專利名稱：攝像頭智能認知感應導航系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種智能交通技術領域的導航系統，該系統同時具有視頻資料記錄，地理位置記錄功能，具體是一種基于攝像頭的具有智能認知感應的導航系統。
背景技術：
當前國內交通日益發達，進而凸顯出很多新的問題，首先是車輛密度明顯增大，活動自由度大大降低，呈現交通擁擠狀況；其次是安全問題，據相關網站消息，2010上半年，全國共發生道路交通事故9. 9萬起，造成2. 7萬人死亡、11. 7萬人受傷，直接財產損失4. I億元。其中，發生一次死亡10人以上特大道路交通事故15起，同比增加3起。再者是交通路線日趨復雜化，對駕駛員主觀認知能力要求更高，針對上述實際問題，為了優化目前的交 通現狀，降低車禍發生指數，通過客觀協同降低駕駛員主觀認知能力要求，本發明提出了基于攝像頭智能認知感應的導航系統。經對現有的技術文獻檢索發現，中國專利申請號為200710023254，名稱為導航儀的提示道路攝像頭的導航方法，該方法是通過判斷限速攝像頭是否滿足該攝像頭的朝向和車移動方向相對且該攝像頭的朝向和車移動方向的夾角小于第三閥值的條件，得以實現導航效果，該方法適應性很弱，模糊性很強，并不能實現智能認知感應導航。經檢索又發現，中國專利申請號為200810054119，名稱為汽車用攝像頭，該發明將攝像頭安裝于高于汽車頂部位，實現可以觀察前方堵車狀況，但該發明并未經過協同智能化處理，必須在駕駛員主觀認知的前提下使用，并且沒有對前端信息系統化。經檢索還發現，中國專利申請號為200710170986. 7，名稱為一種中文手寫搜尋的USB插口帶活動蓋車用有攝像頭導航儀，該導航儀實際使用的是衛星導航儀，攝像頭只是作為客觀視覺擴展前端，這樣一是導航精度不高，二是未形成信息閉環控制，智能認知能力差。
發明內容本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種基于攝像頭智能認知感應的導航系統。本發明可以根據攝像頭感應前端采集的圖像數據，通過軟件算法實現在客戶終端提供最優駕駛方案，系統可以提供前端具體視覺數據，實現避障方案規劃，車位測量，前方行駛車輛速度監測，事故現場記錄(黑匣子)，GPS地理位置數據記錄，交通監控等功倉泛。本發明通過以下技術方案來實現，具體包括以下步驟第一步，類比于槍械中的準星結構，本發明設計的攝像頭前端有一個標準線，作為圖像數據的定標基準，以此來判斷被采集圖像實際物體的尺寸。第二步，根據攝像頭實時采集的圖像數據，采用圖像處理技術，通過相關算法進行邊沿處理，利用拉普拉斯銳化，結合梯度銳化，對圖片進行映像分析，重構地貌。第三步，在采集的圖像數據中，以車輛前端道路為基準中值，形成閉環控制，利用輪廓跟蹤，識別出道路鏡像，在道路鏡像中分多種情況。 所述的道路鏡像多種情況包括I.當道路鏡像中間有局部區域不同鏡像時，說明前方有障礙物，對其不同鏡像進行分析，連續圖像幀比較其不同鏡像的相對位置A.若相對位置不變，識別為靜止障礙物(如圖3)，此時根據圖片幀障礙物的比例相對位置計算出實際的障礙物距汽車的位置，將位移參數顯示到客戶終端，并進行預警提示，根據反饋的當前車速，轉彎狀況，規劃出最優的避障路線和最優車速與轉彎角度，以輔助駕駛員行駛。B.若相對位置發生改變，識別為移動物體(行駛車輛、行人等，如圖4)，此時根據圖片幀中車輛移動的相對位置，通過不同幀間的時間，結合當前車速，計算出移動車輛的車速與距離，將這些參數在客戶終端顯示，并由此設定車速上限和車距上限，當超過車距上限 時，驅動相關報警設備，以防事故發生，并同時規劃出最優的避障路線和最優車速與轉彎角度，以輔助駕駛員行駛。