一種信息采集系統及一種車輛的制作方法

本發明屬于交通技術領域，涉及一種信息采集系統及一種車輛。

背景技術：

包括駕駛行為信息數據和道路環境信息數據的自然駕駛信息是研究微觀駕駛行為主要的數據基礎。

駕駛行為信息數據主要包括踏油門、制動、換擋操作、踏離合器、轉向等動作以及車輛的行駛速度等數據。國內外對于汽車駕駛員操作信息采集所用的一般設備和技術有：節氣門傳感器、壓力和觸力傳感器、基于計算機視覺的方向盤轉角實時監控以及高精度速度傳感器。這些設備的優點在于精度高，采集得到的數據指標很全面，缺點在于儀器的使用和養護成本高，而且安裝和拆卸尤其不方便，不適合自然駕駛狀態下使用。

對于道路環境信息，國內外采集的數據主要是一定范圍內的基礎交通信息，包含范圍內所有車輛的速度和總體流量。該類的檢測設備常用的有：線圈檢測器、超聲波檢測器、紅外線檢測器、雷達(微波)檢測器和固定視頻檢測器。這些設備的優點在于精度高，采集得到的數據準確。缺點尤為明顯，固定在一定范圍內，設備安裝、使用和維護的成本高，工程量大，只包含流量和車速信息，對道路周圍環境信息的采集指標不全面，不能和微觀的駕駛行為信息整合等。

針對采集道路環境信息技術設備具有操作復雜、價格昂貴等弊端，不適合長距離的攜帶和大范圍的測量的問題，現有技術中未見有效的解決方案。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術中采集自然駕駛信息的技術設備具有操作復雜、價格昂貴，沒有對駕駛周圍的場景環境進行采集、分類提取并與采集到的駕駛行為信息進行同步等弊端，不適合長距離的攜帶和大范圍的測量的問題，從而提供一種信息采集系統及一種車輛。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種信息采集系統，包括：攝像裝置和處理器；其中，所述攝像裝置用于獲取道路環境視頻信息；所述處理器，連接至所述攝像裝置，用于利用指定圖像識別軟件根據所述道路環境視頻信息獲取道路環境信息；其中，所述道路環境信息包括以下至少之一：道路的視覺曲率信息、用于指示道路有無開口的信息、道路的標志標線信息、道路的周邊視野信息、道路的路側防護信息、用于指示道路路面狀況的信息。

可選地，所述指定圖像識別軟件包括halcon圖像識別軟件。

可選地，所述攝像裝置安裝于車輛的前擋風玻璃上。

可選地，所述攝像裝置通過吸盤式的可旋轉支架安裝于車輛的前擋風玻璃上。

可選地，還包括：全球定位系統GPS，用于采集車輛所處的大地坐標信息和/或車輛速度信息；和/或，三軸加速度傳感器，用于采集車輛的三軸加速度信息。

可選地，還包括：存儲裝置，用于將所述道路環境信息、所述大地坐標信息、所述車輛速度信息以及所述車輛的三軸加速度信息進行同步存儲。

可選地，所述三軸加速度傳感器包括電容式重力加速度傳感器。

可選地，通過電源線將所述攝像裝置連接至車輛的點煙器。

可選地，還包括：顯示裝置，用于顯示所述道路環境視頻信息。

可選地，還包括：存儲裝置，用于存儲所述道路環境視頻信息。

本發明實施例提供了一種車輛，包括所述的信息采集系統。

進一步，一種自然駕駛信息采集系統，包括GPS、三軸加速度傳感器、視頻采集攝像頭、數據存儲模塊、電源接線、數據提取軟件；其中，所述的GPS和三軸加速度傳感器固定在主機內部，三軸加速度傳感器的三軸方向保持固定；攝像頭在主機前面，朝向和三軸加速度中的Y軸保持一致；電源接線連接主機和車輛的點煙器，接主機端使用USB的插頭，接車輛端使用點煙器插頭。

可選地，所述駕駛信息包括：GPS采集的大地坐標信息、車輛速度信息，三軸加速度傳感器采集的三軸加速度信息，攝像頭采集的道路環境視頻信息。

可選地，攝像頭采集的道路環境視頻信息壓縮成avi的格式保存在數據存儲模塊中。

可選地，數據存儲模塊使用MicroSD卡進行存儲，插在主機一側，用于數據的存儲和提取；可選地，主機背面包含屏幕，可以實時顯示攝像頭拍攝到的畫面；可選地，屏幕下方具有四個按鈕，功能分別是屏幕鎖定、設置視頻拍攝格式、播放和截取畫面；可選地，上面連接吸盤式的可旋轉支座以便安裝在車輛的前擋風玻璃上，側面還有電源鍵；可選地，數據提取軟件使用C++語言編寫，用于把之前存儲的avi格式的文件解壓出大地坐標信息、車輛速度信息、三軸加速度信息和道路環境視頻信息，通過結合使用halcon圖像識別軟件中的內置函數，對車輛前方道路環境中的視覺曲率、有無開口、標志標線、周邊視野、路側防護、視點情況與路面條件等信息進行定性分級評價；把前面獲得的駕駛行為信息和道路環境信息再上傳到數據中心的數據庫中，進行統一的管理。

