CN114049794A - 一种基于智能手机的车载安全辅助驾驶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能手机的车载安全辅助驾驶系统，包括：主机端和副机端；主机端用于实时采集车辆前方的行车画面及驾驶员画面并显示车辆前方和后方的行车画面，基于采集到的信息进行速度监控、变道辅助、跟车辅助、道路交通标识识别及驾驶员疲劳驾驶监测；副机端用于实时采集车辆后方的行车画面并发送给主机端，基于采集到的行车画面进行后方跟车距离警示；主机端与副机端通过无线连接的方式进行数据传输。通过两个手机的摄像头采集前后行车画面，利用手机处理器性能完成图像的处理，达到辅助司机安全驾驶的目的，提升了驾驶的安全性，通过手机完成上述功能，无需像传统的车企那样布设大量的硬件，大大降低了使车辆拥有辅助驾驶的成本。
Description
技术领域
本发明属于辅助驾驶领域，特别是涉及一种基于智能手机的车载安全辅助驾驶系统。
背景技术
近年来，我国民用汽车拥有量逐年增加，汽车在每个家庭生活中已变得十分重要。与此同时，由于驾驶员的疏忽或者视觉盲区造成车辆的安全问题层出不穷，当车辆出现安全问题往往容易造成巨大经济损失以及严重人身安全事故。这也更加促进了高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems)的飞速发展。
高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance System),简称ADAS，是利用安装于车辆上的各类传感器，以机器视觉为基础，实时地采集数据对车辆本身及其周围环境监控。ADAS包含车载360全景环视系统、自适应巡航系统、行人防碰撞系统等各种子系统。车载360度全景环视系统作为ADAS中的最为重要的一个子系统，其利用专用的成像设备采集车辆盲区的图像信息并在输出设备中实时地显示盲区的路面环境图像信息以解决解决车辆驾驶员的视野盲区，减少安全隐患。本系统试图结合手机软硬件，实现多种ADAS的功能集合。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于智能手机的车载安全辅助驾驶系统，以解决上述现有技术存在的问题。
一方面为实现上述目的，本发明提供了一种基于智能手机的车载安全辅助驾驶系统，包括：主机端和副机端；
所述主机端用于实时采集车辆前方的行车画面及驾驶员画面并显示车辆前方和后方的行车画面，基于采集到的信息进行速度监控、变道辅助、跟车辅助、交通标识牌内容识别和驾驶员疲劳驾驶监测；
所述副机端用于实时采集车辆后方的行车画面并发送给所述主机端，基于采集到的行车画面进行后方跟车距离警示；
所述主机端与所述副机端通过无线连接的方式进行数据传输。
可选的，所述主机端包括主手机前置摄像头、主手机后置摄像头、显示模块、第一感兴趣区域划分模块、第一图像处理模块和报警模块；
所述主手机后置摄像头用于实时采集所述车辆前方的行车画面；
所述主手机前置摄像头用于实时采集驾驶员面部特征图像；
所述显示模块用于实时显示行车画面或报警信息；
所述第一感兴趣区域划分模块用于对采集的所述车辆前方的行车画面及所述驾驶员面部特征图像划分出感兴趣区域；
所述第一图像处理模块用于对行车画面及驾驶员面部特征图像中的感兴趣区域分别进行处理分析，获得车道线、交通标识牌内容和距前车的车距以及人眼状态；
所述报警模块用于判定是否出现超速、跟车距离过近、变道时后车距离过近以及疲劳驾驶的情况，若存在则进行报警。
可选的，所述主机端基于采集到的行车画面进行速度监控的过程中包括：
基于所述手机摄像头对车辆前方采集实时的行车画面；
基于所述感兴趣区域划分模块提取所述行车画面中带有交通标识牌的区域，作为第一感兴趣区域；
基于所述图像处理模块对所述第一感兴趣区域进行识别，提取交通指示牌的内容，获得速度上限；
基于所述报警模块监控车辆的实时速度是否超过所述速度上限，若超过则报警。
可选的，所述副机端包括副手机后置摄像头、第二感兴趣区域划分模块、第二图像处理模块和监测模块；
所述副手机后置摄像头用于实时采集所述车辆后方的行车画面；
