CN117325751A - 汽车前照灯自适应寻光系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车灯光自适应控制技术领域，具体地说，涉及汽车前照灯自适应寻光系统及方法。包括光电池寻光：通过光电池光强值来确定最终光照对应位置；通过进行灯箱的上下移动依次来找到大致范围，排除大部分的干扰光；图像处理：包括图像预处理并得到最终的容器；二次寻光：通过灯光仪中间和反射端边缘的限位器位置来控制回退的步长时间来找到车辆前照灯的光源位置；对光：在已经找到灯光的情况下进行最终的对光处理。本发明设计可以高效准确地找到对应的车灯位置，降低对AFS后续灯光自适应调节操作的影响；能够自动跟踪灯光后并稳定地读取对应的高度等参数值，降低测量误差；能够有效地排除环境光的干扰，解决环境光干扰导致检测失败的问题。

Description

汽车前照灯自适应寻光系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车灯光自适应控制技术领域，具体地说，涉及汽车前照灯自适应寻光系统及方法。

背景技术

传统的前照灯系统是由：近光灯、远光灯、行驶灯和前雾灯组合而成。在城市道路行驶并且限速的情况下，主要采用近光；在乡间道路或者高速公路上高速行驶的时候，主要采用远光；雾天行驶的时候，应该打开雾灯；白天行驶，应该打开行驶灯(欧洲标准)。但是实际的使用中，传统的前照灯系统存在着诸多问题。例如，现有近光灯在近距离上的照明效果很不好，特别是在交通状况比较复杂的市区，经常会有很多司机在晚上将近光灯、远光灯和前雾灯统统打开；车辆在转弯的时候也存在照明的暗区，严重影响了司机对弯道上障碍的判断；车辆在雨天行驶的时候，地面积水反射前灯的光线，产生反射眩光等等。

汽车自适应前照灯系统，英文缩写是AFS(Adaptive Front Lighting System)，它是一种能够自动改变两种以上的光型以适应车辆行驶条件变化的前照灯系统，是国际上在车灯照明上的新技术之一，它的研发对汽车夜晚行车安全起到了很大的作用。AFS是一个由传感器组、传输通路、处理器和执行机构组成的系统。其基本的原理结构如图1所示。由于需要对多种车辆行驶状态做出综合判断，客观上决定了AFS是一个多输入多输出复杂的系统。要实现不同的功能，AFS必须要从不同的传感器取得不同的车辆行驶信息。AFS接收到的信息，除了车速，车身转角和车身倾斜角等等少数信息是可以定量的以外，其他传感器发回的信息大多只能到定性的程度。AFS的中央处理器不仅要做模糊的判断，而且还要随着这种环境的改变不断地修正系统参数，这使得AFS最终成为一个自适应的模糊系统。

AFS的执行机构是由一系列的马达和光学机构组成的。一般有投射式前照灯，对前灯垂直角度进行调整的调高马达，对前灯水平角度进行调整的旋转马达，对基本光型进行调整的可移动光栅，此外还有一些附加灯如角灯等等。但是，AFS的执行机构在作业过程中，容易因没有准确定位到汽车车灯的准确位置，而影响后续的灯光自适应调节操作，无法达到实际想要达到的灯光调整效果；同时，还因为存在大量的外界环境干扰光，如太阳光、地面反光、侧面光等，这些环境光的干扰会导致检测精度降低甚至检测失败，因此需要在AFS中增加寻光功能。鉴于此，我们提出了汽车前照灯自适应寻光系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供汽车前照灯自适应寻光系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了汽车前照灯自适应寻光方法，包括如下步骤：

S1、光电池寻光：通过光电池光强值的下限值、限值范围、变化趋势来确定最终光照对应位置；最后通过对应的序号来进行灯箱的上下移动，依次来找到大致范围，排除大部分的干扰光处理；

S2、图像处理：包括图像预处理、图像尺寸调整、图像黑白处理、图像轮廓提取及排序、对比轮廓得到最终的容器；

S3、二次寻光：通过灯光仪中间和反射端边缘的限位器位置来控制回退的步长时间，以便灯箱在指定位置进行上下寻光，来找到车辆前照灯的光源位置；

S4、对光：在光电池寻光和二次寻光已经找到灯光的情况下，进行最终的对光处理。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S1中，光电池寻光过程中确定最终光照对应位置的方法包括：

