一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，包括車載紅外熱像儀、行人檢測系統和車載影音系統，所述車載紅外熱像儀的輸出端與行人檢測系統的輸入端連接，所述行人檢測系統的輸出端和車載影音系統的輸入端連接，所述車載紅外熱像儀包括紅外鏡頭、紅外探測器和圖像處理器，所述紅外鏡頭和紅外探測器連接，所述紅外探測器的輸出端和圖像處理器的輸入端電性連接，所述圖像處理器的輸出端與行人檢測系統的輸入端信號連接。本系統創造性性地開發了紅外圖像的數字細節增強算法(DDE)，有效地提高了圖像的細節和場景的適應性，駕駛員通過顯示器能清晰地看見路面情況，大大提高了行駛的安全性。
【專利說明】
一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于汽車安全輔助技術領域，具體涉及一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統。
【背景技術】
[0002]交通安全是當今社會一個重大焦點問題，受到各國政府和社會的關注，也是智能交通系統要致力解決的重大問題。每年世界上都因交通事故而帶來巨大損失，其中由于駕駛員失誤引起的占90%以上，因此開展基于智能交通系統的道路交通安全保障技術研究變得尤為迫切。研究表明，如果車輛前端安裝有車距警報、雷達測速之類的報警系統，發生交通事故的概率可減少62%。如果遇到雨霧天氣或者是夜間行駛，交通安全事故的發生概率還會大大提尚。
[0003]通過夜間輔助駕駛系統，駕駛員在能見度極低的夜晚或者雨霧天氣，依然可以觀察到前方300米的路況，若車輛前方出現行人(包括騎自行車或者摩托車的行人)，系統會發出圖像和語音警報，提醒駕駛員行人所處的位置，交通事故防患于未然。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，包括車載紅外熱像儀、行人檢測系統和車載影音系統，所述車載紅外熱像儀的輸出端與行人檢測系統的輸入端連接，所述行人檢測系統的輸出端和車載影音系統的輸入端連接，所述車載紅外熱像儀包括紅外鏡頭、紅外探測器和圖像處理器，所述紅外鏡頭和紅外探測器連接，所述紅外探測器的輸出端和圖像處理器的輸入端電性連接，所述圖像處理器的輸出端與行人檢測系統的輸入端信號連接，所述行人檢測系統包括視頻解碼芯片，所述視頻解碼芯片的輸入端與車載紅外熱像儀的輸出端信號連接，所述視頻解碼芯片的輸出端與視頻處理前端的輸入端電性連接，所述視頻處理前端的輸出端通過行人檢測裝置與視頻輸出陣列的輸入端電性連接，所述視頻輸出陣列的輸出端與視頻處理后端的輸入端電性連接，所述視頻處理后端的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。
[0006]優選的，所述圖像處理器包括FPGA處理器和DSP處理器，所述FPGA處理器的輸入端通過A/D轉換器與紅外探測器的輸出端電性連接，所述紅外探測器的輸入端與熱電制冷器的輸出端電性連接，所述熱電制冷器的兩組輸入端分別與時鐘管理電路和D/A轉換器的輸入端電性連接，所述FPGA處理器和DSP處理器電性連接，所述時鐘管理電路的輸出端和DSP處理器的輸入端電性連接，且所述時鐘管理電路的輸入端與FPGA處理器的輸出端電性連接，所述FPGA處理器的輸出端通過D/A轉換器和視頻驅動器的輸入端電性連接，所述視頻驅動器的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。
[0007]優選的，所述DSP處理器的輸出端電性連接有RS232接口。
[0008]優選的，所述FPGA處理器和DSP處理器均與閃存器電性連接。
[0009]本實用新型的技術效果和優點:該基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，行人檢測系統安裝在車載紅外熱像儀之后，不用時可以被旁路(關閉)，以減少系統功率開銷，如果啟動了行人檢測系統，則車載紅外熱像儀的CVBS信號會輸入到系統中，經視頻編碼器轉化為數字信號進入數字信號處理器(DSP)，DSP對采集到的視頻信號進行圖像分割、模板匹配、機器學習等處理后，檢測到行人并標記出來(把矩形框疊加到視頻流中，把行人圈起來)，最后由DSP內部視頻ADC再次解碼成帶有行人檢測信息的CVBS信號輸出到模擬監視器或者車載影音系統，輸出的視頻信號就是帶有路面信息的實時紅外圖像，并且有行人檢測功能；因為行人檢測是基于紅外熱圖的，因此從紅外熱像儀出來的圖像必須清晰細膩，具有高的對比度和信噪比，否則會影響到圖像的分割和行人的檢測，本系統創造性性地開發了紅外圖像的數字細節增強算法(DDE)，有效地提高了圖像的細節和場景的適應性。行人檢測算法中采用雙閾值圖像分割，用SVM分類器分出圖像的遠、中、近距離再進行模板匹配，還應用多幀校驗有效地提高檢測率和減低虛警率，這些算法都收到很好的效果，駕駛員通過顯示器能清晰地看見路面情況，大大提高了行駛的安全性。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的原理模塊示意圖；
