CN204463465U - 一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统，包括信息采集模块、信息处理模块、路径规划模块、单片机MCU、电源模块，所述信息采集模块用于在线采集本车与侧方车位内已停车辆的距离、侧方车位的宽度和已停放车辆的图像，并将信息传递给信息处理模块，信息处理模块将处理结果反馈给单片机MCU；单片机MCU将信息处理模块所反馈的处理结果进行比对，判断泊车位场景，并调用路径规划模块来确定泊车入库路径和库内车身位置调整路径。本实用新型所述的智能识别与泊车路径规划系统提高了停车场的空间利用率和驾驶员泊车完成后下车的便利性，避免了传统泊车路径导致空间狭小车门无法打开的现象，使用的设备简单，通用性强，可在汽车上广泛使用。

Description

一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统

技术领域

本实用新型属于汽车领域，尤其是一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统。

背景技术

随着经济水平的发展和人民生活水平的不断提高，汽车拥有量不断增加，可利用的泊车空间越来越少，停车场泊车位越来越紧凑，导致汽车寻库时检测到的垂直车位小于系统预设宽度，而此车位宽度足够本车进入但系统视为无效车位的问题，此外汽车在进入车位后又面临空间过小驾驶员不方便下车甚至两侧车辆均受影响的问题。

现有自动泊车系统在垂直泊车时，当探测到车位宽度小于系统预设宽度(通常系统预设宽度为大于车身宽度80cm左右)时，系统会自动放弃该车位。但在实际泊车过程中时，当遇到车位狭小但足够汽车进入时，可通过判别两侧车位中已停放车辆的车身朝向来此决策本车以哪种朝向进入车位并进行合理的库内调整以方便驾驶员开启车门，所以此时该狭窄车位仍存在可利用的可能性。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提出一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统，以利于提高停车场的空间利用率和驾驶员泊车完成后下车的便利性。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统，包括信息采集模块、信息处理模块、路径规划模块、单片机MCU、电源模块；所述信息采集模块连接信息处理模块，所述信息处理模块和路径规划模块均与单片机MCU连接，所述电源模块均与信息采集模块、信息处理模块、单片机MCU和路径规划模块相连；

所述电源模块用于提供电源；

所述信息采集模块包括超声波传感器和高清摄像头，所述超声波传感器用于在线采集本车与侧方车位内已停车辆的距离和侧方车位的宽度，所述高清摄像头用于采集侧方车位中已停放车辆的图像；

所述信息处理模块包括数据处理单元和视频图像处理单元，所述数据处理单元用于实时处理超声波传感器采集到的距离信息；所述视频图像处理单元用于对高清摄像头采集的图像信息进行实时处理并得出侧方已停放车辆的朝向；所述信息处理模块将处理结果反馈给单片机MCU；

所述路径规划模块用于根据预设的泊车位场景规划泊车入库路径，并制定相应场景下的库内车身位置调整路径，所述路径规划模块可与单片机MCU进行通讯；

所述单片机MCU用于将信息处理模块所反馈的处理结果进行比对，判断泊车位场景，并调用路径规划模块来确定泊车入库路径和库内车身位置调整路径。

进一步的，所述超声波传感器为两个，且分别安装在汽车车身两侧的前排车门的中间位置；所述高清摄像头为两个，且分别安装在汽车左、右两侧后视镜下方。

进一步的，所述视频图像处理单元采用北京嵌视科技有限公司开发的QS-PTE9核心板。

进一步的，所述单片机MCU选用Infineon公司生产的XC866增强型MCU。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型结合超声波传感器、高清摄像头、数据处理单元、视频图像处理单元和路径规划模块技术为狭小车位的自动垂直泊车提供新的路径规划系统，提高了停车场的空间利用率。

(2)本实用新型中的库内车身调整路径为保证汽车泊车完成后驾驶员一侧具有较大空间，提高了驾驶员泊车完成后下车的便利性，避免了传统泊车路径导致空间狭小车门无法打开的现象。

(3)本实用新型使用的设备简单，通用性强，可在汽车上广泛使用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的场景智能识别与泊车路径规划系统的结构图。