可選地，所述的GPS的定位精度是5～10m。

可選地，所述的三軸加速度傳感器為電容式重力加速度傳感器。

可選地，所述的視頻采集攝像頭的焦距為2m，攝像范圍是可視角度為對角線110度，幀率是30幀每秒，錄像不間斷，存儲卡滿自動覆蓋舊文件。

可選地，數據存儲模塊(4)使用存儲容量為64G的MicroSD卡。

使用所述的低成本的自然駕駛設備采集系統進行駕駛行為信息和道路環境信息采集的方法，包括以下步驟：

(1)根據需要研究的目標和內容選定路線；

(2)把低成本的自然駕駛信息采集系統主機用自帶的吸附式支座吸附在車輛內部的前擋風玻璃中央，主機和車輛的點煙器連接電源線，保持主機充電狀態，主機插入MicroSD儲存卡；

(3)駕駛員按照平時的駕駛習慣行駛完規定路線，設備結束采集，可以關閉電源；

(4)從microSD卡中提取采集得到的視頻文件，利用自制的軟件提取駕駛行為信息和道路環境信息數據，以Excel表格的形式保存。

可選地，步驟(2)中：攝像頭的高度高于人眼的高度，方向和車身保持一致，在屏幕中能看到攝像頭畫面中呈現全部前方道路環境即可。

本發明的技術方案具有如下優點：

本發明提供了一種信息采集系統及一種車輛，其中，信息采集系統包括攝像裝置和處理器；其中，攝像裝置用于獲取道路環境視頻信息；處理器，連接至攝像裝置，用于利用指定圖像識別軟件根據道路環境視頻信息獲取道路環境信息；其中，道路環境信息包括以下至少之一：道路的視覺曲率信息、用于指示道路有無開口的信息、道路的標志標線信息、道路的周邊視野信息、道路的路側防護信息、用于指示道路路面狀況的信息。也就是說，通過在車輛中安裝攝像裝置和處理器就可以對獲取到的道路環境視頻信息進行分析，從而獲取到用戶想要的道路環境信息，相比于現有技術中需要線圈檢測器、超聲波檢測器、紅外線檢測器、雷達檢測器或者固定視頻檢測器這種成本高、維護復雜的設備采集道路環境信息，本信息采集系統解決了現有技術中采集道路環境信息操作復雜、設備價格昂貴、采集信息不同步等問題，從而降低了采集道路環境信息的成本，并且提高了對道路周圍環境信息的采集指標的全面性。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的信息采集系統的結構框圖；

圖2是根據本發明實施例的自然駕駛信息采集系統示意圖；

圖3是根據本發明實施例的數據采集流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

在本實施例中提供了一種信息采集系統，圖1是根據本發明實施例的信息采集系統的結構框圖，如圖1所示，該信息采集系統包括：攝像裝置1和處理器2；其中，攝像裝置1用于獲取道路環境視頻信息；處理器2，連接至攝像裝置1，用于利用指定圖像識別軟件根據道路環境視頻信息獲取道路環境信息；其中，道路環境信息包括以下至少之一：道路的視覺曲率信息、用于指示道路有無開口的信息、道路的標志標線信息、道路的周邊視野信息、道路的路側防護信息、用于指示道路路面狀況的信息。

通過上述信息采集系統，在車輛中安裝攝像裝置和處理器就可以對獲取到的道路環境視頻信息進行分析，從而獲取到用戶想要的道路環境信息，相比于現有技術中需要線圈檢測器、超聲波檢測器、紅外線檢測器、雷達檢測器或者固定視頻檢測器這種成本高、維護復雜的設備采集道路環境信息，本實施例中的信息采集系統解決了現有技術中采集道路環境信息操作復雜、設備價格昂貴、采集信息不同步等問題，從而降低了采集道路環境信息的成本，并且提高了對道路周圍環境信息的采集指標的全面性。

處理器2利用指定圖像識別軟件根據道路環境視頻信息獲取道路環境信息的方式可以包括很多種，在一個可選實施例中，指定圖像識別軟件可以是halcon圖像識別軟件。

為了獲取關于車輛更多的信息，在一個可選實施例中，上述信息采集系統還包括：全球定位系統GPS，用于采集車輛所處的大地坐標信息和/或車輛速度信息。還包括三軸加速度傳感器，用于采集車輛的三軸加速度信息。

