CN112776777A - 一种车辆及其限高防碰撞控制方法 - Google Patents

一种车辆及其限高防碰撞控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车辆及其限高防碰撞控制方法，通过获取车辆前方限高杆的图像和车辆所在路面的坡度，根据限高杆的图像确定限高杆与路面的竖直通行尺寸；再根据竖直通行尺寸和路面的坡度得到限高杆与路面的垂直距离；若车身高度大于垂直距离，则输出报警信息和/或控制车辆减速。此时限高杆所在处的路面带有坡度，如上坡或者下坡时，此处所允许的实际通行尺寸不再是竖直通行尺寸，而是限高杆与路面的垂直距离，因此，根据坡度和竖直通行尺寸即可得到这种坡度路面的实际通行尺寸即限高杆与路面的垂直距离，避免了限高杆与水平面之间的高度作为实际通行尺寸造成车辆刮顶或者碰撞，提高了车辆过限行障碍物时的安全性和可靠性，减少了不必要的财产损失。

Description

一种车辆及其限高防碰撞控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆及其限高防碰撞控制方法。
背景技术
车辆驾驶过程中，如果出现高空障碍物，由于驾驶员的视野受限，很难有效的规避，容易造成车辆刮顶等事故，例如大型车辆过涵洞等情况下，由于驾驶员的估计不足，刮顶事件时常发生。
有中国专利授权公告号为CN207345668U的实用新型专利文件，公开了一种车辆，包括图像采集装置、测距装置、处理器、报警系统以及自主刹车机构，根据可通行高度和到达限高路段的距离，当车辆不能够通过该限高路段时报警提醒驾驶员减速停车或通过自主刹车机构强制减速停车。限行障碍物可以对前方路段进行限高或者限宽，一般为限高杆、涵洞、高架桥等，限高杆一般由两个支撑杆支撑且这些支撑杆都是竖直的，即支撑杆垂直于水平面，但是若当前路段为上坡路段，存在这种限行障碍物，而此时限高杆的可通过距离为限高杆到路面的垂直距离，而单纯的通过图像采集的方式仅能够检测到限高杆与路面的竖直距离，即在限高杆所在竖直平面上限高杆与路面的距离；因此，不能够准确的反应限高杆与路面的垂直距离，导致车辆在上坡限高路面存在一定的碰撞危险，将会对车辆和路政设施造成一定损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆及其限高防碰撞控制方法，用以解决现有限高距离采集不准确导致的存在碰撞危险的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种车辆的限高防碰撞控制方法，包括以下步骤：
1)获取车辆前方限行障碍物的图像和车辆所在路面的坡度，根据限行障碍物的图像确定限行障碍物与路面的竖直通行尺寸；
2)根据竖直通行尺寸和路面的坡度得到限行障碍物与路面的垂直距离；
3)判断车身高度是否大于所述垂直距离，若是，则输出报警信息，和/或控制车辆减速。
有益效果是，当车辆前方设置有限行障碍物设置时，如限高杆、涵洞等，若此时限高杆所在处的路面带有坡度，处在上坡或者下坡时，此处所允许的通行尺寸不再是限高杆与水平面之间的高度即竖直通行尺寸，而是限高杆与路面的垂直距离，因此，根据坡度和竖直通行尺寸即可得到这种坡度路面的实际通行尺寸即限高杆与路面的垂直距离，避免了限高杆与水平面之间的高度作为实际通行尺寸造成车辆刮顶或者碰撞，提高了车辆过限行障碍物时的安全性和可靠性，减少了不必要的财产损失。
进一步地，为了避免车辆与限宽设施刮蹭，所述控制方法中还根据限行障碍物的图像确定限行障碍物的水平通行尺寸，当车身宽度大于所述水平通行尺寸时，输出报警信息，和/或控制车辆减速。