所述第二感兴趣区域划分模块用于对采集的行车画面划分出感兴趣区域；
所述第二图像处理模块用于对行车画面中的感兴趣区域进行处理分析，获得车道线和距后车的车距；
所述监测模块用于判定是否出现后车跟车距离过近的情况，若存在则将预警信息发送到所述报警模块进行报警；
所述后车包括正后方、左后方和右后方的车辆。
可选的，所述变道辅助包括左右盲区危险报警和压线报警；其中所述左右盲区危险报警包括：
基于所述副机端的副手机后置摄像头对后方的行车画面进行实时采集；
基于所述第二感兴趣区域划分模块对后方的所述行车画面进行感兴趣区域划分，获得左后方车辆区域及右后方车辆区域；
基于所述第二图像处理模块对所述左后方车辆区域及右后方车辆区域进行处理，分别获得左后方车辆和右后方车辆距本车辆的距离；
基于距离随时间的变化获得左后方车辆和右后方车辆的速度变化趋势；
基于监测模块监控距离、速度趋势和本车速度变化趋势进行同步监测，判断碰撞系数，若碰撞系数大于预定值，则将预警信息发送到所述报警模块进行报警。
可选的，所述压线报警包括：基于所述第一感兴趣区域划分模块对采集的行车画面进行划分，获得车道线区域；
基于所述第一图像处理模块，采用Sobel算子对所述车道线区域进行边缘检测，获得车道线边缘；
基于改进的霍格直线检测法监测车道线，获得车道线实际位置；
基于所述报警模块和所述车道线实际位置完成车辆的压线报警。
可选的，所述系统还包括带有蓝牙mesh模块的OBD信息获取单元，所述信息获取单元用于插入车辆的OBD接口读取并调用车辆的行驶数据和车辆自身数据，所述信息获取单元通过所述蓝牙mesh模块与所述主机端进行数据传输。
可选的，所述行驶数据包括：车速、累计行驶里程、剩余油量、平均油耗、可行驶里程、驾驶足迹和车量转向信息；
所述车辆自身数据包括：电压实时数据、水温实时数据及报警信息。
可选的，所述主机端和所述副机端进行数据传输的方式包括：WIFI、GSM、GPRS和蓝牙mesh。
可选的，所述主机端基于采集到的信息进行驾驶员疲劳驾驶监测过程中包括：
基于所述第一感兴趣划分模块对所述主手机前置摄像头采集的驾驶员面部特征图像进行感兴趣区域划分，获得人眼区域；
基于所述第一图像处理模块对所述人眼区域中的人眼进行状态检测；
所述报警模块基于检测结果决定是否需要报警。
本发明的技术效果为：
本系统可实时显示车辆前后的行车画面，并提供变道辅助(左右盲区危险报警，压线报警)，前后跟车辅助，道路交通标识识别，驾驶员疲劳驾驶监测，以达到辅助司机安全驾驶的目的。其中，辅机将车后的数据发送给主机，负责左右盲区、后方跟车距离警示。主机负责显示前后道路情况、变道预警、跟车预警、速度警示、道路交通标识识别，驾驶员疲劳驾驶监测。
通过两个手机的摄像头采集前后行车画面，并利用手机处理器性能完成图像的处理，获得速度监控、变道辅助、跟车辅助道路交通标识识别、驾驶员疲劳驾驶监测等功能，达到辅助司机安全驾驶的目的，提升了驾驶的安全性，通过手机完成上述功能，无需像传统的车企那样布设大量的硬件，大大降低了使车辆拥有辅助驾驶的成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本系统完全基于安卓手机进行软件开发，以两部手机为主体，设有主机和辅机。主机位于前挡风玻璃上，辅机位于后挡风玻璃上。两部手机通过热点相连接。通过两部手机自带的后摄像头感知车辆四周环境，同时主机通过蓝牙与obd蓝牙适配器连接接受汽车相关信息。手机app可实时显示车辆前后的行车画面，并提供变道辅助(左右盲区危险报警，压线报警)，前后跟车辅助、道路交通标识识别、驾驶员疲劳驾驶监测等，以达到辅助司机安全驾驶的目的。其中，辅机将车后的数据发送给主机，负责左右盲区、后方跟车距离警示，主机负责显示前后道路情况、变道预警、跟车预警、速度警示，驾驶员疲劳驾驶监测。主机同时对于路边的一些标识牌进行识别，判断限速等等。本系统的基本模块设计如图1所示。
1.手机摄像头模块。使用2部手机自身的后摄像头，用于采集机动车四周同一时刻的图像信息及驾驶员实时图像信息，总共2个摄像头虽无法做到完全覆盖车体四周360度范围，但车前车后及后视镜盲区区域均可覆盖到，与市面上的外接摄像头全景系统方案相比更加方便快捷。