信息采集系統實時同步獲取車輛的速度信息、三軸加速度信息、大地坐標信息、車輛前方的道路環境視頻信息；基于采集得到的道路環境視頻，利用halcon圖像識別軟件，對車輛前方的道路環境中的視覺曲率、有無開口、標志標線、周邊視野、路側防護與路面條件等信息進行定性分級評價，為駕駛行為和駕駛環境之間的機理研究提供了數據采集支持。

首先利用halcon軟件中內置的邊緣識別函數對車輛前方的道路環境圖像進行計算，由于道路和天空是規則的并分別位于圖像中的上下兩部分，并且道路與周邊環境的邊緣較為明顯，由此從圖像中提取出道路部分，命名為車道視覺模型。并把道路按照1/6、1/3、1/2分為三部分，分別為道路的前景、中景和近景，計算出三部分道路的曲率，并定性對整體的視覺曲率分為：平直路段、緩彎緩坡、急彎陡坡和視覺不夠四個等級。

在圖像識別軟件中，根據車道視覺模型是否連續和斷開的位置，判斷有無開口的等級：基本路段、遠景開口、近景開口和經過村鎮。其中基本路段說明車道線條連續，遠景開口為車道視覺模型在上半部分斷開，近景開口為車道視覺模型在下半部分斷開，經過村鎮則為車道視覺模型在很多位置斷開。

根據車道視覺模型中間是否有規則的方形圖案來對標志標線進行定性分級：無標志線、中央線墩、警示標識和危險警示四個逐漸增加的等級。

根據車道視覺模型兩側是夠有規則的方形圖案來對周邊視野進行定性分級：空曠透視、樹木綠化、房屋街道和山體隧道。在天空和車道的兩側為整體的大面積塊狀說明為空曠透視，若兩側的邊緣為不規則的線條則判斷為樹木綠化，若為規則的方形則判斷為房屋街道，若和上部分融合成一個部分則判斷為山體隧道。

根據車道視覺模型兩側相連接的位置是否有長條型的形狀，判斷路側防護的情況，并按照程度分為四級：無需防護、應設未設、警示樁柱和防撞墻欄。

根據車道視覺模型內部是否有近似圓形或橢圓形的形狀，來判斷路面條件，并按照程度分為四級：路面平整、路面斑駁、路面坑洼和寬度不夠。

本次對道路環境識別計算為定性分級評價，由于本次屬于探索性的定性分級，缺少可以參考的參數，所以較為粗糙，可能會出現判斷錯誤的情況，仍需要人工對結果進行校正。

攝像裝置1的作用在于獲取到道路環境視頻信息，只要可以拍攝到道路環境視頻信息，攝像裝置1可以安裝于車輛的多個位置，在一個可選實施例中，攝像裝置1可以安裝于車輛的前擋風玻璃上。

攝像裝置1安裝于車輛的前擋風玻璃上的方式也可以包括很多種，在一個可選實施例中，攝像裝置1通過吸盤式的可旋轉支架安裝于車輛的前擋風玻璃上。通過吸盤式的可旋轉支架的安裝方式，方便攝像裝置的安裝于拆卸。