进一步地，为了精准的测量并计算得到限高障碍物的限制高度或者限宽障碍物的限制宽度，所述限行障碍物的图像为双目摄像头采集的双目图像，根据所述双目图像确定竖直通行尺寸和水平通行尺寸的过程为：
(1)以路面为基准建立三维坐标，对双目图像进行预滤波处理，并通过视差获取模型和视差代价计算获取限行障碍物的边界像素点的最优双目视差；
(2)利用三角测量方法计算限行障碍物的边界的实际坐标，即可得到所述竖直通行尺寸和所述水平通行尺寸。
本发明提供一种车辆，包括车辆本体以及设置在车辆本体上的图像采集模块和控制模块，所述图像采集模块的输出端连接所述控制模块，所述车辆本体上还设置有坡度传感器，所述坡度传感器的输出端连接所述控制模块；所述车辆本体上还设置有报警模块和/或紧急制动模块，所述控制模块的输出端连接报警模块和紧急制动模块；所述控制模块通过图像采集模块用于获取限行障碍物图像并根据限行障碍物图像得到限行障碍物与路面的竖直距离，所述控制模块根据竖直距离和路面的坡度得到限行障碍物与路面的垂直距离；当车身高度大于所述垂直距离时，所述控制模块通过报警模块输出报警，所述控制模块通过紧急制动模块控制车辆减速。
有益效果是，当车辆前方设置有限行障碍物设置时，如限高杆、涵洞等，若此时限高杆所在处的路面带有坡度，处在上坡或者下坡时，此处所允许的通行尺寸不再是限高杆与水平面之间的高度即竖直通行尺寸，而是限高杆与路面的垂直距离，因此，根据坡度和竖直通行尺寸即可得到这种坡度路面的实际通行尺寸即限高杆与路面的垂直距离，避免了限高杆与水平面之间的高度作为实际通行尺寸造成车辆刮顶或者碰撞，提高了车辆过限行障碍物时的安全性和可靠性，减少了不必要的财产损失。
进一步地，为了避免车辆与限宽设施刮蹭，所述控制模块还根据限行障碍物的图像确定限行障碍物的水平通行尺寸，当车身宽度大于所述水平通行尺寸时，通过报警模块输出报警，通过紧急制动模块控制车辆减速。
进一步地，为了精准的测量限高障碍物或者限宽障碍物，所述图像采集模块为双目摄像头，所述限行障碍物的图像为双目摄像头采集的双目图像。
进一步地，为了精准的计算得到限高障碍物的限制高度或者限宽障碍物的限制宽度，根据所述双目图像确定竖直通行尺寸和水平通行尺寸的过程为：
(1)以路面为基准建立三维坐标，对双目图像进行预滤波处理，并通过视差获取模型和视差代价计算获取限行障碍物的边界像素点的最优双目视差；
(2)利用三角测量方法计算限行障碍物的边界的实际坐标，即可得到所述竖直通行尺寸和所述水平通行尺寸。
附图说明
图1是本发明的一种车辆的限高防碰撞控制方法的流程图；
图2是本发明的一种车辆的限高原理示意图；
图3是本发明的一种车辆的限高防碰撞控制方法的具体原理图；
图4是本发明的一种车辆的限高防碰撞控制方法的双目视觉测量原理图；
图5是本发明的简单行搜索视差获取模型原理图；
其中，1为限高杆，2为路面，3为竖直通行尺寸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
方法实施例：
本发明提供一种车辆的限高防碰撞控制方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
1)获取车辆前方限行障碍物的图像和车辆所在路面2的坡度，根据限行障碍物的图像确定限行障碍物与路面的竖直通行尺寸3；
2)根据竖直通行尺寸3和路面2的坡度得到限行障碍物与路面的垂直距离；
3)判断车身高度是否大于垂直距离，若是，则输出报警信息并控制车辆减速。
上述的限行障碍物以限高杆1为例，同时该限高杆1还具有限宽的作用；根据限行障碍物的图像确定限行障碍物的水平通行尺寸，当车身宽度大于水平通行尺寸时，输出报警信息并控制车辆减速，其中，坡度为图2中的α。
作为其他的实施方式，当车身高度是否大于垂直距离时，或者当车身宽度大于水平通行尺寸时，输出报警信息或者控制车辆减速。
