CN112590782A - 基于多传感器的全天候碰撞预警方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于多传感器的全天候碰撞预警方法及设备。所述方法包括：将光传感器接收的光强信号转化为模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字电压信号；若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像。本发明实施例提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法及设备，通过光传感器识别到的光强信号来对图像采集装置进行切换，解决了夜间识别精度低甚至无法识别行人和车辆的缺陷，使得车辆在行驶过程中能够进行全天候的危险预警。

Description

基于多传感器的全天候碰撞预警方法及设备
技术领域
本发明实施例涉及车辆行驶过程中危险预警技术领域，尤其涉及一种基于多传感器的全天候碰撞预警方法及设备。
背景技术
相关的车辆行驶过程中的预警模式在白天时候可以很好地对行人和车辆进行识别，但在夜间图像采集装置的图像识别率低，甚至无法识别行人和车辆。因此，开发一种基于多传感器的全天候碰撞预警方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于多传感器的全天候碰撞预警方法及设备。
第一方面，本发明的实施例提供了一种基于多传感器的全天候碰撞预警方法，包括：将光传感器接收的光强信号转化为模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字电压信号；若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像，包括：若数字电压信号小于预设电压阈值范围的下限值，则关闭单目摄像头，开启红外摄像头采集图像。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像，还包括：若数字电压信号大于预设电压阈值范围的上限值，则关闭红外摄像头，开启单目摄像头采集图像。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，在所述则切换图像采集装置采集图像之后，还包括：将毫米波雷达坐标系以及采集到的图像的像素坐标系均转化为世界坐标系，将毫米波雷达与图像采集装置进行采样时刻同步，根据毫米波雷达的探测点构建兴趣区域，对图像采集装置采集到的位于所述兴趣区域内的图像进行识别，若存在障碍物则报警。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述将毫米波雷达坐标系转化为世界坐标系，包括：
Figure BDA0002865791400000021
其中，R为毫米波雷达与障碍物的距离；α为毫米波雷达发射线束与障碍物的夹角；H为世界坐标系的XwO0Zw平面与毫米波雷达坐标系的XrOrZr平面的距离；Z0为世界坐标系的XwO0Yw平面与毫米波雷达坐标系的XrOrYr平面的距离。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述将采集到的图像的像素坐标系转化为世界坐标系，包括：
Figure BDA0002865791400000022
其中，
Figure BDA0002865791400000023
f为焦距；u0为像素点初始横坐标；v0为像素点初始纵坐标；u为像素点实时横坐标；v为像素点实时纵坐标；R1为旋转矩阵；T为平移矩阵；0T为三维零向量；Zc为图像采集装置坐标系中的z坐标；dx为x轴方向的微分；dy为y轴方向的微分。
在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述将毫米波雷达与图像采集装置进行采样时刻同步，包括：图像采集装置每采一帧图像的图像采集时刻，选取毫米波雷达在所述图像采集时刻上一帧缓存的数据。
第二方面，本发明的实施例提供了一种基于多传感器的全天候碰撞预警装置，包括：
信号转化模块，用于将光传感器接收的光强信号转化为模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字电压信号；切换模块，用于若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像。
第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法。
第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法。
本发明实施例提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法及设备，通过光传感器识别到的光强信号来对图像采集装置进行切换，解决了夜间识别精度低甚至无法识别行人和车辆的缺陷，使得车辆在行驶过程中能够进行全天候的危险预警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法流程图；
图2为本发明实施例提供的基于多传感器的全天候碰撞预警装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的毫米波雷达和图像采集装置采样时刻同步效果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