实时获取光电池的每一组数组进行运算处理，首先遍历每一组的N-1个光电池数据，具体为I＝{I₀,I₁,...,I_N-2,I_N-1}；

找到满足最低限值的数据段，并得到最大值，直到下一次的值比它小，即count＝max-count，I_first～I_max+count；

然后进行数据下标范围的判断，即：

count_index＝{index_min,index_max}

其中，index∈[0，N-2]；

满足范围的情况下，则对范围内的数据进行递增递减规律判断，公式如下：

V_变化率∈[V_min，V_max]

其中，i即上述的下标值index；

得到变化率结果后判断此数据段是否满足条件，满足则保存，一直到多个数据段都判断完成，最终取值最大的那个范围段作为结果；

然后根据最终的下标值计算灯光的大概位置，公式如下：

Height_min＝Height_max-b

其中，height_amx为灯光范围最高点位置，A为灯光初始范围最高点高度值，a为每增加一个光电池使得灯光范围扩大量的固定值，Height_min为灯光范围最低点位置，b为灯光范围高度差，一般为定值；

光电池寻光的目的即准确寻找光源，确定灯光的大概位置。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S1中，光电池寻光过程中，可排除的干扰光即环境光的干扰，主要包括地面反光、侧面窗外、白天、太阳光类的光源轮廓。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S2中，图像处理的具体流程包括如下步骤：

S2.1、首先对图像进行对应的高光处理，采用确定高光区、取平均值作为阈值、对掩膜区边缘平滑过渡、高光区提亮等算法进行预处理；

S2.2、再把图像调整为m*n尺寸大小，并将图像设定某个值，以减少算力，通过最值计算算法得到图像的最大灰度值；

S2.3、当最大灰度值满足于某个最大限值时，对图像进行二值化操作和阈值处理，将整个图像呈现出明显的黑白效果；

S2.4、再次将图像大小等比例扩大到km*kn的尺寸大小，采取轮廓提取算法获取满足一定条件的轮廓，并使用旋转矩形记录存储容器中，然后使其依据中心的X坐标进行从小到大的排序；

S2.5、当容器数量大小>2时，依次对每两个轮廓进行面积比，排除相差较大的那个较小轮廓，判定为汽车小灯轮廓，以此得到最终的容器。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S3中，通过灯光仪中间和反射端边缘的限位器位置来控制回退的步长时间时，具体步长时间参数的设定根据不同环境进行对应的设置；

其中，二次寻光的目的在于，针对因光电池寻光进行第一次寻光未寻到光的情况下的一种补救措施。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S4中，对光处理具体为：

对每一帧获取的km*kn图像进行轮廓提取；

对得到的最终轮廓进行X坐标和Y坐标的校准；

将轮廓中心沿着水平或者垂直移动达到误差内满足的位置，即图像处理的误差以及范围更严格，寻光算法模块则结束。

本发明的目的之二在于，提供了汽车前照灯自适应寻光系统，用于实现上述的汽车前照灯自适应寻光方法的步骤，包括依次通讯连接的光电池寻光模块、图像处理模块、二次寻光模块和对光处理模块；其中：

所述光电池寻光模块用于通过光电池光强值的下限值、限值范围、变化趋势来确定最终光照对应位置；再通过对应的序号来进行灯箱的上下移动，进而依次来找到大致范围，并能够排除大部分的干扰光处理；

所述图像处理模块用于先对图像进行多种算法的预处理，再把图像调整为一定尺寸，并对图像进行黑白处理，然后将图像大小等比例扩大后进行轮廓提取并排序，最后对轮廓进行面积比以得到最终的容器；

所述二次寻光模块用于在光电池寻光进行第一次寻光未寻到光的情况下进行补救，通过灯光仪中间和反射端边缘的限位器位置来控制回退的步长时间，以便灯箱在指定位置进行上下寻光，进而找到车辆前照灯的光源位置；