2.感兴趣区域划分模块。用于基于机动车当前的运动状态进行感兴趣区域划分。
3.图像处理模块。用于将2部手机摄像头采集的车前车后图像信息进行拼接，显示在主机的屏幕上，产生前后车况实时图像，以及基于感兴趣区域识别图像信息中的车道线、汽车、人脸及人眼；
4.机动车信息交互模块。通过手机蓝牙与插在车载OB接口的OBD蓝牙适配器连接，读取机动车的机动车信息、驾驶数据和其他信息；
5.监测及报警模块。用于接收图像信息、机动车信息及驾驶数据、周围机动车的距离和速度并进行融合分析，判断机动车碰撞系数，碰撞系数大于预定值时，给出警报提醒减速。
本发明提供了一种基于智能手机的车载安全辅助驾驶系统，包括：主机端和副机端；
主机端用于实时采集车辆前方的行车画面及驾驶员画面并显示车辆前方和后方的行车画面，基于采集到的信息进行速度监控、变道辅助、跟车辅助、交通标识牌内容识别和驾驶员疲劳驾驶监测；
副机端用于实时采集车辆后方的行车画面并发送给主机端，基于采集到的行车画面进行后方跟车距离警示；
主机端与副机端通过无线连接的方式进行数据传输。
可选的，主机端包括主手机前置摄像头、主手机后置摄像头、显示模块、第一感兴趣区域划分模块、第一图像处理模块和报警模块；
主手机后置摄像头用于实时采集车辆前方的行车画面；
主手机前置摄像头用于实时采集驾驶员面部特征图像；
显示模块用于实时显示行车画面或报警信息；
第一感兴趣区域划分模块用于对采集的行车画面及驾驶员面部特征图像划分出感兴趣区域；
第一图像处理模块用于对行车画面及驾驶员面部特征图像中的感兴趣区域分别进行处理分析，获得车道线、交通标识牌内容和距前车的车距以及人眼状态；
报警模块用于判定是否出现超速、跟车距离过近、变道时后车距离过近以及疲劳驾驶等情况，若存在则进行报警。
可选的，主机端基于采集到的行车画面进行速度监控的过程中包括：
基于手机摄像头对车辆前方采集实时的行车画面；
基于感兴趣区域划分模块提取行车画面中带有交通标识牌的区域，作为第一感兴趣区域；
基于图像处理模块对第一感兴趣区域进行识别，提取交通指示牌的内容，获得速度上限；
基于报警模块监控车辆的实时速度是否超过速度上限，若超过则报警。
可选的，副机端包括副手机后置摄像头、第二感兴趣区域划分模块、第二图像处理模块和监测模块；
副手机后置摄像头用于实时采集车辆后方的行车画面；
第二感兴趣区域划分模块用于对采集的行车画面划分出感兴趣区域；
第二图像处理模块用于对行车画面中的感兴趣区域进行处理分析，获得车道线和距后车的车距；
监测模块用于判定是否出现后车跟车距离过近的情况，若存在则将预警信息发送到报警模块进行报警；
后车包括正后方、左后方和右后方的车辆。
可选的，变道辅助包括左右盲区危险报警和压线报警；其中左右盲区危险报警包括：
基于副机端的副手机后置摄像头对后方的行车画面进行实时采集；
基于第二感兴趣区域划分模块对后方的行车画面进行感兴趣区域划分，获得左后方车辆区域及右后方车辆区域；
基于第二图像处理模块对左后方车辆区域及右后方车辆区域进行处理，分别获得左后方车辆和右后方车辆距本车辆的距离；
基于距离随时间的变化获得左后方车辆和右后方车辆的速度变化趋势；
基于监测模块监控距离、速度趋势和本车速度变化趋势进行同步监测，判断碰撞系数，若碰撞系数大于预定值，则将预警信息发送到报警模块进行报警。
可选的，压线报警包括：基于第一感兴趣区域划分模块对采集的行车画面进行划分，获得车道线区域；
基于第一图像处理模块，采用Sobel算子对车道线区域进行边缘检测，获得车道线边缘；
基于改进的霍格直线检测法监测车道线，获得车道线实际位置；
基于报警模块和车道线实际位置完成车辆的压线报警。
可选的，系统还包括带有蓝牙mesh模块的OBD信息获取单元，信息获取单元用于插入车辆的OBD接口读取并调用车辆的行驶数据和车辆自身数据，信息获取单元通过蓝牙mesh模块与主机端进行数据传输。
可选的，行驶数据包括：车速、累计行驶里程、剩余油量、平均油耗、可行驶里程、驾驶足迹和车量转向信息；
车辆自身数据包括：电压实时数据、水温实时数据及报警信息。
可选的，主机端和副机端进行数据传输的方式包括：WIFI、GSM、GPRS和蓝牙mesh。