限高杆的图像为双目摄像头采集的双目图像，根据双目图像确定竖直通行尺寸和水平通行尺寸的过程如下，如图3所示：
(1)以路面为基准建立三维坐标，对双目图像进行预滤波处理，并通过视差获取模型和视差代价计算获取限行障碍物的边界像素点的最优双目视差；
(2)利用三角测量方法计算限行障碍物的边界的实际坐标，即可得到竖直通行尺寸和水平通行尺寸。
具体的是，如图4所示，其中2个摄像头一个定义为基准摄像头，另一个定义为目标摄像头，组成双目系统，分别布置于车身左右两侧，嵌置于车身前部外饰件中，用于车辆前方图像获取，且2个摄像头需经过单目标定、双目标定和双目校正，以消除镜头对图像畸变影响，使双目图像共面，双目图像极限平行，双目校正可采用Bouguet重投影算法，使得重投影次数最小化，畸变最小化，观测面积最大化。
双目视差获取的目的是在目标摄像头中找出与基准摄像头图像中对应的像素点，视差获取模型可采用简单行搜索模型(如图5所示)，视差代价计算的代价函数可用基于距离和基于相似度的函数，如像素绝对差值SAD函数、像素平方差值SSD函数、带阈值的像素绝对差值STAD函数。根据视差获取模型和视差代价计算来得到像素点的最优双目视差可采用其它搜索模型实现，如块匹配搜索模型、自适应块匹配搜索算法模型、基于遗传算法的匹配模型等，本发明只给出视差获取模型的简要原理说明。
如图5所示为简单行搜索模型：假设图像校正后，左摄像头图像和右摄像头图像已严格行对齐，且简单行搜索的最大视差搜索范围为max。设左摄像头图像中的某一像素点坐标为(xl,yl)，右摄像头图像中与其对应的像素点坐标为(xr,yr),其中yl＝yr,yr∈[yl+0～max]。设视差代价计算函数为Similar((xl，yl)，(xr，yr)),其对搜索区间内左右摄像头像素相似度进行评价，并返回右摄像头中与点(xl,yl)相似度最高的像素点的x轴的坐标值，从而得到(xr,yr)。
如图4所示，三角测量方法具体的是：
两个摄像头拥有相同焦距f，图像共面，极线严格对齐，左右摄像头各自主视线与透视面的交点为主点，均精确校准，坐标分别为
Figure BDA0002266405550000061
和
Figure BDA0002266405550000062
障碍物上的某一点P(X,Y,Z)在左摄像机上的成像点为(xl,yl)，右摄像头中与其对应的成像点为(xr,yr)，两个摄像头主点之间的距离为T，根据相似三角形原理，可推导出X，Y，Z的值：
Figure BDA0002266405550000063
如图3所示，若判断车辆不能通过障碍物，障碍物预警系统通过声光进行一级预警，提醒驾驶员注意碰撞风险，减速制动选择其他线路。若驾驶员无减速操作，紧急制动控制系统控制AEBS(自动紧急制动系统，Autonomous Emergency Braking System)进行短促点刹制造警告，进行二级预警。若驾驶员仍然消极应对，紧急制动系统控制系统控制AEBS进行紧急制动，防止碰撞事故发生。车辆停止后，驾驶员可通过按钮手动关闭系统功能，切换其他线路，手动开启系统功能。若认为系统判断有误，可继续原路驾驶，通过后手动开启系统功能。
车辆实施例：
本发明提供一种车辆，包括车辆本体以及设置在车辆本体上的图像采集模块和控制模块，图像采集模块的输出端连接控制模块，车辆本体上还设置有坡度传感器，坡度传感器的输出端连接控制模块；车辆本体上还设置有报警模块和紧急制动模块，控制模块的输出端连接报警模块和紧急制动模块。