所述对光处理模块用于在光电池寻光和二次寻光已经找到灯光的情况下，进行最终的对光处理，通过对最终轮廓进行X坐标和Y坐标的校准，从而实现将轮廓中心沿着水平或者垂直移动达到误差内满足的位置。

本发明的目的之三在于，提供了一种汽车前照灯自适应寻光装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述的汽车前照灯自适应寻光系统及方法的步骤。

本发明的目的之四在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的汽车前照灯自适应寻光系统及方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.该汽车前照灯自适应寻光系统及方法中，可以用于检测车辆并在导轨前近距离下高效准确地找到对应的车灯位置，提高检测车辆车灯位置的准确性，降低对AFS后续灯光自适应调节操作的影响，提高AFS的应用效果；

2.该汽车前照灯自适应寻光系统及方法中，能够自动跟踪灯光后并稳定地读取对应的高度等参数值，降低检测车辆的反光强度测量误差和光轴偏移值测量误差；

3.该汽车前照灯自适应寻光系统及方法中，能够有效地排除如太阳光、地面反光、侧面光等环境光的干扰，解决检测过程中环境光干扰的影响导致检测失败的问题，保证检测的效率和准确度。

附图说明

图1为本发明中示例性的AFS基本原理框图；

图2为本发明中示例性的整体寻光方法流程图；

图3为本发明中示例性的局部寻光方法流程图；

图4为本发明中示例性的二次寻光原理结构图；

图5为本发明中示例性的寻光系统结构图；

图6为本发明中示例性的电子计算机平台装置结构图。

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、完整的描述，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。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。

实施例1

如图2-图4所示，本实施例提供了汽车前照灯自适应寻光方法，包括如下步骤。

S1、光电池寻光：通过光电池光强值的下限值、限值范围、变化趋势来确定最终光照对应位置；最后通过对应的序号来进行灯箱的上下移动，依次来找到大致范围，排除大部分的干扰光处理；

本步骤中，光电池寻光过程中确定最终光照对应位置的方法包括：

实时获取光电池的每一组数组进行运算处理，首先遍历每一组的N-1如12个光电池数据，具体为I＝{I₀,I₁,...,I_N-2,I_N-1}，记为I＝{I₀,I₁,...,I₁₀,I₁₁}；

找到满足最低限值的数据段，并得到最大值，直到下一次的值比它小，即count＝max-count，I_first～I_max+count；

然后进行数据下标范围的判断，即：

count_index＝{index_min,index_max}

其中，index∈[0，N-2]，即index∈[0，11]；

满足范围的情况下，则对范围内的数据进行递增递减规律判断，公式如下：

V_变化率∈[V_min，V_max]

其中，i即上述的下标值index；

得到变化率结果后判断此数据段是否满足条件，满足则保存，一直到多个数据段都判断完成，最终取值最大的那个范围段作为结果；

然后根据最终的下标值计算灯光的大概位置，公式如下：

Height_min＝Height_max-b

其中，Height_max为灯光范围最高点位置，A为灯光初始范围最高点高度值，假设为380，a为每增加一个光电池使得灯光范围扩大量的固定值，设为80，Height_min为灯光范围最低点位置，b为灯光范围高度差，一般为定值，设为40；则灯光的大概位置为：

Height_min＝Height_max-40

光电池寻光的目的即准确寻找光源，确定灯光的大概位置；其能够有效地排除环境光的干扰，如地面反光、侧面窗外、白天、太阳光类的光源轮廓。

S2、图像处理：包括图像预处理、图像尺寸调整、图像黑白处理、图像轮廓提取及排序、对比轮廓得到最终的容器；

本步骤中，如图3所示，图像处理的具体流程包括如下步骤：

S2.1、首先对图像进行对应的高光处理，采用确定高光区、取平均值作为阈值、对掩膜区边缘平滑过渡、高光区提亮等算法进行预处理；

S2.2、再把图像调整为m*n假设为320*240的尺寸大小，并将图像设定某个值，以减少算力，通过最值计算算法得到图像的最大灰度值；

S2.3、当最大灰度值满足于某个最大限值时，对图像进行二值化操作和阈值处理，将整个图像呈现出明显的黑白效果；

S2.4、再次将图像大小等比例扩大到km*kn假设为640*480的尺寸大小，采取轮廓提取算法获取满足一定条件的轮廓，并使用旋转矩形记录存储容器中，然后使其依据中心的X坐标进行从小到大的排序；

