CN112793505A - 用于自动驾驶的自适应光谱调节系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于自动驾驶的自适应光谱调节系统及方法，该调节系统包括车身控制模块、大灯模块及传感器模块，该调节方法包括：S1、通过雾传感器和光谱传感器协同工作，共同且时刻检测环境光光谱；S2、将检测到的环境光光谱传递到车身控制模块，车身控制模块将信息传递给大灯模块，大灯模块中的光谱计算模块能够分析出当前环境光光谱下大灯理想输出光谱；S3、光谱计算模块计算出的最佳大灯输出光谱传递给灯光补偿模块，灯光补偿模块控制LED矩阵光驱动器发出大灯理想输出光谱。本发明为自动驾驶决策提供精确的感知数据，对物体形状外观，细节，运动状态和色彩判断，使得判断结果更加准确。

Description

用于自动驾驶的自适应光谱调节系统及方法
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及用于自动驾驶的自适应光谱调节系统及方法。
背景技术
自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。在20世纪已有数十年的历史，21世纪初呈现出接近实用化的趋势。
自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。
自动驾驶中，依靠机器视觉判断障碍物，能够在无人操控的情况下，自动实现驾驶功能，因此，通过机器视觉进行识别，是实现自动驾驶的重中之重。
现有技术中，在进行自动驾驶时，尤其是在光线不好的情况下，比如夜晚、雾天、山洞，机器视觉大大受到影响，因此需要利用补光灯对其进行补光，但是补光的效果较差，这对自动驾驶领域来说，依然是一个十分麻烦的问题。
作为做接近的现有技术，在对比文件(公开号：CN106341615B)公开的控制闪光灯的使用方法及终端中，只顾及到静态的色彩是否失真，但是在实际应用过程中，使用效果不够理想，为此，我们提出用于自动驾驶的自适应光谱调节系统及方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中自动驾驶为机器视觉补光的效果较差的问题，而提出的用于自动驾驶的自适应光谱调节系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于自动驾驶的自适应光谱调节系统，包括车身控制模块，所述车身控制模块双向连接有大灯模块，所述车身控制模块双向连接有传感器模块，所述大灯模块包括照明系统、光谱分析系统和光谱控制系统。
优选的，所述照明系统包括传感器光谱分析模块和灯光补偿模块。
优选的，所述传感器模块包括雾传感器和光谱传感器，所述雾传感器与所述光谱传感器协同工作，作为外境感知的输入信息，所述光谱传感器用于检测光强强度，所述雾传感器用于检测黑暗程度和雾的情况。
优选的，所述光谱控制系统包括光谱组和光谱计算模块，所述光谱计算模块用于大灯输出光谱的计算，所述光谱计算模块连接有LED矩阵光驱动器。
优选的，所述光谱组包括光谱一、光谱二、光谱三和光谱四，所述光谱一、光谱二、光谱三和光谱四分别对应凌晨、白天、夜晚和雾天。
为了实现上述目的，本发明还采用了如下技术方案：用于自动驾驶的自适应光谱调节方法；
S1、通过雾传感器和光谱传感器协同工作，共同且时刻检测环境光光谱；
S2、将检测到的环境光光谱传递到车身控制模块，车身控制模块将信息传递给大灯模块，大灯模块中的光谱计算模块能够分析出当前环境光光谱下大灯理想输出光谱；
S3、光谱计算模块计算出的最佳大灯输出光谱传递给灯光补偿模块，灯光补偿模块控制LED矩阵光驱动器发出大灯理想输出光谱。
优选的，在S2中，理想输出光谱采用补尝后的EVE方程值判断，达到预设值，判为达到理想环境光。
优选的，所述LED矩阵光驱动器通过RGB混光技术或SPD技术进行混光，所述RGB混光技术为单光源多芯片混光产生白光或其他特定光谱，所述SPD技术为光谱功率分布技术。
优选的，所述SPD技术采用RGB混光或特定光能量输出的发光芯片刺激对应特定的荧光粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、基于环境光谱的检测,智能大灯能够产生补偿光谱来使得自动驾驶的摄像头能够更加真实准确地识别道路的参与者和各种标识，为自动驾驶决策提供精确的感知数据。该补偿光谱能够提高车前灯的明视光和暗视光光谱能量输出效率，以提高摄像头在不同光线条件下识别物体形状、运动状态和颜色；