控制模块通过图像采集模块用于获取限行障碍物图像并根据限行障碍物图像得到限行障碍物与路面的竖直距离，控制模块根据竖直距离和路面的坡度得到限行障碍物与路面的垂直距离；当车身高度大于垂直距离时，控制模块通过报警模块输出报警，控制模块通过紧急制动模块控制车辆减速。作为其他的实施方式，车辆本体中仅包括报警模块和紧急制动模块二者中的一个，同样控制模块仅需要输出报警或者控制车辆减速。
本发明中的图像采集模块为双目摄像头，限行障碍物的图像为双目摄像头采集的双目图像。作为其他的实施方式，图像采集模块也可以是单目或者多目的摄像头，并依据现有的技术手段实现限行障碍物的可通行尺寸的识别。
本发明考虑了道路坡度对车辆通过高度方向障碍物的影响，从而提高高度方向障碍物车辆可通过性判断准确性，并且将障碍物可通过性与AEBS结合，使车辆能够自主减速制动，规避人为风险；在具体实施过程中采用双目立体视觉方法测量障碍物可通过尺寸，可有效处理图像失真，消除图像畸变，提高感知精度。

Claims (7)

1.一种车辆的限高防碰撞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取车辆前方限行障碍物的图像和车辆所在路面的坡度，根据限行障碍物的图像确定限行障碍物与路面的竖直通行尺寸；
2)根据竖直通行尺寸和路面的坡度得到限行障碍物与路面的垂直距离；
3)判断车身高度是否大于所述垂直距离，若是，则输出报警信息，和/或控制车辆减速。
2.根据权利要求1所述的车辆的限高防碰撞控制方法，其特征在于，所述控制方法中还根据限行障碍物的图像确定限行障碍物的水平通行尺寸，当车身宽度大于所述水平通行尺寸时，输出报警信息，和/或控制车辆减速。
3.根据权利要求1或2所述的车辆的限高防碰撞控制方法，其特征在于，所述限行障碍物的图像为双目摄像头采集的双目图像，根据所述双目图像确定竖直通行尺寸和水平通行尺寸的过程为：
(1)以路面为基准建立三维坐标，对双目图像进行预滤波处理，并通过视差获取模型和视差代价计算获取限行障碍物的边界像素点的最优双目视差；
(2)利用三角测量方法计算限行障碍物的边界的实际坐标，即可得到所述竖直通行尺寸和所述水平通行尺寸。
4.一种车辆，包括车辆本体以及设置在车辆本体上的图像采集模块和控制模块，所述图像采集模块的输出端连接所述控制模块，其特征在于，所述车辆本体上还设置有坡度传感器，所述坡度传感器的输出端连接所述控制模块；所述车辆本体上还设置有报警模块和/或紧急制动模块，所述控制模块的输出端连接报警模块和紧急制动模块；所述控制模块通过图像采集模块用于获取限行障碍物图像并根据限行障碍物图像得到限行障碍物与路面的竖直距离，所述控制模块根据竖直距离和路面的坡度得到限行障碍物与路面的垂直距离；当车身高度大于所述垂直距离时，所述控制模块通过报警模块输出报警，所述控制模块通过紧急制动模块控制车辆减速。
5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述控制模块还根据限行障碍物的图像确定限行障碍物的水平通行尺寸，当车身宽度大于所述水平通行尺寸时，通过报警模块输出报警，通过紧急制动模块控制车辆减速。
6.根据权利要求4或5所述的车辆，其特征在于，所述图像采集模块为双目摄像头，所述限行障碍物的图像为双目摄像头采集的双目图像。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，根据所述双目图像确定竖直通行尺寸和水平通行尺寸的过程为：
(1)以路面为基准建立三维坐标，对双目图像进行预滤波处理，并通过视差获取模型和视差代价计算获取限行障碍物的边界像素点的最优双目视差；
(2)利用三角测量方法计算限行障碍物的边界的实际坐标，即可得到所述竖直通行尺寸和所述水平通行尺寸。
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