2.當道路鏡像兩邊有不同鏡像時，說明需要進行空間范圍邊緣判斷，根據第三步的1，A.若相對位置不變，則識別為障礙物(如圖5)，此時依據圖片兩邊障礙物的比例尺寸，計算出障礙物間的具體距離，對比車的自身寬度，若障礙物間的具體距離大于車的自身寬度，并且有足夠的余量，則正常前行，此時客戶終端顯示障礙物間距并規劃最優行駛路線輔助駕駛員行駛；若障礙物間的具體距離小于車的自身寬度，則響應紅色預警，指示該區域無法提供足夠空間前行。B.若相對位置改變，識別為移動物體(行駛車輛、行人等)，根據第二步的(I) (B),
(2)(A)，計算出車輛的間距和車速，將所得參數在客戶終端顯示，并驅動相應設備報警指示，以防交通事故發生。3.當道路鏡像是彎道時(如圖6)，對道路邊沿進行圖像切割，入彎檢測，規劃切線，尋跡切線方向路徑，根據切線角度規劃最優轉彎角度和車速，同時將上述信息顯示到用戶終端，輔助駕駛員行駛。4.當道路鏡像是分岔路口時(如圖7)，根據第三步(3)，規劃出每個岔口拐彎的最優路徑和最優參數，輔助駕駛員行駛。第四步，結合GPS與GPRS技術，實現車輛地理位置信息的本地化記錄與遠程位置監控。結合GPS信息與圖像記錄功能實現事故現場記錄功能，并在特殊情況下撥打緊急號碼，回報車輛所在地理位置信息與事故等級。第五步，本發明利用嵌入式處理器處理圖像數據并可以將相關參數通過CAN總線傳送至汽車主控制器，從而作為智能駕駛的協處理器，系統可選是否連接GSM/GPRS模塊，通過定義不同的報警級別來決定是否撥打緊急電話。第六步，構建緊急安全防御機制，視野范圍內有車輛靠近，或靠近障礙物時，設置安全距離，設置最高仲裁權限，當越過安全距離時，立即規劃緊急避障路線，以確保車輛保持在安全距離內。所述的GSM/GPRS模塊主要實現以下功能I.交通部門可以通過互聯網結合GPRS技術監控當前車輛行駛的狀況，其中包括車速監控，車位監控，轉彎監控。2.當遇到未知緊急交通事故時，服務器立即驅動GSM模塊撥打110，120，并短信通知有關部門，回報車輛所在地理位置信息與事故等級。所述的客戶終端顯示是指顯示各種數據參數的液晶屏。所述的入彎檢測技術，是根據道路鏡像，鄰行鄰幀對應位與，若是左入彎，道路鏡像將整體左移，同理，若是右入彎，道路鏡像將整體左移。所述的規劃最優路徑，是通過求出道路鏡像的每一行的中點，離散的中點連貫成曲線，離散的圖像幀重構出立體的連貫的曲線，車速和轉彎角度時時配合著曲線，以曲線為中心線的原則閉環控制驅動駕駛。所述的規劃緊急避障路線，是根據第三步的(I) A，最大程度避開障礙物，速度，轉彎角度配置直接由處理器仲裁。與現有技術相比，本發明的有益效果是在客觀認知和主觀感知協同處理下，從客觀認知輔助主觀感知從而加強駕駛人員的全局感知能力，實現了智能導航，構建了高效率的事故記錄與報警系統，加強了交通安全機制，并實現了遠程交通監控，搭建車位檢測系統，精確地車位檢測避免了視覺模糊的不定性。
圖I是實施例系統組成示意圖；圖2是實施例子模塊示意圖；圖3是技術方案第二步(I) A的不意圖；圖4是技術方案第二步(I) B的不意圖；圖5是技術方案第二步(2) A的不意圖；圖6是技術方案第二步(3)的不意圖圖7是技術方案第二步(4)的不意圖；圖8是實施例攝像頭側視與俯視原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的系統進一步描述本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖I、圖2，本實例涉及汽車運用上攝像頭智能認知感應導航，包括攝像頭模塊，核心處理器，汽車反饋模塊，嵌入式服務器，GSM模塊，地貌重構算法，路徑識別與規劃算法。