可选的，主机端基于采集到的信息进行驾驶员疲劳驾驶监测过程中包括：
基于第一感兴趣划分模块对主手机前置摄像头采集的驾驶员面部特征图像进行感兴趣区域划分，获得人眼区域；
基于第一图像处理模块对人眼区域中的人眼进行状态检测；
报警模块基于检测结果决定是否需要报警。
1、车道线识别
车道线的识别要先通过预处理，包括将视频滤波、灰度化、二值化后，通过所述感兴趣区域划分模块划分感兴趣区域，再识别感兴趣区域里的图像的边界线，使用Sobel算子或Canny算子进行边缘检测，检测完成后用改进的霍格直线检测技术检测车道线，完成车道线的识别，并基于所述车道线和所述检测及报警模块进行压线检测。
2、机动车信息获取
本系统采用的信息获取单元具体为OBD蓝牙适配器，通过手机蓝牙连接OBD蓝牙适配器调用、读取车辆数据。该适配器由主控芯片ELM327和蓝牙模块构成，通过插槽和车载OB接口相连接，获取OBD中的数据并通过自身蓝牙把数据传输到上位机。手机端和OBD蓝牙适配器通过蓝牙建立通信，发送指令控制ELM327和车辆控制单元ECU通信获取车辆状态信息。机动车信息包括但不限于：车速、车辆转向信息、剩余油量、可行驶里程；电压监控、水温监控及报警。蓝牙采用低功耗蓝牙技术和蓝牙mesh技术中的一种。
3、检测报警
通过检测左右盲区是否出现机动车、检测是否压线，检测前后车的车距，检测驾驶员面部信息，当发生压线、左右盲区有机动车出现、前后车的车距小于安全距离、驾驶员疲劳驾驶时进行预警。
报警模块的报警方式包括：通过前后两部手机终端的扬声器播放预警声音，主机终端的显示屏显示“警告”字样进行提醒。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于智能手机的车载安全辅助驾驶系统，其特征在于，包括：主机端和副机端；
所述主机端用于实时采集车辆前方的行车画面及驾驶员画面并显示车辆前方和后方的行车画面，基于采集到的信息进行速度监控、变道辅助、跟车辅助、交通标识牌内容识别和驾驶员疲劳驾驶监测；
所述副机端用于实时采集车辆后方的行车画面并发送给所述主机端，基于采集到的行车画面进行后方跟车距离警示；
所述主机端与所述副机端通过无线连接的方式进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机端包括主手机前置摄像头、主手机后置摄像头、显示模块、第一感兴趣区域划分模块、第一图像处理模块和报警模块；
所述主手机后置摄像头用于实时采集所述车辆前方的行车画面；
所述主手机前置摄像头用于实时采集驾驶员面部特征图像；
所述显示模块用于实时显示行车画面或报警信息；
所述第一感兴趣区域划分模块用于对采集的所述车辆前方的行车画面及所述驾驶员面部特征图像划分出感兴趣区域；
所述第一图像处理模块用于对行车画面及驾驶员面部特征图像中的感兴趣区域分别进行处理分析，获得车道线、交通标识牌内容和距前车的车距以及人眼状态；
所述报警模块用于判定是否出现超速、跟车距离过近、变道时后车距离过近以及疲劳驾驶的情况，若存在则进行报警。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主机端基于采集到的行车画面进行速度监控的过程中包括：
基于所述手机摄像头对车辆前方采集实时的行车画面；
基于所述感兴趣区域划分模块提取所述行车画面中带有交通标识牌的区域，作为第一感兴趣区域；
基于所述图像处理模块对所述第一感兴趣区域进行识别，提取交通指示牌的内容，获得速度上限；
基于所述报警模块监控车辆的实时速度是否超过所述速度上限，若超过则报警。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述副机端包括副手机后置摄像头、第二感兴趣区域划分模块、第二图像处理模块和监测模块；
所述副手机后置摄像头用于实时采集所述车辆后方的行车画面；
所述第二感兴趣区域划分模块用于对采集的行车画面划分出感兴趣区域；
所述第二图像处理模块用于对行车画面中的感兴趣区域进行处理分析，获得车道线和距后车的车距；
所述监测模块用于判定是否出现后车跟车距离过近的情况，若存在则将预警信息发送到所述报警模块进行报警；
