CN203611863U - 一种基于图像自动拼接的车辆安全预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，包括图像采集模块、图像压缩存储模块、图像拼接模块、图像输出模块以及微控制器模块，所述图像采集模块、图像压缩存储模块、图像拼接模块、图像输出模块均与微控制器模块相连接。本实用新型利用现代数字成像技术和图像处理技术，旨在为驾驶员提供一种全面了解汽车外部环境的设备，辅助驾驶人员正确驾驶汽车，除此之外它对汽车发生交通事故现场作了详细而客观的记录，对交通事故中的责任明确起到了积极的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种图像自动拼接系统，具体涉及一种基于图像自动拼接的车辆安全预警系统。
背景技术
随着我国现代国民经济的持续快速发展，私家车越来越多，公路交通面临前所未有的压力，交通安全也就显得格外重要。20世纪末，随着现代数字成像技术和计算机技术的发展，我们实用新型了一种旨在为驾驶员提供全方位的视觉信息并实时记录汽车行驶过程中的周围环境的一种车辆安全预警系统。驾驶员在泊车、倒车、超车时，后视镜担任着至关总要的作用。但是，通过后视镜驾驶员很难获取汽车在行驶过程中全面的周边环境，由于后视镜的角度调整不合适常常造成驾驶员视觉上的盲区，有时还会由于外界强光的反射造成驾驶员眩目，从而引发交通事故。一旦发生交通事故，因为没有对汽车行驶过程中周围环境详细而客观地记录很难界定驾驶员应承担的责任，这已经成为交通事故中引起纠纷的重要原因。基于以上因素，为了弥补传统车辆在驾驶员泊车、倒车、超车以及交通事故鉴定中的种种问题，研制一种车辆安全预警系统显得尤为重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术存在的不足，提供一种基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，该系统能够为驾驶员提供全方位的视觉信息以及汽车行驶过程中的周边环境，从而为驾驶员提供更加广阔的视野，对于潜在的危险提前做出反应。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：包括依次相连的图像采集模块、图像压缩模块、图像拼接模块以及图像输出模块；其中图像采集模块、图像压缩模块、图像拼接模块以及图像输出模块的控制端均与微控制器模块相连。
还包括一个提供12V和5V两种电压的稳压电源。
所述的微控制器模块采用MC9S12DG128微控制器芯片，MC9S12DG128微控制器芯片的VCC引脚与稳压电源的5V电压输出端相连。
所述的图像采集模块包括高分辨率摄像机，以及安装在汽车前侧、后侧、左侧以及右侧的四个数字摄像头，稳压电源的12V电压输出端分别与四个数字摄像头的电压输入端相连；四个数字摄像头上均连接有图像采集芯片，四个图像采集芯片与微控制器模块相连。
所述的摄像头包括图像处理芯片和数据传输芯片，其中图像处理芯片采用A/D转换模块，数据传输芯片采用USB接口。
所述的高分辨率摄像机采用MV-USBII系列USB2.0接口彩色/黑白工业数字摄像机。
所述的图像采集芯片采用LM1881芯片，四个数字摄像头均通过图像信号线连接到LM1881的2引脚上，四个LM1881芯片的8引脚均与稳压电源的5V电压输出端相连；
前侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT3引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT2引脚相连；
后侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT1引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT0引脚相连；
左侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT5引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT4引脚相连；
右侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT7引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT6引脚相连。
所述的图像压缩存储模块的压缩芯片采用FPGA，存储设备采用移动硬盘；图像压缩存储模块的压缩信号输入端及存储信号输入端均与微控制器相连。
所述的图像输出模块采用MAX232串口通信芯片，MAX232串口通信芯片的16引脚与稳压电源的5V电压输出端相连；串口通信芯片MAX232的11引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的TXD引脚相连，串口通信芯片MAX232的12引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的RXD引脚相连；MAX232串口通信芯片的14引脚与串口通信接头的2引脚相连，MAX232串口通信芯片的13引脚与串口通信接头的3引脚相连；串口通信接头上连接有液晶显示屏。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型通过图像压缩技术实时记录汽车行驶的场景信息，通过图像解压和合成技术，实时再现汽车外场景数据，一旦发生交通事故有助于确定事故责任；同时，通过现代的图像识别技术判别汽车后方试图超车的车辆，并及时提醒驾驶者，为驾驶员提供汽车周边较为全面的场景信息，并显示在显示器上,扩大了驾驶员的视觉范围,提高驾驶员对环境的判断力。另外，在泊车时，能够克服后视镜的盲区，防止在倒车时发生碰撞和刮擦，同时驾驶员可通过按键控制整个系统。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的图像采集模块硬件电路图；