2、基于暗视光谱理论和EVE方程来增强在黑暗环境下，对物体形状外观，细节，运动状态和色彩判断，使得判断结果更加准确，在实际使用过程中更加可靠。
3、能够使大灯的光谱自适应调节功能，在各种环境光线下，实现物体形状，运动状态和色彩的高还原性，降低30％大灯功耗，增加可视度，低照度下，实现高色彩还原度，大大减少眩光，提高自动驾驶中对物体识别的准确性，尤其是在夜间识别物体的准确性，提高自动驾驶的安全性。
附图说明
图1为本发明用于自动驾驶的自适应光谱调节系统组成图；
图2为图1中大灯模块组成图；
图3为图2中照明系统组成图；
图4为图2中光谱控制系统组成图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-4，本发明提供一种用于自动驾驶的自适应光谱调节系统，包括车身控制模块2，车身控制模块2双向连接有大灯模块3，车身控制模块2双向连接有传感器模块1，大灯模块3包括照明系统31、光谱分析系统32和光谱控制系统33；通过传感器模块1能够准确测量周围环境的光强和雾的情况，进而通过光谱分析系统32能够快速分析出照明系统得到最佳的照明效果所需要的光谱，而通过光谱控制系统33能够快速使照明系统31发出实际光谱，为机器视觉提供良好的照明效果，以使车身控制模块2能够安全、稳定地在各种情况下行驶。
传感器模块1包括光谱传感器、雾传感器，雾传感器与光谱传感器协同工作，作为外境感知的输入信息，光谱传感器用于检测光强强度，雾传感器用于检测黑暗程度和雾的情况，从而准确测量车身周围的情况，以便后续的分析；
参见图3，照明系统31包括传感器光谱分析模块311和灯光补偿模块312，利用传感器光谱分析模块311对光照进行分析，并通过灯光补偿模块312有效地对照明进行光谱补偿，以确保照明系统31具有良好的照明效果；
光谱分析系统32用于对传感器模块1检测的光谱进行分析。
参见图4，光谱控制系统33包括光谱组331和光谱计算模块332，光谱计算模块332用于大灯输出光谱的计算，光谱计算模块332连接有LED矩阵光驱动器333，在采集到详细的环境信息后，利用光谱计算模块快速准确地测量出当前情况下最佳的光谱，然后再控制LED矩阵光驱动器能够快速准确地输出所需要的光谱；
光谱组包括光谱一、光谱二、光谱三和光谱四，光谱一、光谱二、光谱三和光谱四分别对应凌晨、白天、夜晚和雾天，使用范围广，效果好，能够为机器视觉提供最佳的照明效果，进而提高机器视觉识别的准确性。
本发明还提供一种用于自动驾驶的自适应光谱调节方法，根据环境光的检测对自动驾驶的灯光进行补偿，步骤包括：
S1、通过雾传感器和光谱传感器协同工作，共同且时刻检测环境光光谱；
S2、将检测到的环境光光谱传递到车身控制模块，车身控制模块将信息传递给大灯模块，大灯模块中的光谱计算模块能够分析出当前环境光光谱下大灯理想输出光谱；
S3、光谱计算模块计算出的最佳大灯输出光谱传递给灯光补偿模块，灯光补偿模块控制LED矩阵光驱动器发出大灯理想输出光谱。
在S2中，理想输出光谱采用补尝后的EVE方程值判断，达到预设值，判为达到理想环境光。
LED矩阵光驱动器通过RGB混光技术或SPD技术进行混光，RGB混光技术为单光源多芯片混光产生白光或其他特定光谱，SPD技术为光谱功率分布技术。
SPD技术采用RGB混光或特定光能量输出的发光芯片刺激对应特定的荧光粉。
本发明在使用时，依据的是，人眼/摄像头在白天和晚上的工作原理是不一样的。明视觉细胞占视网膜细胞的2％，即视锥细胞，可以识别物体的颜色和细节。暗视觉细胞占视网膜细胞的98％，即视柱细胞，可以识别物体的形状和运动状态。人眼白天对555纳米波长的光吸收最好，夜晚对505纳米波长的光吸收的最好。光刺激的亮度在约3个坎德拉(cd)/m2以上时，主要由人眼锥体细胞获得的视觉称明视觉或锥体细胞视觉；光刺激的亮度约在10-3尼特以下，即在暗适应情况下主要由杆体细胞获得的视觉称暗视觉或杆体细胞视觉。
标准纳光的光谱峰值是555纳米，亮度标准衡量的话，是好的光源，但在纳光下，视觉是很差的。冷白光LED(4000K及以上满足日光光谱，但有蓝色尖峰(由于使用3P和4P的荧光蓝光伤害眼睛。在夜间，人眼摄像头对光谱的需求和日间明显不一样。所以目前的满足日光光谱的灯，并不适合夜间使用。
