基于單目視覺(jué)的后方車況監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)

姜珊珊+王曦

摘 要：車輛后方盲點(diǎn)是導(dǎo)致道路交通事故的重要因素。本作品利用圖像分割、圖像識(shí)別將車輛后方車況分為人、車兩部分。再采用單目視覺(jué)的方法進(jìn)行物體的測(cè)距，根據(jù)距離判斷是否為危險(xiǎn)情況。屬于危險(xiǎn)情況時(shí)發(fā)出報(bào)警聲等提醒車內(nèi)乘員。本作品對(duì)交通主動(dòng)安全領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)有重要意義，同時(shí)也有效地預(yù)防了車輛后方盲點(diǎn)事故的產(chǎn)生，能夠提高道路交通安全水平。

關(guān)鍵詞：圖像識(shí)別；單目測(cè)距；目標(biāo)跟蹤

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.030

1 引言

隨著國(guó)內(nèi)汽車保有量不斷增加，交通安全問(wèn)題日益嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，交通事故中很大一部分都是因?yàn)橐曇懊^(qū)造成的，而車后方的視覺(jué)盲區(qū)造成的事故更為突出，所以就如何減少相關(guān)事故的發(fā)生進(jìn)行了裝置的設(shè)計(jì)。

2 硬件構(gòu)成和工作原理

2.1 裝置的硬件構(gòu)成

由樹(shù)莓派、廣角攝像頭、蜂鳴器、壓力傳感器、Arduino、警示燈和顯示屏等構(gòu)成。

2.2 工作原理

利用攝像頭實(shí)時(shí)追蹤車后路況，以樹(shù)莓派為載體搭建系統(tǒng)并對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷情況危險(xiǎn)時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲。其工作原理如圖1所示。

2.2.1 圖像采集

利用廣角魚(yú)眼攝像頭進(jìn)行圖像的采集，然后將采集到的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給樹(shù)莓派。

2.2.2 圖像處理

圖像處理流程如下：將圖像進(jìn)行預(yù)處理灰度化，再將圖像分割、邊緣化、特征提取最后達(dá)到圖像識(shí)別的目的。圖像經(jīng)過(guò)圖像算法處理后被分為人與車兩類，樹(shù)莓派對(duì)兩類物體分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和目標(biāo)跟蹤。

2.2.3 測(cè)距

利用單目視覺(jué)的原理對(duì)識(shí)別到的圖像進(jìn)行測(cè)距，并將所測(cè)距離顯示在顯示屏中。

基于透視投影變換原理，利用已識(shí)別的車輛底部邊界實(shí)現(xiàn)距離的測(cè)量。P點(diǎn)表示已識(shí)別的車輛底部邊界；h直接通過(guò)測(cè)量得到，y0一般取作0，f是CCD攝像機(jī)的有效焦距，屬于內(nèi)部參數(shù)，y通過(guò)攝像頭內(nèi)部傳感器測(cè)得。根據(jù)下式：

（1）

計(jì)算得到距離d，即可以在車輛運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)后方物體進(jìn)行實(shí)時(shí)距離測(cè)量。

2.2.4 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

將識(shí)別到的物體類別和距離實(shí)時(shí)顯示在LED顯示上。

2.2.5 報(bào)警

車后來(lái)物的距離若達(dá)到設(shè)定的危險(xiǎn)值，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲。此外，車內(nèi)人員觸摸車門(mén)手柄上的壓力傳感器，當(dāng)所測(cè)壓力值達(dá)一定范圍，且所識(shí)別的運(yùn)動(dòng)物體的距離達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警，另在車門(mén)上增加自鎖裝置，在危險(xiǎn)時(shí)刻啟動(dòng)車門(mén)自鎖，更加保證了下車乘客的安全。

3 應(yīng)用前景分析

該裝置應(yīng)用前景廣闊，主要應(yīng)用于實(shí)車。

3.1 用于擴(kuò)展汽車后視鏡功能

本裝置可以檢測(cè)后視鏡難以觀察到的盲點(diǎn)區(qū)域，判斷區(qū)域內(nèi)是否有車輛或行人。

3.2 用于預(yù)判是否存在交通隱患

車后方一旦有人、車進(jìn)入了危險(xiǎn)區(qū)域?qū)⒂|發(fā)聲光報(bào)警系統(tǒng)。

3.3 用于減少開(kāi)車門(mén)不當(dāng)引發(fā)的事故

本裝置可與汽車的中控系統(tǒng)相連，設(shè)置車門(mén)自鎖裝置。當(dāng)駕駛?cè)擞邢萝囑厔?shì)且后方來(lái)物距離值已經(jīng)達(dá)到危險(xiǎn)值便可啟動(dòng)車門(mén)自鎖裝置以保證駕駛員的安全。

3.4 用于完善普通汽車安全性

本裝置相較于ADAS中的盲點(diǎn)輔助系統(tǒng)獨(dú)立性強(qiáng)且成本低廉，在中低端車型上也可以廣泛應(yīng)用，可提升普通汽車的安全指數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，如何降低安全隱患，保障駕駛?cè)说陌踩鞘种匾膯?wèn)題。

該車用后方車況監(jiān)測(cè)與警示裝置各項(xiàng)功能的實(shí)施可以有效降低交通事故率，保障駕駛?cè)说陌踩Ｈ绾瓮晟坪蛢?yōu)化，我們將繼續(xù)探索。

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本文獲得“國(guó)家級(jí)大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃”（項(xiàng)目編號(hào)：201710022060）資助。endprint