线，所述标识特征设于场地上某一项目的起始点，所述场地地图数据可以储存在系统中，也可以通过服务器的调用获取；

车辆状态信息获取模块，所述车辆状态信息获取模块包括安装在车辆四周的若干摄像头，通过摄像头获取含有特征目标的图像数据，以地标线的某一像素点作为特征点，对所述图像数据中的两帧里相同的特征点的距离变化和间隔时间进行计算，获得行驶速率，通过地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离，对所述图像数据中的两帧中所述车辆与所述地标线的距离变化进行计算，获得行驶方向，车辆进入场地时摄像头捕捉到的标识特征符合预设的距离条件时，摄像头通过此刻地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离获得所述车辆的初始位置，车辆运行时，对车辆的初始位置、行驶速率和行驶方向进行计算，得到车辆位置和行驶轨迹。

位置监控模块，所述位置监控模块判断所述车辆位置是否超出所述带状区域，所述车辆位置超出所述带状区域时，进行提示、警报动作。

电子副刹模块，当所述车辆位置超出所述电子栅栏时，或所述行驶速度超出预定值时，所述电子副刹模块使车辆停止运动。

其中，还包括分析系统，所述分析系统包括：

身份识别模块，所述身份识别模块用于识别学员身份，可以使用二维码，也可以使用RFID或身份证等，学员上车后，拿出手机扫码登录开始练习，方便快捷；

数据运算整理模块，所述数据运算整理模块获取车辆状态信息获取模块中学员历次所述行驶轨迹，根据历次所述行驶轨迹与所述带状区域的中心线的偏差进行计算并整理生成该学员的驾驶习惯数据，学员可以根据驾驶习惯数据对下次练习进行改进，使其驾驶轨迹越来越接近中心线；

传输模块，所述传输模块将所述驾驶习惯数据传送至学员的移动终端和服务器，所述传输模块将360度环视影像上传至服务器，对每个360度环视影像标记上拍摄时对应的行驶轨迹，供学员下载相关影像学习分析。

以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于摄像头的学车辅助方法，其特征在于，包括：

获取场地地图数据，构建电子地图，所述场地地图数据至少包括构成场地的线段；

在所述电子地图内预设带状区域，所述带状区域为及格的行驶轨迹的集合，所述带状区域的测绘方法为工作人员根据具体考试项目场地和车辆测试得出，事先由教练驾驶车辆测得并记录，在及格的情况下向左偏差最大的轨迹，和向右偏差最大的轨迹，两条轨迹线之间的区域即为带状区域，并通过简单计算得出带状区域的中心线，或通过由教练自行驾驶车辆测得或者自行在电子地图上绘制得出的最佳行驶轨迹，在这条最佳行驶轨迹的基础上设置左偏和右偏的误差阈值而得出带状区域；

在车辆上安装若干摄像头，预设场地上的某一目标为特征目标，通过摄像头获取含有特征目标的图像数据，根据特征目标或特征目标的某一部分的位置变化得到至少含有车辆位置的车辆状态数据；

判断所述车辆位置是否超出所述带状区域，所述车辆位置超出所述带状区域时，进行提示、警报动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据特征目标或特征目标的某一部分的位置变化得到至少含有车辆位置的车辆状态数据，包括：

所述车辆状态数据还包括行驶速率，以场地上的地标线作为特征目标，以地标线的某一像素点作为特征点，对所述图像数据中的两帧里相同的特征点的距离变化和间隔时间进行计算，获得行驶速率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述车辆状态数据还包括行驶方向，通过地标线的线宽占用的像素点数量计算出摄像头与所述地标线的垂直距离，由若干摄像头中的至少两个摄像头与所述地标线的垂直距离获得行驶方向数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述车辆状态数据还包括行驶轨迹，车辆进入场地时摄像头捕捉到预设在场地上的标识特征符合预设的距离条件时，摄像头通过此刻地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离获得所述车辆的初始位置，车辆运行时，对车辆的初始位置、行驶速率和行驶方向进行计算，得到车辆位置和行驶轨迹。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述电子地图的禁止通过区域设置电子栅栏，当所述车辆位置超出所述电子栅栏时通过电子副刹使车辆停止运动。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述行驶速度超出预设值时，通过电子副刹使车辆停止运动。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对学员的驾驶习惯进行分析，其步骤为：

S1 识别身份；

S2 获取历次所述行驶轨迹和行驶时摄像头拍摄的360度环视影像，根据历次所述行驶轨迹与所述带状区域的中心线的偏差进行计算并整理生成驾驶习惯数据；

S3 将所述驾驶习惯数据传送至移动终端和服务器,将所述360度环视影像保存至本地设备和上传至服务器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S1具体为：

通过显示屏显示登录二维码，所述登录二维码用于让学员使用移动终端进行扫码登录动作。

9.一种基于摄像头的学车辅助系统，其特征在于，包括：

电子地图模块，所述电子地图模块内预存有场地地图数据和带状区域数据，预设有电子栅栏、特征目标和标识特征，所述场地地图数据至少包括构成场地的线段，所述带状区域为及格的行驶轨迹的集合，所述特征目标为场地上的地标线，所述标识特征设于场地上某一项目的起始点，所述带状区域的测绘方法为工作人员根据具体考试项目场地和车辆测试得出，事先由教练驾驶车辆测得并记录，在及格的情况下向左偏差最大的轨迹，和向右偏差最大的轨迹，两条轨迹线之间的区域即为带状区域，并通过简单计算得出带状区域的中心线，或通过由教练自行驾驶车辆测得或者自行在电子地图上绘制得出的最佳行驶轨迹，在这条最佳行驶轨迹的基础上设置左偏和右偏的误差阈值而得出带状区域；

车辆状态信息获取模块，所述车辆状态信息获取模块包括安装在车辆四周的若干摄像头，通过摄像头获取含有特征目标的图像数据，以地标线的某一像素点作为特征点，对所述图像数据中的两帧里相同的特征点的距离变化和间隔时间进行计算，获得行驶速率，通过地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离，对所述图像数据中的两帧中所述车辆与所述地标线的距离变化进行计算，获得行驶方向，车辆进入场地时摄像头捕捉到的标识特征符合预设的距离条件时，摄像头通过此刻地标线的线宽占用的像素点数量计算出车辆与所述地标线的距离获得所述车辆的初始位置，车辆运行时，对车辆的初始位置、行驶速率和行驶方向进行计算，得到车辆位置和行驶轨迹；

位置监控模块，所述位置监控模块判断所述车辆位置是否超出所述带状区域，所述车辆位置超出所述带状区域时，进行提示、警报动作；

电子副刹模块，当所述车辆位置超出所述电子栅栏时，或所述行驶速度超出预定值时，所述电子副刹模块使车辆停止运动。

10.根据权利要求9中所述的一种基于摄像头的学车辅助系统，其特征在于，还包括分析系统，所述分析系统包括：

身份识别模块，所述身份识别模块用于识别学员身份；

数据运算整理模块，所述数据运算整理模块获取车辆状态信息获取模块中学员历次所述行驶轨迹，根据历次所述行驶轨迹与所述带状区域的中心线的偏差进行计算并整理生成该学员的驾驶习惯数据；

传输模块，所述传输模块将所述驾驶习惯数据传送至学员的移动终端和服务器，所述传输模块将摄像头拍摄的360度环视影像上传至服务器。

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