[0011 ]圖2為本實用新型的車載紅外熱像儀原理模塊示意圖；
[0012]圖3為本實用新型的行人檢測系統原理模塊示意圖；
[0013]圖4為本實用新型的圖像處理器原理模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0015]本實用新型提供了如圖1-3所示的一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，包括車載紅外熱像儀、行人檢測系統和車載影音系統，所述車載紅外熱像儀的輸出端與行人檢測系統的輸入端連接，所述行人檢測系統的輸出端和車載影音系統的輸入端連接，所述車載紅外熱像儀包括紅外鏡頭、紅外探測器和圖像處理器，所述紅外鏡頭和紅外探測器連接，所述紅外探測器的輸出端和圖像處理器的輸入端電性連接，所述圖像處理器的輸出端與行人檢測系統的輸入端信號連接，所述行人檢測系統包括視頻解碼芯片，所述視頻解碼芯片的輸入端與車載紅外熱像儀的輸出端信號連接，所述視頻解碼芯片的輸出端與視頻處理前端的輸入端電性連接，所述視頻處理前端的輸出端通過行人檢測裝置與視頻輸出陣列的輸入端電性連接，所述視頻輸出陣列的輸出端與視頻處理后端的輸入端電性連接，所述視頻處理后端的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。
[0016]具體地，如圖4所示，所述圖像處理器包括FPGA處理器和DSP處理器，所述DSP處理器的輸出端電性連接有RS232接口，所述FPGA處理器和DSP處理器均與閃存器電性連接，所述FPGA處理器的輸入端通過A/D轉換器與紅外探測器的輸出端電性連接，所述紅外探測器的輸入端與熱電制冷器的輸出端電性連接，所述熱電制冷器的兩組輸入端分別與時鐘管理電路和D/A轉換器的輸入端電性連接，所述FPGA處理器和DSP處理器電性連接，所述時鐘管理電路的輸出端和DSP處理器的輸入端電性連接，且所述時鐘管理電路的輸入端與FPGA處理器的輸出端電性連接，所述FPGA處理器的輸出端通過D/A轉換器和視頻驅動器的輸入端電性連接，所述視頻驅動器的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。
[0017]該圖像處理器的工作過程:
[0018](I)上電開始，DSP處理器將存放在閃存器里面的數據(DSP程序和數據，以及非均勻校正后的增益和偏移量)分別加載到DSP內部RAM和外部SRAM(查找表LUT)，完成必要的初始化；
[0019](2)系統開始工作，A/D將IRFPA的模擬信號轉變成數字信號送到FPGA處理器中，并以這些數據為地址線在LUT里查找出對應的非均勻校正系數增益和偏移量，在FPGA處理器中處理后的數據通過FIFO送到后端的D/A進行模數轉換和視頻合成，并在視頻顯示器上實時顯示；
[0020](3)當需要更新校正增益和偏移量系數時，通過串口向DSP處理器發送中斷指令，FPGA處理器將外部SRAM的控制權交給DSP處理器；
[0021](4)DSP處理器在外部串口通訊的控制下，采集高溫和低溫下的響應數據，并根據兩點校正算法計算增益和偏移量，計算結果存在外部SRAM，寫入閃存器；
[0022](5)將外部SRAM的控制權交給FPGA處理器，FPGA處理器開始實時校正工作。為了簡化系統結構，實現小型化系統設計，數據緩沖FIFO在FPGA處理器實現，大大節省了系統空間和成本，并減少了 DSP處理器響應中斷的時間。
[0023]該系統的工作原理:
[0024]該系統采用384*288非制冷焦平面紅外探測器，接收紅外光波段為8-14wM，探測器輸出帶有圖像信息的模擬信號，用高速ADC對模擬信號進行采集，量化成14B工T數字信號送入FPGA處理器，FPGA處理器在微控制器的配合下對數字化的紅外圖像信號進行非均勻性校正，剔除盲元，利用科學的計算方法進行圖像增強、濾波、降噪、灰度變換、疊加字符等，轉化成4:2: 2的BT.656標準視頻信號輸出給外部視頻解碼器，轉化成復合視頻信號(CVBS)送給顯示器顯示出來，此時在顯示器上看到的圖像就是紅外熱圖。