图2是场景智能识别与泊车路径规划方法的流程图。

图3是泊车位场景中车辆停放朝向识别算法流程图。

图4是离线训练过程中的类Haar矩形特征图。

图5是离线训练过程中的AdaBoost分类决策树状图。

图6是场景一情况下利用本实用新型的泊车路径规划处的最优车身停放位置示意图。

图7是本实用新型中自动泊车开车入库的路径图。

图8是场景二情况下利用本实用新型的泊车路径规划处的最优车身停放位置示意图。

图9是本实用新型中自动泊车倒车入库的路径图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，需要指出的是，下面仅以一种最优化的技术方案对本实用新型的技术方案以及设计原理进行详细阐述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

根据本实用新型中功能设计的要求，本实施例中视频图像处理单元采用北京嵌视科技有限公司开发的QS-PTE9核心板，MCU选用Infineon公司生产的XC866增强型MCU。

如图1所示，本实用新型所述的一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统，包括信息采集模块、信息处理模块、路径规划模块、单片机MCU、电源模块；所述信息采集模块连接信息处理模块，所述信息处理模块和路径规划模块均与单片机MCU连接，所述电源模块均与信息采集模块、信息处理模块、单片机MCU和路径规划模块相连；

电源模块用于为上述所述的信息采集模块、信息处理模块、单片机MCU和路径规划模块提供电源。信息采集模块包括两个超声波传感器和两个高清摄像头，两个超声波传感器分别安装在汽车两侧的前排车门的中间位置，两个高清摄像头分别安装在汽车两侧后视镜的下方；超声波传感器用于在线采集本车与侧方车位内已停车辆的距离和侧方车位的宽度，高清摄像头用于采集侧方车位中已停放车辆的图像；并将采集到的距离、宽度和图像信息传输至信息处理模块。

信息处理模块包括数据处理单元和视频图像处理单元，数据处理单元用于实时处理超声波传感器采集到的距离和宽度信息；视频图像处理单元用于对高清摄像头采集的图像信息进行实时处理并得出侧方已停放车辆的朝向；信息处理模块用于将信息采集模块采集到的信息处理所得结果反馈至单片机MCU。

路径规划模块通过读取侧方传感器距离信息依靠软件编程实现路径的规划，用于根据预设的泊车位场景规划泊车入库路径，并制定相应场景下的库内车身位置调整路径。

单片机MCU用于将信息处理模块所反馈的处理结果判断泊车位场景，并调用路径规划模块来确定泊车入库路径和库内车身位置调整路径。

图2为狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划方法的流程图，汽车驾驶员驾车驶入停车场并按下电源按钮，自动垂直泊车系统启动，汽车开始自动寻库，信息采集模块中的超声波传感器实时探测本车与侧方车位内已停车辆的距离和侧方车位的宽度，高清摄像头实时拍摄侧方车位中已停放车辆的图像。

信息处理模块接收并处理信息采集模块传送的相关信息；其中，数据处理单元接收并实时处理超声波传感器采集到的信息，包括侧方车位宽度信息和本车与侧方已停放车辆的距离信息：视频图像处理单元首先对高清摄像头采集的图像进行提取，然后根据离线训练得到的关键类Haar特征和AdaBoost分类器对图像进行特征提取和分类识别，最后输出侧方已停放车辆朝向的检测结果；信息处理模块将车位信息和车辆朝向检测结果传送至单片机MCU。

单片机MCU接收信息处理模块传送的信息，并根据信息的同时性对数据处理单元和视频图像处理单元的信息进行整合，得出车位的可利用性信息以及可用车位两侧已停放车辆朝向，判别此时的泊车位场景；并根据判别的泊车位场景对路径规划模块发出指令。

路径规划模块接收单片机MCU传送的指令，首先选择与此泊车场景相对应的泊车入库路径，并传回至单片机MCU，单片机MCU调用泊车入库路径，发出指令由执行机构执行，完成泊车入库过程。

车辆入库之后，为了防止泊车入库后不方便打开车门，单片机MCU根据当前泊车位场景调用路径规划模块规划的库内车身位置调整路径，即汽车向车位的非驾驶是一侧调整，使驾驶室一侧有充足空间，方便驾驶员开启车门；随后，单片机MCU发出指令由自动泊车系统的执行机构按照此路径完成库内车身位置的调整，泊车完成。