针对单目摄像头与毫米波雷达融合的车辆行驶过程中的危险预警模式进行改进，通过增加光传感器，通过设定一定阈值的光照强度，在光照强度大于阈值时，使用单目摄像头和毫米波雷达融合的方案进行行人和车辆的识别和检测，在光照强度小于阈值时，使用红外摄像头和毫米波雷达融合的方案进行行人和车辆进行识别和检测。基于这种思想，本发明实施例提供了一种基于多传感器的全天候碰撞预警方法，参见图1，该方法包括：将光传感器接收的光强信号转化为模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字电压信号；若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像。具体地，模拟电压信号转化为数字电压信号可以通过A/D转换器实现。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像，包括：若数字电压信号小于预设电压阈值范围的下限值，则关闭单目摄像头，开启红外摄像头采集图像。具体地，图像采集装置包括单目摄像头和红外摄像头，预设电压阈值范围可以为1伏特至10伏特，进一步可以为3伏特、5伏特或8伏特。其中，1伏特为预设电压阈值范围的下限值，10伏特为预设电压阈值范围的上限值。若数字电压信号小于1伏特，则关闭单目摄像头，开启红外摄像头采集图像。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像，还包括：若数字电压信号大于预设电压阈值范围的上限值，则关闭红外摄像头，开启单目摄像头采集图像。具体地，预设电压阈值范围可以为1伏特至10伏特，进一步可以为3伏特、5伏特或8伏特。其中，1伏特为预设电压阈值范围的下限值，10伏特为预设电压阈值范围的上限值。若数字电压信号大于10伏特，则关闭红外摄像头，开启单目摄像头采集图像。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，在所述则切换图像采集装置采集图像之后，还包括：将毫米波雷达坐标系以及采集到的图像的像素坐标系均转化为世界坐标系，将毫米波雷达与图像采集装置进行采样时刻同步，根据毫米波雷达的探测点构建兴趣区域，对图像采集装置采集到的位于所述兴趣区域内的图像进行识别，若存在障碍物则报警。具体地，兴趣区域以毫米波雷达探测点为中心，分别在水平方向和垂直方向各拓展相应的空间距离，以此形成的矩阵区域作为兴趣区域。对图像采集装置采集到的位于所述兴趣区域内的图像进行识别，具体可以使用基于Haar-Like特征与Adaboost算法结合的车辆、行人检测分类器，对图像中的车辆、行人进行有效识别，当发现前方有行人或者车辆时，通过蜂鸣器或者图标闪烁提醒驾驶员。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述将毫米波雷达坐标系转化为世界坐标系，包括：
Figure BDA0002865791400000051
其中，R为毫米波雷达与障碍物的距离；α为毫米波雷达发射线束与障碍物的夹角；H为世界坐标系的XwO0Zw平面与毫米波雷达坐标系的XrOrZr平面的距离；Z0为世界坐标系的XwO0Yw平面与毫米波雷达坐标系的XrOrYr平面的距离。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述将采集到的图像的像素坐标系转化为世界坐标系，包括：
Figure BDA0002865791400000052
其中，
Figure BDA0002865791400000053
f为焦距；u0为像素点初始横坐标；v0为像素点初始纵坐标；u为像素点实时横坐标；v为像素点实时纵坐标；R1为旋转矩阵；T为平移矩阵；0T为三维零向量；Zc为图像采集装置坐标系中的z坐标；dx为x轴方向的微分；dy为y轴方向的微分。
基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，所述将毫米波雷达与图像采集装置进行采样时刻同步，包括：图像采集装置每采一帧图像的图像采集时刻，选取毫米波雷达在所述图像采集时刻上一帧缓存的数据。具体可以参见图4，毫米波雷达和图像采集装置(可以为红外摄像头或单目摄像头)在时间上同步采集数据，实现时间的融合。毫米波雷达功能的采样周期为25ms，即采样帧速率为40帧/秒，而图像采集装置采样帧速率为30帧/秒。为了保证数据的可靠性，以图像采集装置采样速率为基准，图像采集装置每采一帧图像，选取毫米波雷达在该时刻上一帧缓存的数据，例如每隔100ms设置时间节点，当毫米波雷达在时间节点获取目标数据报文的同时，采集了当前时刻的图像信息，即完成共同采样一帧毫米波雷达与视觉融合的数据，从而保证了毫米波雷达数据和图像采集装置数据时刻上的同步。
本发明实施例提供的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，通过光传感器识别到的光强信号来对图像采集装置进行切换，解决了夜间识别精度低甚至无法识别行人和车辆的缺陷，使得车辆在行驶过程中能够进行全天候的危险预警。
本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种基于多传感器的全天候碰撞预警装置，该装置用于执行上述方法实施例中的基于多传感器的全天候碰撞预警方法。参见图2，该装置包括：信号转化模块，用于将光传感器接收的光强信号转化为模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字电压信号；切换模块，用于若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像。
本发明实施例提供的基于多传感器的全天候碰撞预警装置，采用图2中的各种模块，通过光传感器识别到的光强信号来对图像采集装置进行切换，解决了夜间识别精度低甚至无法识别行人和车辆的缺陷，使得车辆在行驶过程中能够进行全天候的危险预警。