[0025]行人檢測系統:
[0026]如圖3所示，車載型紅外熱像儀輸出的⑶BS信號經TVP5146視頻解碼，量化成8bit的BT656信號進入DSP的視頻處理前端(VPFE)，所采集到的視頻信號被行人檢測主程序進行圖像分割、機器學習、模板匹配等一系列處理，檢測到行人并標記，經DSP的視頻處理后端(VPBE)轉化為模擬信號送顯。因為算法比較復雜，代碼最大程度優化后每秒處理只能達到18幀，所以每秒還有7幀的圖像沒有處理，直接從紅外熱像儀送出給視頻顯示器，但并沒有影響檢測效果。
[0027]該基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，行人檢測系統安裝在車載紅外熱像儀之后，不用時可以被旁路(關閉)，以減少系統功率開銷，如果啟動了行人檢測系統，則車載紅外熱像儀的CVBS信號會輸入到系統中，經視頻編碼器轉化為數字信號進入數字信號處理器(DSP)，DSP對采集到的視頻信號進行圖像分割、模板匹配、機器學習等處理后，檢測到行人并標記出來(把矩形框疊加到視頻流中，把行人圈起來)，最后由DSP內部視頻ADC再次解碼成帶有行人檢測信息的CVBS信號輸出到模擬監視器或者車載影音系統，輸出的視頻信號就是帶有路面信息的實時紅外圖像，并且有行人檢測功能；因為行人檢測是基于紅外熱圖的，因此從紅外熱像儀出來的圖像必須清晰細膩，具有高的對比度和信噪比，否則會影響到圖像的分割和行人的檢測，本系統創造性地開發了紅外圖像的數字細節增強算法(DDE)，有效地提高了圖像的細節和場景的適應性。行人檢測算法中采用雙閾值圖像分割，用SVM分類器分出圖像的遠、中、近距離再進行模板匹配，還應用多幀校驗有效地提高檢測率和減低虛警率，這些算法都收到很好的效果，駕駛員通過顯示器能清晰地看見路面情況，大大提高了行駛的安全性。
[0028]最后應說明的是:以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，包括車載紅外熱像儀、行人檢測系統和車載影音系統，其特征在于:所述車載紅外熱像儀的輸出端與行人檢測系統的輸入端連接，所述行人檢測系統的輸出端和車載影音系統的輸入端連接，所述車載紅外熱像儀包括紅外鏡頭、紅外探測器和圖像處理器，所述紅外鏡頭和紅外探測器連接，所述紅外探測器的輸出端和圖像處理器的輸入端電性連接，所述圖像處理器的輸出端與行人檢測系統的輸入端信號連接，所述行人檢測系統包括視頻解碼芯片，所述視頻解碼芯片的輸入端與車載紅外熱像儀的輸出端信號連接，所述視頻解碼芯片的輸出端與視頻處理前端的輸入端電性連接，所述視頻處理前端的輸出端通過行人檢測裝置與視頻輸出陣列的輸入端電性連接，所述視頻輸出陣列的輸出端與視頻處理后端的輸入端電性連接，所述視頻處理后端的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。2.根據權利要求1所述的一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，其特征在于:所述圖像處理器包括FPGA處理器和DSP處理器，所述FPGA處理器的輸入端通過A/D轉換器與紅外探測器的輸出端電性連接，所述紅外探測器的輸入端與熱電制冷器的輸出端電性連接，所述熱電制冷器的兩組輸入端分別與時鐘管理電路和D/A轉換器的輸入端電性連接，所述FPGA處理器和DSP處理器電性連接，所述時鐘管理電路的輸出端和DSP處理器的輸入端電性連接，且所述時鐘管理電路的輸入端與FPGA處理器的輸出端電性連接，所述FPGA處理器的輸出端通過D/A轉換器和視頻驅動器的輸入端電性連接，所述視頻驅動器的輸出端與視頻顯示器的輸入端電性連接。3.根據權利要求2所述的一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，其特征在于:所述DSP處理器的輸出端電性連接有RS232接口。4.根據權利要求2所述的一種基于紅外熱成像的夜間輔助駕駛系統，其特征在于:所述FPGA處理器和DSP處理器均與閃存器電性連接。
【文檔編號】H04N5/33GK205545633SQ201620281043
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】劉釗, 李振璧
【申請人】安徽理工大學