在视频图像处理单元过程中，首先在QS-PTE9核心板中进行识别算法的编写，整个算法包括离线训练过程和识别过程。如图3所示，离线训练过程利用大量的车辆正面样本和车辆背面样本，一方面从大量类Haar特征中选取对分类识别起关键作用的特征，另一方面为识别过程准备用于两类分类识别的AdaBoost分类器，以提高识别的精确度；识别过程首先对视频画面进行提取，然后根据离线训练得到的关键类Haar特征和AdaBoost分类器对图像进行特征提取和分类识别，最后输出车辆朝向的检测结果。首先，类Haar特征是利用矩形积分图法对车辆进行特征量化，例如将图4所示中的任意一个矩形放到车辆正面区域上，然后用白色区域的像素和减去黑色区域的像素和，得到的值就是所谓的车辆正面特征值，如果把同一个矩形放到车辆背面或者非车辆区域，那么计算出的特征值应该和车辆正面特征值是不一样的，而且区别越大越好，以区别车辆正面、车辆背面以及非车辆区域；其次，AdaBoost分类器利用的是一种迭代算法，如图5所示，它是一个简单的弱分类算法提升过程，通过不断地利用类Haar特征得到的特征值进行训练，提高对数据的分类能力。例如：本专利中使用四个类Haar特征f1，f2，g1，g2来判断输入数据是车辆正面还是车辆背面又或者不是车辆。

如图6中场景一所示，首先，由于左侧车辆侵入中间车位左边线，右侧车辆紧靠中间车位右边线，造成中间车位较为狭小，但此车位仍足够汽车进入所以该车位可用；其次，该车位两侧已停放车辆均为车头朝前，若本车仍旧执行常规倒车入库，则该三辆汽车均需从左侧开启车门，此时由于车位狭小将造成右侧两车均不方便开启车门；所以，此场景下最佳泊车路径为开车入库(见图7所示)，且通过路径规划模块合理规划库内车身位置的调整路径，进行库内车身位置调整，即汽车向车位的非驾驶室一侧调整，使驾驶室一侧有充足空间，方便驾驶员开启车门。

如图8中场景二所示，首先，由于左侧车辆侵入中间车位左边线，右侧车辆紧靠中间车位右边线，造成中间车位较为狭小，但此车位仍足够汽车进入所以该车位可用；其次，该车位左侧已停放车辆为车尾朝前，右侧已停放车辆为车头朝前，即两车均需从中间侧开启车门；所以，此场景下本车既可选择倒车入库(见图9所示)又可选择开车入库(见图7所示)，但需要路径规划模块规划库内调整的路径，使本车处于两车正中间位置，既满足本车能开启车门又为两侧车辆留下一定的操作空间。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统，其特征在于，包括信息采集模块、信息处理模块、路径规划模块、单片机MCU、电源模块；所述信息采集模块连接信息处理模块，所述信息处理模块和路径规划模块均与单片机MCU连接，所述电源模块均与信息采集模块、信息处理模块、单片机MCU和路径规划模块相连；

所述电源模块用于提供电源；

所述信息采集模块包括超声波传感器和高清摄像头，所述超声波传感器用于在线采集本车与侧方车位内已停放车辆的距离和侧方车位的宽度，所述高清摄像头用于采集侧方车位内已停放车辆的图像；

所述信息处理模块包括数据处理单元和视频图像处理单元，所述数据处理单元用于实时处理超声波传感器采集到的距离信息；所述视频图像处理单元用于对高清摄像头采集的图像信息进行实时处理并得出侧方车位内已停放车辆的朝向；所述信息处理模块将处理结果反馈给单片机MCU；

所述路径规划模块用于根据预设的泊车位场景规划泊车入库路径，并制定相应场景下的库内车身位置调整路径，所述路径规划模块可与MCU进行通讯；

所述单片机MCU用于将信息处理模块所反馈的处理结果进行比对，判断泊车位场景，并调用路径规划模块来确定泊车入库路径和库内车身位置调整路径。

2.根据权利要求1所述的一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统，其特征在于，所述超声波传感器为两个，且分别安装在汽车车身两侧的前排车门的中间位置；所述高清摄像头为两个，且分别安装在汽车左、右两侧后视镜下方。

3.根据权利要求1所述的一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统，其特征在于，所述视频图像处理单元采用北京嵌视科技有限公司开发的QS-PTE9核心板。

4.根据权利要求1所述的一种狭小垂直车位场景智能识别与泊车路径规划系统，其特征在于，所述单片机MCU选用Infineon公司生产的XC866增强型MCU。