所述后车包括正后方、左后方和右后方的车辆。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述变道辅助包括左右盲区危险报警和压线报警；其中所述左右盲区危险报警包括：
基于所述副机端的副手机后置摄像头对后方的行车画面进行实时采集；
基于所述第二感兴趣区域划分模块对后方的所述行车画面进行感兴趣区域划分，获得左后方车辆区域及右后方车辆区域；
基于所述第二图像处理模块对所述左后方车辆区域及右后方车辆区域进行处理，分别获得左后方车辆和右后方车辆距本车辆的距离；
基于距离随时间的变化获得左后方车辆和右后方车辆的速度变化趋势；
基于监测模块监控距离、速度趋势和本车速度变化趋势进行同步监测，判断碰撞系数，若碰撞系数大于预定值，则将预警信息发送到所述报警模块进行报警。
6.根据权利要求2或5所述的系统，其特征在于，所述压线报警包括：基于所述第一感兴趣区域划分模块对采集的行车画面进行划分，获得车道线区域；
基于所述第一图像处理模块，采用Sobel算子对所述车道线区域进行边缘检测，获得车道线边缘；
基于改进的霍格直线检测法监测车道线，获得车道线实际位置；
基于所述报警模块和所述车道线实际位置完成车辆的压线报警。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括带有蓝牙mesh模块的OBD信息获取单元，所述信息获取单元用于插入车辆的OBD接口读取并调用车辆的行驶数据和车辆自身数据，所述信息获取单元通过所述蓝牙mesh模块与所述主机端进行数据传输。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述行驶数据包括：车速、累计行驶里程、剩余油量、平均油耗、可行驶里程、驾驶足迹和车量转向信息；
所述车辆自身数据包括：电压实时数据、水温实时数据及报警信息。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机端和所述副机端进行数据传输的方式包括：WIFI、GSM、GPRS和蓝牙mesh。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机端基于采集到的信息进行驾驶员疲劳驾驶监测过程中包括：
基于所述第一感兴趣划分模块对所述主手机前置摄像头采集的驾驶员面部特征图像进行感兴趣区域划分，获得人眼区域；
基于所述第一图像处理模块对所述人眼区域中的人眼进行状态检测；
所述报警模块基于检测结果决定是否需要报警。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN105185038A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-23 | 华东交通大学 | 一种基于Android智能手机的安全行车系统 |
| CN105336217A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-02-17 | 东华大学 | 一种基于机器视觉和安卓平台的行车安全预警系统 |
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| CN110667475A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-10 | 安徽安凯汽车股份有限公司 | 一种客车盲区辅助监测系统及方法 |
| CN113205686A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-08-03 | 华中科技大学 | 一种机动车后装360度全景无线安全辅助系统 |
-
2021
- 2021-12-02 CN CN202111457950.3A patent/CN114049794B/zh active Active
Patent Citations (5)
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