S2.5、当容器数量大小>2时，依次对每两个轮廓进行面积比，排除相差较大的那个较小轮廓，判定为汽车小灯轮廓，以此得到最终的容器。

S3、二次寻光：通过灯光仪中间2和反射端边缘3的限位器位置来控制回退的步长时间，以便灯箱在指定位置进行上下寻光，来找到车辆前照灯的光源位置；如图4所示。

具体步长时间参数的设定根据不同环境进行对应的设置；

其中，二次寻光的目的在于，针对因光电池寻光进行第一次寻光未寻到光的情况下的一种补救措施。

S4、对光：在光电池寻光和二次寻光已经找到灯光的情况下，进行最终的对光处理；

本步骤中，对光处理具体为：

对每一帧获取的km*kn即上述的640*480图像进行轮廓提取；

对得到的最终轮廓进行X坐标和Y坐标的校准；

将轮廓中心沿着水平或者垂直移动达到误差内满足的位置，即图像处理的误差以及范围更严格，寻光算法模块则结束。

如图5所示，本实施例还提供了汽车前照灯自适应寻光系统，用于实现上述的汽车前照灯自适应寻光方法的步骤，包括依次通讯连接的光电池寻光模块、图像处理模块、二次寻光模块和对光处理模块；其中：

光电池寻光模块用于通过光电池光强值的下限值、限值范围、变化趋势来确定最终光照对应位置；再通过对应的序号来进行灯箱的上下移动，进而依次来找到大致范围，并能够排除大部分的干扰光处理；

图像处理模块用于先对图像进行多种算法的预处理，再把图像调整为一定尺寸，并对图像进行黑白处理，然后将图像大小等比例扩大后进行轮廓提取并排序，最后对轮廓进行面积比以得到最终的容器；

二次寻光模块用于在光电池寻光进行第一次寻光未寻到光的情况下进行补救，通过灯光仪中间和反射端边缘的限位器位置来控制回退的步长时间，以便灯箱在指定位置进行上下寻光，进而找到车辆前照灯的光源位置；

对光处理模块用于在光电池寻光和二次寻光已经找到灯光的情况下，进行最终的对光处理，通过对最终轮廓进行X坐标和Y坐标的校准，从而实现将轮廓中心沿着水平或者垂直移动达到误差内满足的位置。

如图6所示，本实施例还提供了一种汽车前照灯自适应寻光装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。

处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的汽车前照灯自适应寻光系统及方法的步骤。

可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的汽车前照灯自适应寻光系统及方法的步骤。

可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面汽车前照灯自适应寻光系统及方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或部分步骤的过程可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.汽车前照灯自适应寻光方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、光电池寻光：通过光电池光强值的下限值、限值范围、变化趋势来确定最终光照对应位置；最后通过对应的序号来进行灯箱的上下移动，依次来找到大致范围，排除大部分的干扰光处理；

S2、图像处理：包括图像预处理、图像尺寸调整、图像黑白处理、图像轮廓提取及排序、对比轮廓得到最终的容器；

S3、二次寻光：通过灯光仪中间和反射端边缘的限位器位置来控制回退的步长时间，以便灯箱在指定位置进行上下寻光，来找到车辆前照灯的光源位置；

S4、对光：在光电池寻光和二次寻光已经找到灯光的情况下，进行最终的对光处理。

2.根据权利要求1所述的汽车前照灯自适应寻光方法，其特征在于：所述步骤S1中，光电池寻光过程中确定最终光照对应位置的方法包括：

实时获取光电池的每一组数组进行运算处理，首先遍历每一组的N-1个光电池数据，具体为I＝{I₀,I₁,...,I_N-2,I_N-1}；

找到满足最低限值的数据段，并得到最大值，直到下一次的值比它小，即count＝max-count，I_first～I_max+count；

然后进行数据下标范围的判断，即：

count_index＝{index_min,index_max}

其中，index∈[0，N-2]；

满足范围的情况下，则对范围内的数据进行递增递减规律判断，公式如下：

V_变化率∈[V_min，V_max]