图3为本实用新型的图像输出模块硬件电路图；
图4为本实用新型的图像处理模块的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
参见图1，本实用新型包括一个提供12V和5V两种电压的稳压电源，以及依次相连的图像采集模块、图像压缩模块、图像拼接模块和图像输出模块；其中图像采集模块、图像压缩模块、图像拼接模块以及图像输出模块的控制端均与微控制器模块相连。图像压缩存储模块负责图像的压缩存储，由于在交通事故中会出现一些责任不明的情况，存储一些图像数据也是必要的，这样有助于在发生交通事故时，明确责任。由于图像数据的数据量很大，所以对采集到的场景数据进行压缩也是必要的。所用的压缩芯片可用FPGA(Field ProgrammableGate Array)实现，存储设备可以选用移动硬盘。压缩存储信号均由微控制器给出。图像压缩存储模块的压缩信号输入端及存储信号输入端均与微控制器相连。图像拼接模块包括图像的解压与合成。图像的解压是把存储数据还原成可用于显示的数据格式，同时把来自四个摄像头的图像数据合成为一张大的全景图。图像显示模块负责图像数据的显示。可以采用液晶显示器，微控制器将图像数据送入显示控制芯片，由显示控制芯片来驱动液晶显示器显示图像信息。
微控制器模块是整个系统的核心，它控制着整个模块协同工作，包括图像的采集、存储、解压、合成、显示等。该控制器采用飞思卡尔半导体公司(FreescaleTM Semiconductor)生产的型号为MC9S12DG128的微控制器芯片，其中芯片中的控制程序在芯片出厂时以由生产厂家写入微控制器芯片中；MC9S12DG128微控制器芯片的VCC引脚与稳压电源的5V电压输出端相连。
图像采集模块包括高分辨率摄像机，以及安装在汽车前侧、后侧、左侧以及右侧的四个数字摄像头，稳压电源的12V电压输出端分别与四个数字摄像头的电压输入端相连；高分辨率摄像机采用MV-USBII系列USB2.0接口彩色/黑白工业数字摄像机，具有高分辨率、高精度、高清晰度、彩色还原好、低噪声等特点。摄像头包括图像处理芯片和数据传输芯片，其中图像处理芯片采用A/D转换模块，数据传输芯片采用USB接口。四个数字摄像头上均连接有图像采集芯片，四个图像采集芯片与微控制器模块相连。
如图2所示，图像采集芯片采用美国国家半导体公司(National Semiconductor)生产的型号为LM1881的图像采集芯片，四个数字摄像头均通过图像信号线连接到LM1881的2引脚上，四个LM1881芯片的8引脚均与稳压电源的5V电压输出端相连；前侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT3引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT2引脚相连；后侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT1引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT0引脚相连；左侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT5引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT4引脚相连；右侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT7引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT6引脚相连。
如图3所示，图像输出模块采用美信公司(MAXIM)生产的型号为MAX232的串口通信芯片，MAX232串口通信芯片的16引脚与稳压电源的5V电压输出端相连；串口通信芯片MAX232的11引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的TXD引脚相连，串口通信芯片MAX232的12引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的RXD引脚相连；MAX232串口通信芯片的14引脚与串口通信接头的2引脚相连，MAX232串口通信芯片的13引脚与串口通信接头的3引脚相连；串口通信接头上连接有液晶显示屏。
本实用新型在系统实现上，利用现代数字成像技术和图像处理技术，旨在为驾驶员提供一种全面了解汽车外部环境的设备，辅助驾驶人员正确驾驶汽车，除此之外它对汽车发生交通事故现场作了详细而客观的记录，对交通事故中的责任明确起到了积极的作用。
参见图2，为本实用新型的图像采集模块硬件电路图。具体连接方式为：此装置中的前侧摄像头的图像信号线与图像采集芯片LM1881的2号引脚相连接，使摄像头信号输入到芯片LM1881。随后将LM1881的引脚1与芯片MC9S12DG128的引脚PT3相连，同时，LM1881的引脚7与芯片MC9S12DG128的引脚PT2相连，以便将图像信号传递给芯片MC9S12DG128。后侧、左侧、右侧摄像头的连接方式与前侧摄像头的连接方式相同，但是后侧摄像头电路中的LM1881的引脚1与芯片MC9S12DG128的引脚PT1相连，LM1881的引脚7与芯片MC9S12DG128的引脚PT0相连。左侧摄像头电路中的LM1881的引脚1与芯片MC9S12DG128的引脚PT5相连，LM1881的引脚7与芯片MC9S12DG128的引脚PT4相连，右侧摄像头电路中的LM1881的引脚1与芯片MC9S12DG128的引脚PT7相连，LM1881的引脚7与芯片MC9S12DG128的引脚PT6相连。
