基于單目視覺的后方車況監測裝置設計

姜珊珊+王曦

摘 要：車輛后方盲點是導致道路交通事故的重要因素。本作品利用圖像分割、圖像識別將車輛后方車況分為人、車兩部分。再采用單目視覺的方法進行物體的測距，根據距離判斷是否為危險情況。屬于危險情況時發出報警聲等提醒車內乘員。本作品對交通主動安全領域的研究和開發有重要意義，同時也有效地預防了車輛后方盲點事故的產生，能夠提高道路交通安全水平。

關鍵詞：圖像識別；單目測距；目標跟蹤

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

1 引言

隨著國內汽車保有量不斷增加，交通安全問題日益嚴峻。據統計，交通事故中很大一部分都是因為視野盲區造成的，而車后方的視覺盲區造成的事故更為突出，所以就如何減少相關事故的發生進行了裝置的設計。

2 硬件構成和工作原理

2.1 裝置的硬件構成

由樹莓派、廣角攝像頭、蜂鳴器、壓力傳感器、Arduino、警示燈和顯示屏等構成。

2.2 工作原理

利用攝像頭實時追蹤車后路況，以樹莓派為載體搭建系統并對接收的數據進行判斷，當判斷情況危險時，發出報警聲。其工作原理如圖1所示。

2.2.1 圖像采集

利用廣角魚眼攝像頭進行圖像的采集，然后將采集到的圖像數據發送給樹莓派。

2.2.2 圖像處理

圖像處理流程如下：將圖像進行預處理灰度化，再將圖像分割、邊緣化、特征提取最后達到圖像識別的目的。圖像經過圖像算法處理后被分為人與車兩類，樹莓派對兩類物體分別進行數據處理和目標跟蹤。

2.2.3 測距

利用單目視覺的原理對識別到的圖像進行測距，并將所測距離顯示在顯示屏中。

基于透視投影變換原理，利用已識別的車輛底部邊界實現距離的測量。P點表示已識別的車輛底部邊界；h直接通過測量得到，y0一般取作0，f是CCD攝像機的有效焦距，屬于內部參數，y通過攝像頭內部傳感器測得。根據下式：

（1）

計算得到距離d，即可以在車輛運動過程中對后方物體進行實時距離測量。

2.2.4 實時監測

將識別到的物體類別和距離實時顯示在LED顯示上。

2.2.5 報警

車后來物的距離若達到設定的危險值，系統發出報警聲。此外，車內人員觸摸車門手柄上的壓力傳感器，當所測壓力值達一定范圍，且所識別的運動物體的距離達到危險值時啟動聲光報警，另在車門上增加自鎖裝置，在危險時刻啟動車門自鎖，更加保證了下車乘客的安全。

3 應用前景分析

該裝置應用前景廣闊，主要應用于實車。

3.1 用于擴展汽車后視鏡功能

本裝置可以檢測后視鏡難以觀察到的盲點區域，判斷區域內是否有車輛或行人。

3.2 用于預判是否存在交通隱患

車后方一旦有人、車進入了危險區域將觸發聲光報警系統。

3.3 用于減少開車門不當引發的事故

本裝置可與汽車的中控系統相連，設置車門自鎖裝置。當駕駛人有下車趨勢且后方來物距離值已經達到危險值便可啟動車門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中的盲點輔助系統獨立性強且成本低廉，在中低端車型上也可以廣泛應用，可提升普通汽車的安全指數。

4 結束語

汽車產業發展迅速，如何降低安全隱患，保障駕駛人的安全是十分重要的問題。

該車用后方車況監測與警示裝置各項功能的實施可以有效降低交通事故率，保障駕駛人的安全。如何完善和優化，我們將繼續探索。

參考文獻：

[1]顧柏園.基于單目視覺的安全車距預警系統研究[D].吉林大學，

2006.

[2]Artur Sowa.Image processing via simulated quantum dynamics[J].Random Operators and Stochastic Equations，2017，25

（01）.

[3]付昱強.基于FPGA的圖像處理算法的研究與硬件設計[D].南昌大學，2006.

本文獲得“國家級大學生科學研究與創業行動計劃”（項目編號：201710022060）資助。endprint