所述的攝像頭模塊是圖像采集視野前端。所述的核心處理器基于DSP芯片，具有高效強大的數據處理能力，是算法實現的核心部分。所述的汽車反饋模塊是汽車總線，連接著參數輸出單元和核心處理器，用于車速和轉彎角度監測與控制。[0045]所述的嵌入式服務器是進行通信協議的轉換，實現數據交換。所述的GSM/GPRS模塊是用于安全預警與遠程監控。所述的地貌重構算法，路徑識別與規劃算法是采用數字圖像處理技術，相關算法進行邊沿處理，利用拉普拉斯銳化，結合梯度銳化，對圖片進行映像分析，利用輪廓跟蹤，識別出道路鏡像，首先是地貌重構，根據重構地貌進行路徑識別，進而規劃路徑。本實例涉及的汽車運用上攝像頭智能認知感應導航的方法，包括以下步驟第一步，各模塊初始化，攝像頭采集圖像信息，并同步傳輸到核心處理器。第二步，核心處理器對圖像進行處理，采用圖像處理技術，相關圖像算法進行邊沿處理，利用拉普拉斯銳化，結合梯度銳化，對圖片進行映像分析，利用輪廓跟蹤，識別出道路鏡像，首先是地貌重構，根據重構地貌進行路徑識別，進而規劃路徑。第三步，由第二步得出的道路鏡像，根據不同情況進行自主規劃最優路線配合相應的車速與轉彎角度，達到智能認知感應，自適應協同駕駛的目的。·第四步，構建安全防御機制，隨時監聽響應避障，如圖I意外事故預警模塊，首先實現自適應智能自主避障，盡可能避免事故發生，無法避免事故意外發生，則響應報警機制，并采用黑匣子技術將當前圖像信息，雙方車速，車況進行鎖存管理，便于事故分析。第五步，如圖I的GPRS模塊，將導航系統嵌入互聯網，隨時響應交通監控命令，進一步強化安全機制，避免事故發生。本實例實現了汽車智能導航，既便于交通管理，實現遠程監控，又降低事故發生幾率，緩解了交通堵塞的瓶頸問題，實現了智能交通自適應化。
權利要求1.攝像頭智能認知感應導航系統，其特征在于，包括客戶終端顯示模塊，汽車參數反饋模塊，嵌入式服務器模塊，GSM/GPRS預警與遠程監控模塊，GPS地理位置信息獲取模塊，其中客戶終端顯示模塊實現顯示最優參數與當前視野狀態，嵌入式服務器模塊實現通信協議轉換與數據交換功能；GPS協同GSM/GPRS預警與遠程監控模塊實現事故發生搶先預警與交通管理遠程監控。
2.根據權利要求I所述的攝像頭智能認知感應導航系統，其特征是，汽車參數反饋模塊，嵌入式服務器模塊，其中嵌入式服務器模塊與總線接口反饋數據組成閉環控制，實現構建與識別路徑鏡像并規劃最優路線和參數。
3.根據權利要求I所述的攝像頭智能認知感應導航系統，其特征是，客戶終端顯示模塊，包括液晶顯示屏實現顯示最優參數與當前視野狀態。
專利摘要本實用新型公開了一種智能交通技術領域的攝像頭智能認知感應導航系統，可以根據攝像頭前端采集的圖像數據，通過算法實現在客戶終端提供最優駕駛方案。其技術要點主要包括客戶終端顯示模塊，汽車參數顯示模塊，嵌入式服務器模塊，GSM/GPRS預警與遠程監控模塊，GPS地理位置信息獲取模塊，其中嵌入式服務器模塊與汽車參數反饋模塊是實現構建與識別路徑鏡像并規劃最優路線；客戶終端顯示模塊實現顯示最優參數與當前視野狀態，嵌入式服務器模塊實現通信協議轉換與數據交換功能；GPS協同GSM/GPRS預警與遠程監控模塊實現事故發生搶先預警與交通管理遠程監控。結構特點主要是攝像頭的前端有一標準線，以此判斷被采集圖像物體的實際大小。
文檔編號G08G1/0968GK202434060SQ20112053447
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者劉強, 劉志新, 巫肇彬, 朱明增, 李志剛, 毛棟程, 王超, 馬桃熊 申請人:燕山大學