参见图3，为本实用新型的图像输出模块硬件电路图。对于输出模块，芯片MC9S12DG128的引脚TXD与串口通信芯片MAX232的引脚11相连，芯片MC9S12DG128的引脚RXD与串口通信芯片MAX232的引脚12相连。MAX232的引脚14与串口通信接头的引脚2相连，MAX232的引脚13与串口通信接头的引脚3相连。随后将串口通信接头与计算机的显示屏相连接。整个系统由一个稳压电源供电，该稳压电源供电为系统提供12V和5V两种电压，其中12V直接与摄像头的电源接头相连，为四个摄像头供电。而5V电压从稳压电源出来后分别接LM1881的图形采集芯片的引脚8、MC9S12DG128芯片的引脚VCC和串口通信芯片MAX232的引脚16。以便为各个芯片供电。
参见图4，图像拼接模块利用由D.G.Lowe提出的SIFT拼接算法，分为以下几个步骤：图像预处理、图像配准、参数优化、图像融合与图像平滑。一般情况下拍摄的图像为彩色图片，微处理器首先将彩色图像做预处理，将图片转换为灰度图，以提高匹配精度。其次对图像中的匹配信息进行提取，其提取的特征点主要是指图像中的明显点，如房屋角点、圆点等。然后进行图像配准和参数优化，在此之后，将待拼接图像转换到统一的坐标系中，完成统一坐标变换，这样就可以在统一的坐标系下记录重合特征点的坐标位置，为图片融合提供依据。最后对图片进行融合，并对缝合的边界进行平滑处理，让缝合自然过渡。由于任何两幅相邻图像在采集条件上都不可能做到完全相同，因此，对于一些本应该相同的图像特性，如图像的光照特征等，在两幅图像中表现的就不会完全一样。图像拼接缝隙就是从一幅图像的图像区域过渡到另一幅图像的图像区域时，由于图像中的某些相关特性发生了跃变而产生的。图像融合就是为了让图像间的拼接缝隙不明显，使拼接更自然，最总成为无缝全景图像，输出到显示屏上。
Claims (9)
1.一种基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：包括依次相连的图像采集模块、图像压缩模块、图像拼接模块以及图像输出模块；其中图像采集模块、图像压缩模块、图像拼接模块以及图像输出模块的控制端均与微控制器模块相连。
2.根据权利要求1所述的基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：还包括一个提供12V和5V两种电压的稳压电源。
3.根据权利要求2所述的基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：所述的微控制器模块采用MC9S12DG128微控制器芯片，MC9S12DG128微控制器芯片的VCC引脚与稳压电源的5V电压输出端相连。
4.根据权利要求3所述的基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：所述的图像采集模块包括高分辨率摄像机，以及安装在汽车前侧、后侧、左侧以及右侧的四个数字摄像头，稳压电源的12V电压输出端分别与四个数字摄像头的电压输入端相连；四个数字摄像头上均连接有图像采集芯片，四个图像采集芯片与微控制器模块相连。
5.根据权利要求4所述的基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：所述的摄像头包括图像处理芯片和数据传输芯片，其中图像处理芯片采用A/D转换模块，数据传输芯片采用USB接口。
6.根据权利要求4所述的基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：所述的高分辨率摄像机采用MV-USBII系列USB2.0接口彩色/黑白工业数字摄像机。
7.根据权利要求4、5或6所述的基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：所述的图像采集芯片采用LM1881芯片，四个数字摄像头均通过图像信号线连接到LM1881的2引脚上，四个LM1881芯片的8引脚均与稳压电源的5V电压输出端相连；
前侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT3引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT2引脚相连；
后侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT1引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT0引脚相连；
左侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT5引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT4引脚相连；
右侧摄像头的LM1881芯片的1引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT7引脚相连，LM1881芯片的7引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的PT6引脚相连。
8.根据权利要求1或3所述的基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：所述的图像压缩存储模块的压缩芯片采用FPGA，存储设备采用移动硬盘；图像压缩存储模块的压缩信号输入端及存储信号输入端均与微控制器相连。
9.根据权利要求3所述的基于图像自动拼接的车辆安全预警系统，其特征在于：所述的图像输出模块采用MAX232串口通信芯片，MAX232串口通信芯片的16引脚与稳压电源的5V电压输出端相连；串口通信芯片MAX232的11引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的TXD引脚相连，串口通信芯片MAX232的12引脚与MC9S12DG128微控制器芯片的RXD引脚相连；MAX232串口通信芯片的14引脚与串口通信接头的2引脚相连，MAX232串口通信芯片的13引脚与串口通信接头的3引脚相连；串口通信接头上连接有液晶显示屏。
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