其中，i即上述的下标值index；

得到变化率结果后判断此数据段是否满足条件，满足则保存，一直到多个数据段都判断完成，最终取值最大的那个范围段作为结果；

然后根据最终的下标值计算灯光的大概位置，公式如下：

Height_min＝Height_max-b

其中，Height_max为灯光范围最高点位置，A为灯光初始范围最高点高度值，a为每增加一个光电池使得灯光范围扩大量的固定值，Height_min为灯光范围最低点位置，b为灯光范围高度差，一般为定值；

光电池寻光的目的即准确寻找光源，确定灯光的大概位置。

3.根据权利要求2所述的汽车前照灯自适应寻光方法，其特征在于：所述步骤S1中，光电池寻光过程中，可排除的干扰光即环境光的干扰，主要包括地面反光、侧面窗外、白天、太阳光类的光源轮廓。

4.根据权利要求1所述的汽车前照灯自适应寻光方法，其特征在于：所述步骤S2中，图像处理的具体流程包括如下步骤：

S2.1、首先对图像进行对应的高光处理，采用确定高光区、取平均值作为阈值、对掩膜区边缘平滑过渡、高光区提亮的算法进行预处理；

S2.2、再把图像调整为m*n尺寸大小，并将图像设定某个值，通过最值计算算法得到图像的最大灰度值；

S2.3、当最大灰度值满足于某个最大限值时，对图像进行二值化操作和阈值处理，将整个图像呈现出明显的黑白效果；

S2.4、再次将图像大小等比例扩大到km*kn的尺寸大小，采取轮廓提取算法获取满足一定条件的轮廓，并使用旋转矩形记录存储容器中，然后使其依据中心的X坐标进行从小到大的排序；

S2.5、当容器数量大小>2时，依次对每两个轮廓进行面积比，排除相差较大的那个较小轮廓，判定为汽车小灯轮廓，以此得到最终的容器。

5.根据权利要求1所述的汽车前照灯自适应寻光方法，其特征在于：所述步骤S3中，通过灯光仪中间和反射端边缘的限位器位置来控制回退的步长时间时，具体步长时间参数的设定根据不同环境进行对应的设置；

其中，二次寻光的目的在于，针对因光电池寻光进行第一次寻光未寻到光的情况下的一种补救措施。

6.根据权利要求1所述的汽车前照灯自适应寻光方法，其特征在于：所述步骤S4中，对光处理具体为：

对每一帧获取的km*kn图像进行轮廓提取；

对得到的最终轮廓进行X坐标和Y坐标的校准；

将轮廓中心沿着水平或者垂直移动达到误差内满足的位置。

7.汽车前照灯自适应寻光系统，用于实现权利要求1-6任一所述的汽车前照灯自适应寻光方法的步骤，其特征在于：包括依次通讯连接的光电池寻光模块、图像处理模块、二次寻光模块和对光处理模块；其中：

所述光电池寻光模块用于通过光电池光强值的下限值、限值范围、变化趋势来确定最终光照对应位置；再通过对应的序号来进行灯箱的上下移动，进而依次来找到大致范围，并能够排除大部分的干扰光处理；

所述图像处理模块用于先对图像进行多种算法的预处理，再把图像调整为一定尺寸，并对图像进行黑白处理，然后将图像大小等比例扩大后进行轮廓提取并排序，最后对轮廓进行面积比以得到最终的容器；

所述二次寻光模块用于在光电池寻光进行第一次寻光未寻到光的情况下进行补救，通过灯光仪中间和反射端边缘的限位器位置来控制回退的步长时间，以便灯箱在指定位置进行上下寻光，进而找到车辆前照灯的光源位置；

所述对光处理模块用于在光电池寻光和二次寻光已经找到灯光的情况下，进行最终的对光处理，通过对最终轮廓进行X坐标和Y坐标的校准，从而实现将轮廓中心沿着水平或者垂直移动达到误差内满足的位置。