需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警装置，还包括：第二模块，用于若数字电压信号小于预设电压阈值范围的下限值，则关闭单目摄像头，开启红外摄像头采集图像。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警装置，还包括：第三模块，用于若数字电压信号大于预设电压阈值范围的上限值，则关闭红外摄像头，开启单目摄像头采集图像。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警装置，还包括：第四模块，用于将毫米波雷达坐标系以及采集到的图像的像素坐标系均转化为世界坐标系，将毫米波雷达与图像采集装置进行采样时刻同步，根据毫米波雷达的探测点构建兴趣区域，对图像采集装置采集到的位于所述兴趣区域内的图像进行识别，若存在障碍物则报警。
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于多传感器的全天候碰撞预警装置，还包括：第七模块，用于图像采集装置每采一帧图像的图像采集时刻，选取毫米波雷达在所述图像采集时刻上一帧缓存的数据。
本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)301、通信接口(Communications Interface)304、至少一个存储器(memory)302和通信总线303，其中，至少一个处理器301，通信接口304，至少一个存储器302通过通信总线303完成相互间的通信。至少一个处理器301可以调用至少一个存储器302中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
此外，上述的至少一个存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元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)执行本发明各个方法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。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于多传感器的全天候碰撞预警方法，其特征在于，包括：将光传感器接收的光强信号转化为模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字电压信号；若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像。
2.根据权利要求1所述的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，其特征在于，所述若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像，包括：若数字电压信号小于预设电压阈值范围的下限值，则关闭单目摄像头，开启红外摄像头采集图像。
3.根据权利要求1所述的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，其特征在于，所述若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像，还包括：若数字电压信号大于预设电压阈值范围的上限值，则关闭红外摄像头，开启单目摄像头采集图像。
4.根据权利要求1所述的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，其特征在于，在所述则切换图像采集装置采集图像之后，还包括：将毫米波雷达坐标系以及采集到的图像的像素坐标系均转化为世界坐标系，将毫米波雷达与图像采集装置进行采样时刻同步，根据毫米波雷达的探测点构建兴趣区域，对图像采集装置采集到的位于所述兴趣区域内的图像进行识别，若存在障碍物则报警。
5.根据权利要求4所述的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，其特征在于，所述将毫米波雷达坐标系转化为世界坐标系，包括：
Figure FDA0002865791390000011
其中，R为毫米波雷达与障碍物的距离；α为毫米波雷达发射线束与障碍物的夹角；H为世界坐标系的XwO0Zw平面与毫米波雷达坐标系的XrOrZr平面的距离；Z0为世界坐标系的XwO0Yw平面与毫米波雷达坐标系的XrOrYr平面的距离。
6.根据权利要求5所述的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，其特征在于，所述将采集到的图像的像素坐标系转化为世界坐标系，包括：
Figure FDA0002865791390000021
其中，
Figure FDA0002865791390000022
f为焦距；u0为像素点初始横坐标；v0为像素点初始纵坐标；u为像素点实时横坐标；v为像素点实时纵坐标；R1为旋转矩阵；T为平移矩阵；0T为三维零向量；Zc为图像采集装置坐标系中的z坐标；dx为x轴方向的微分；dy为y轴方向的微分。
7.根据权利要求4所述的基于多传感器的全天候碰撞预警方法，其特征在于，所述将毫米波雷达与图像采集装置进行采样时刻同步，包括：图像采集装置每采一帧图像的图像采集时刻，选取毫米波雷达在所述图像采集时刻上一帧缓存的数据。
8.一种基于多传感器的全天候碰撞预警装置，其特征在于，包括：信号转化模块，用于将光传感器接收的光强信号转化为模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字电压信号；切换模块，用于若数字电压信号不在预设电压阈值范围之内，则切换图像采集装置采集图像。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，
所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至7任一项权利要求所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1至7中任一项权利要求所述的方法。
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