Equivalent Visual Equation(EVE)----lower lux can also provide goodvisibility with high S/P ratio power saving opportunity等效视觉方程(EVE)—低照度、高S/P也能提供高质量的视觉效果，更好的视觉，更低的照度，低照度则等于低能耗。
Equivalent Visual Equation/等效视觉方程式EVE＝L photopic x[S/P]0.8。
国际电光源协会在IES March-2012论文里正式承认，并做为取代以明视光照度(LUX)为基础的光环境评价新标准。
若想获得更高的EVE值，必须提供尽可能高的明视光照度和光源本身的S/P值。
眼科医学已经明确明视觉的光谱能量分布以及暗视觉的光谱能量分布，可见光光谱内同时存在明视光和暗视光光谱能量结构。
S/P值即暗视觉能量与明视觉能量的比值，反应特定光谱能量提供人眼暗视细胞夜间识别能力的指标。
S/P值和明视光的照度可以通过设备进行测量。
通过多种技术组合，实现根据特殊使用用途设计的光谱能量分布。
同比提升光谱能量中的明视和暗视觉光谱能量，达到同时提高刺激人眼的明视细胞和暗视细胞的感光能力的目的。
避免了传统蓝光芯片刺激荧光粉发光模式所产生的发光效率和显色指数成反比的矛盾。
将主要用于夜间视觉补光的光谱能量集中在人眼夜视最敏感的505纳米波长的能量段的光谱能量控制手段。
SPD技术即光谱功率分布技术，是由荷兰籍科学家John Rooymans博士发明，其目的是通过在LED芯片材料、荧光粉材料、封装使用方法等技术手段实现既定的光谱结构。
RGB混光技术是一种单光源多芯片混光产生白光或其他特定光谱的通俗说法。
SPD技术可以通过RGB混光，也可以通过特定光能量输出的发光芯片刺激对应特定的荧光粉实现。
不同目的的光谱结构将采用不同手段实现。
同样的光谱结构采用不同的发光使用方法，在某些特定用途会有完全不同的效果，比如在视觉识别和植物生长领域。
传感器检测环境光的情况包括光强，光谱和雾的情况。大灯模块决定最佳光谱，并且调整LED灯来产生补偿不光谱实现最佳光谱。摄像头总能在最佳光环境进行物体的捕捉和判断。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于自动驾驶的自适应光谱调节系统，包括车身控制模块，所述车身控制模块双向连接有大灯模块，其特征在于，所述车身控制模块双向连接有传感器模块，所述大灯模块包括照明系统、光谱分析系统和光谱控制系统。
2.根据权利要求1所述的用于自动驾驶的自适应光谱调节系统，其特征在于，所述照明系统包括传感器光谱分析模块和灯光补偿模块。
3.根据权利要求1所述的用于自动驾驶的自适应光谱调节系统，其特征在于，所述传感器模块包括雾传感器和光谱传感器，所述雾传感器与所述光谱传感器协同工作，作为外境感知的输入信息，所述光谱传感器用于检测光强强度，所述雾传感器用于检测黑暗程度和雾的情况。
4.根据权利要求1所述的用于自动驾驶的自适应光谱调节系统，其特征在于，所述光谱控制系统包括光谱组和光谱计算模块，所述光谱计算模块用于大灯输出光谱的计算，所述光谱计算模块连接有LED矩阵光驱动器。
5.根据权利要求4所述的用于自动驾驶的自适应光谱调节系统，其特征在于，所述光谱组包括光谱一、光谱二、光谱三和光谱四，所述光谱一、光谱二、光谱三和光谱四分别对应凌晨、白天、夜晚和雾天。
6.一种用于自动驾驶的自适应光谱调节方法，其特征在于，其包括：
S1、通过雾传感器和光谱传感器协同工作，共同且时刻检测环境光光谱；
S2、将检测到的环境光光谱传递到车身控制模块，车身控制模块将信息传递给大灯模块，大灯模块中的光谱计算模块能够分析出当前环境光光谱下大灯理想输出光谱；
S3、光谱计算模块计算出的最佳大灯输出光谱传递给灯光补偿模块，灯光补偿模块控制LED矩阵光驱动器发出大灯理想输出光谱。
7.根据权利要求6所述的用于自动驾驶的自适应光谱调节方法，其特征在于，在S2中，理想输出光谱采用补尝后的EVE方程值判断，达到预设值，判为达到理想环境光。
8.根据权利要求6所述的用于自动驾驶的自适应光谱调节方法，其特征在于，所述LED矩阵光驱动器通过RGB混光技术或SPD技术进行混光，所述RGB混光技术为单光源多芯片混光产生白光或其他特定光谱，所述SPD技术为光谱功率分布技术。
9.根据权利要求8所述的用于自动驾驶的自适应光谱调节方法，其特征在于：所述SPD技术采用RGB混光或特定光能量输出的发光芯片刺激对应特定的荧光粉。
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