CN202686122U

CN202686122U - 一种基于摄像头的车道偏离预警装置

Info

Publication number: CN202686122U
Application number: CN 201220337519
Authority: CN
Inventors: 王少勇; 贺伊琳; 孙恩民
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-07-12

Abstract

本实用新型公开了一种基于摄像头的车道偏离预警装置，包括在车道中间喷涂一定宽度的识别带的结构路面，位于车辆底盘纵向中心线的电摄像头、视频同步分离电路和电子控制单元，装置基于摄像头采集道路信号，该信号经LM1881进行处理，MC9S12XS128作为电子控制单元，接收处理过的信号，根据接收到信号的不同，判定车辆是否偏离车道，以控制语音报警系统的工作，引起驾驶员的注意，修正车辆行驶状态。本实用新型工作状态稳定，维护简单，维修成本低，实现了车辆偏离车道一定程度时的自动报警功能，提高了车辆行驶时的安全性。

Description

一种基于摄像头的车道偏离预警装置

技术领域

本实用新型属于电子控制领域，涉及一种车道偏离预警装置，特别是一种基于摄像头的车道偏离预警装置。

背景技术

21世纪是信息化时代，各学科相互交叉渗透，机械工程与电子化的竞争力日趋升温，电子控制在现代化步伐的推进过程中显示着越来越重要的角色。

近年来，随着我国汽车保有量的逐渐增加和车辆行驶速度的提高，车辆交通事故的发生呈不断上升趋势。交通事故不仅直接导致人身伤亡和财产损失，而且造成了很大的社会危害。因此，研究车辆安全辅助驾驶系统变得至关重要。车道偏离预警系统是一种通过报警的方式辅助驾驶员减少汽车因车道偏离而发生事故的系统。但是，现有车辆安全辅助驾驶系统如ALVINN系统和SCARF系统，仅仅寻找道路像素制组成的梯形区域，不能用于多车道行车，具有一定的局限性。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于摄像头的车道偏离预警装置，该装置通过摄像头采集路面的信号，根据采集到的信号，得出车辆的行驶位置，从而判定车辆是否偏离车道，实现车辆在偏离车道时的自动预警功能。该装置使得车辆在偏离车道时能够引起驾驶员的注意，调整车辆的行驶状态，提高车辆行驶的安全性。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种基于摄像头的车道偏离预警装置，其特征在于，包括：

一结构路面，该结构路面是在车道中间喷涂一定宽度的识别带，该识别带作为车道正中央位置的信号，用于被摄像头识别；

设置在车辆底部纵向中心线上的摄像头，摄像头的输出端通过视频同步分离模块连接一个电子控制单元，该电子控制单元输出端口连接有语音报警器。

本实用新型的其它一些特点是：

所述的摄像头选用车载CCD摄像头。

所述的视频处理模块选用LM1881芯片。

所述的电子控制单元选用MC9S12XS128单片机。

所述的语音报警器选择PM5020语音芯片和扬声器SPEAKER扬声器。

本实用新型的基于摄像头的车道偏离预警装置，具有以下优点：

（1）成本低。现有车辆安全辅助驾驶系统如ALVINN系统和SCARF系统成本较高。本实用新型只需一个摄像头就可以采集路面信号，通过摄像头采集路面信号，通过语音报警器进行报警，实现车辆在偏离车道时的自动预警功能，降低现有车道偏离预警装置的成本。

（2）工作状态稳定。通过摄像头采集信号，可有效地避免其它无线装置的干扰。

（3）维护简单，维修成本低。

附图说明

图1是装置总体设计框图；

图2是视频图像处理电路图；

图3是语音报警电路处理芯片PM5202管脚图；

图4是系统软件算法流程图。

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

1、硬件设计

1.1总体设计

图1所示，本实施例给出一种基于摄像头的车道偏离预警装置结构框图，它包括：

固定于车辆底盘的纵线中心线上的摄像头，当车辆位于车道中心一定范围内，摄像头能够采集到车道中央的识别带，摄像头的输出端通过视频信号同步分离芯片连接一个电子控制单元，该电子控制单元与语音报警器相连。

本实施例中，电子控制单元选用单片机MC9S12XS128，由摄像头输出的信号经由芯片LM1881进行处理，单片机接收到由LM1881输入的信号，当车辆位于车道中心一定范围内，摄像头能够采集到车道中央的识别带，将该信号输入信号处理单元，认为车辆没有偏离车道。语音报警不动作；当车辆偏离车道中心一定范围时，位于车辆纵向中心线的摄像头采集不到车道中央的识别带，电子控制单元认为此时车辆已偏离车道，将发送信号给报警器，实现语音报警功能。

本实施例中，视频信号同步分离模块选用LM1881芯片，LM1881的1系列和7系列引脚分别与单片机MC9S12XS128的PT3和PT2引脚相连，单片机MC9S12XS128的PAD00引脚链接摄像头的输出端，摄像头输出的图像信号输入LM1881的3系列引脚。单片机MC9S12XS128性能稳定，应用广泛，成本低，可很好满足系统控制要求。