在一個可選實施例中，三軸加速度傳感器可以是電容式重力加速度傳感器。

攝像裝置1需要車輛為其提供電源，在一個可選實施例中，通過電源線將攝像裝置1連接至車輛的點煙器，從而為攝像裝置1進行充電。

在一個可選實施例中，信息采集系統還可以包括顯示裝置，用于顯示該道路環境視頻信息。

在一個可選實施例中，信息采集系統還包括：存儲裝置，用于存儲道路環境視頻信息。

下面結合一個具體的實施例對本發明進一步加以解釋說明。

一種低成本自然駕駛信息采集系統，具體設計如圖2所示，使用流程如圖3所示。1表示GPS模塊、2表示三軸加速度采集模塊、3表示主攝像頭、4表示副攝像頭、5表示數據存儲模塊、6表示電源線、7表示數據提取軟件、8表示主機、9表示數據中心數據庫。一種低成本自然駕駛信息采集系統，包括GPS模塊1、三軸加速度傳感器2、視頻采集主攝像頭3和副攝像頭4、數據存儲模塊5、電源接線6、數據提取軟件7，其中：GPS模塊1和三軸加速度傳感器2固定在主機8內部不可隨意拆卸，三軸加速度傳感器2的三軸方向保持固定；主攝像頭3在主機8前面，朝向和三軸加速度中的Y軸保持一致；副攝像頭4的支座連接在主機8的底部，電源和數據傳輸使用一個連接線，使用USB的C型插頭和主機8相連，用于拍攝駕駛員的頭部信息，電源接線6連接主機8和車輛的點煙器，接主機8端使用USB的C型插頭，接車輛端使用點煙器插頭；以上信息包含GPS模塊1采集的大地坐標信息、車輛速度信息，三軸加速度傳感器2采集的三軸加速度信息，主攝像頭3采集的道路環境視頻信息壓縮成avi的格式保存在數據存儲模塊4中，數據存儲模塊4使用MicroSD卡進行存儲，插在主機8一側，用于數據的存儲和提取；主機8背面包含屏幕，可以實時顯示主攝像頭和副攝像頭拍攝到的畫面，屏幕下方具有四個按鈕，功能分別是屏幕鎖定、設置視頻拍攝格式、播放和截取畫面，上面連接吸盤式的可旋轉支座以便安裝在車輛的前擋風玻璃上，側面還有電源鍵。數據提取軟件7使用C++語言編寫，用于把之前存儲的avi格式的文件解壓出大地坐標信息、車輛速度信息、三軸加速度信息和道路環境視頻信息，通過結合使用halcon圖像識別軟件中的內置函數，對車輛前方道路環境中的視覺曲率、有無開口、標志標線、周邊視野、路側防護、視點情況與路面條件等信息進行定性分級評價；把前面獲得的駕駛行為信息和道路環境信息再上傳到數據中心的數據庫9中，進行統一的管理。

上述的GPS模塊1的定位精度是5～10m。

上述的三軸加速度傳感器2為電容式重力加速度傳感器。

上述的視頻采集主攝像頭3和副攝像頭4的焦距為2m，攝像范圍是可視角度為對角線110度，幀率是30幀每秒，錄像不間斷，存儲卡滿自動覆蓋舊文件。

上述數據存儲模塊5使用存儲容量為64G的MicroSD卡。

上述采集設備主機10為塑料外殼，上面連接吸盤式的可旋轉支座以便安裝在車輛的前擋風玻璃上；正面含有主攝像頭3；左側面含有電源鍵和數據存儲模塊4；右側具有連接副攝像頭插頭的USB的C型接口和連接電源線的USB的C型接口；背面含有2.4寸的TFTLCD屏幕，可以實時顯示主攝像頭和副攝像頭拍攝到的畫面，屏幕下方含有4個功能設置按鈕，功能分別是屏幕鎖定、設置視頻拍攝格式、播放和截取畫面。

使用該低成本的自然駕駛設備采集系統進行駕駛行為信息和道路環境信息采集的步驟如下：

(1)根據需要研究的目標和內容選定路線

根據研究項目——低等級公路行車環境和駕駛行為協調性研究，選定山東省XX縣內的XX公路作為研究范圍。

(2)設備安裝和實驗開始

把低成本的自然駕駛信息采集系統主機用自帶的吸附式支座吸附在車輛內部的前擋風玻璃中央，主機和車輛的點煙器連接電源線，保持主機充電狀態，副攝像頭和主機連接電源線，主機插入MicroSD儲存卡。主攝像頭的高度略高于人眼的高度，方向和車身的保持一致，副攝像頭朝向駕駛員，在屏幕中能看到主攝像頭畫面中呈現全部前方道路環境，副攝像頭畫面中呈現駕駛員的整個頭部和臉部即可。

(3)駕駛員按照平時的駕駛習慣行駛完規定路線，設備結束采集，可以關閉電源。

(4)從microSD卡中提取采集得到的視頻文件，利用自制的軟件提取駕駛行為信息和道路環境信息數據，以Excel表格的形式保存。

表1表示采集到的視頻文件經過自制的數據提取軟件得到的駕駛行為信息和道路環境信息數據(部分)。

表1駕駛行為信息和道路環境信息數據

(接下表)

本發明還提供了一種車輛的實施例，包括上述信息采集系統。

綜上所述，本發明提供了一套運用GPS、三軸加速度傳感器、視頻采集主攝像頭和副攝像頭、數據存儲模塊、電源接線、數據提取軟件的自然駕駛行為信息和道路環境信息采集系統，用于解決傳統信息采集方法操作復雜、設備價格昂貴、采集信息不同步等問題，實時同步獲取車輛的速度信息、三軸加速度信息、大地坐標信息、車輛前方的道路環境視頻信息；基于采集得到的道路環境視頻，利用halcon圖像識別軟件，對車輛前方的道路環境中的視覺曲率、有無開口、標志標線、周邊視野、路側防護、視點情況與路面條件等信息進行定性分級評價，為駕駛行為和駕駛環境之間的機理研究提供了數據采集支持。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。