该车道偏离预警装置通过摄像头采集车辆相对车道位置的信号，以MC9S12XS128为电子控制单元，PM5020为语音报警系统的语音芯片，驱动该单元的扬声器，实现了车辆纵向中心线偏离车道纵向中心线一定范围时的自动预警功能，抗干扰能力强，信号处理实时性好。结构路面为在车道的中间喷涂一条宽度一定的识别带的路面，成本低廉。LM1881芯片与单片机MC9S12XS128为道路信号的接收和对语音报警器的控制提供了良好保证。整个装置通过摄像头采集车道上的识别带，电子控制单元通过采集到的信号控制语音报警器的是否动作，实现了车辆偏离车道一定程度时的自动报警功能，有效地避免或减少汽车因车道偏离而发生事故的系统。同时，该装置采用的元器件数目少，成本低，维修方便，在智能交通系统有很好的应用前景。1.2车载CCD摄像头与视频信号同步处理

CCD摄像头主要由镜头、CCD传感器芯片与外围电路组成。镜头负责图像行扫描，CCD传感器芯片将镜头扫描到的灰度图像转换成电压，最后通过外围电路将该视频电压通过视频同步分离模块输出至电子控制单元。

在扫描的过程中，PAL制每秒有50场图像，而每场图像又是由300多个行信号组成，为了使接收端的行扫描与场扫描规律与其同步，在行扫描结束后，向接收端发出一个脉冲信号，主要作为换行的标志，表示这一行已经结束，这个脉冲信号就是行同步，直到一场图像扫描完。此时，会输出一段约为1.61ms的低脉冲，作为消隐信号，在消隐中有一个宽度最长的低脉冲作为场同步，表示该场已经结束。在这些信号中，消隐信号是无用的信号。当采集图像时，为保证采集到的是有效地信号，需要进行行场分离。

本实施例中，视频同步分离模块选用LM1881芯片，它能够从标准PAL、NTSCSECAM制式的视频信号中提取出行同步、场同步、奇/偶场等同步信号。在数据采集过程中可以根据这些同步信号来控制视频信号的采集。该芯片分离出的同步信号精确度高，采集的图像信息可靠性好，从而可以使电子控制单元准确地感知车辆相对车道的位置。

1.3语音报警器

当车辆纵向中心线与车道纵向中心线的相对位置偏离超过一定的范围时，需由语音报警器发出语音提示。对此，采用PM5020语音芯片实现上述任务。PM50全系列智能语音芯片是中青世纪科技公司2003年最新开发的智能语音产品，该芯片由专用的语音单片机和FLASHRAM存储器集合构成，电源电压3~6V，工作电流50mA，最小系统的外围电路只需一只振荡电阻和电源滤波电容即可，直接可驱动小型扬声器，使用简单方便，且能在一定强度的振动下正常工作，因此可运用与汽车行业中。其管脚图如图3所示。

PM5020芯片以单片机MC9S12XS128为控制单元，通过9引脚给芯片供电，输入端接收来自电子控制单元的开关信号，8引脚接扬声器，实现了车辆偏离车道时的语音报警功能。

2.软件设计：

2.1车道中心标志线提取的软件设计

根据车载CCD摄像头扫描到的路面图像，将路面图像转化为一定的电压值进行分析处理，某行电压信号的高低起伏正反映了该行图像的灰度变化情况。

由于将车道中心标志线设置为黑色，这样与路面颜色之间的色差较大，直接反映在图像数据中就是阀值，通过实验可以确定该阀值的大小。进而判断相邻数据点的差是否大于该阀值，作为车道中心标志线检测算法的依据和主要参数。该算法的主要过程如下：

将摄像头扫描到的最左端的第一个有效数据点记为line，以line作为原点，依次向右进行比较，判断line处电压值与右移两个单位line+2处电压值之差是否大于原点，依次向右进行比较，判断line与右移两个单位line＋2处电压值之差是否大于阀值，若不大于则表明该区域单位的路面色差无变化，以此类推，从line+2到最末一个有效点之间电压的差值均不大于阈值，则认为该时刻摄像头所能采集到的车辆所在车道区域路面颜色无变化，即汽车纵向中心在一定范围内与车道中心线重合，汽车未偏离车道；若某处的电压之差超过阈值，则认为摄像头同时采集到了车道中心标志线与路面底色图像，汽偏离车车道。其算法流程图如图4所示。

Claims

1.一种基于摄像头的车道偏离预警装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于摄像头的车道偏离预警装置，其特征在于，所述的摄像头选用车载CCD摄像头。

3.如权利要求1所述的基于摄像头的车道偏离预警装置，其特征在于，所述的视频同步分离模块选用LM1881芯片。

4.如权利要求1所述的基于摄像头的车道偏离预警装置，其特征在于，所述的语音报警器选择PM5020语音芯片和扬声器。

5.如权利要求4所述的基于摄像头的车道偏离预警装置，其特征在于，所述的扬声器选择SPEAKER扬声器。

6.如权利要求1所述的基于摄像头的车道偏离预警装置，其特征在于，所述的电子控制单元选用MC9S12XS128单片机。