一种基于红外图像处理的汽车防撞安全保护方法

摘要

本发明公开了一种基于红外图像处理的汽车防撞安全保护方法，本发明的保护装置包括红外摄像机及摄像机控制子系统、红外摄像照明子系统、处理器、声像与灯光报警子系统、车速控制子系统、信号检测模块和电源模块。本发明利用红外成像技术，适用于各种环境气候条件和各种路况下的汽车安全保护；建立了基于虚拟车道和识别空间的障碍物数学模型，完成对障碍物的精确测距；在虚拟车道内建立识别空间，限定被处理的图像范围，有效减少了处理数据量，保障了装置的实时性和快速性；利用障碍物数学模型推导出障碍物测距公式，测距简单可靠，有较强的实用性，不影响正常超车与转向，能有效地避免碰撞事故和追尾事故的发生，确保行车安全。

主权项

一种基于红外图像处理的汽车防撞安全保护方法，其特征在于，该方法为：1）中央处理器通过系统总线初始化设置红外摄像机、标定红外摄像机内外参数、开启和关闭红外摄像照明子系统，读取SRAM中经FPGA预处理过的红外帧图像数据；2）建立虚拟车道与识别空间：虚拟车道以本车中心轴为中心线，宽度为4米；识别空间是本车车头前方和/或车尾后方长度60～80米、宽度4米、高度4米所组成的空间；3）计算虚拟车道与识别空间内红外帧图像数据的灰度值，采用并行区域阈值分割算法，将图像灰度值分割为目标像素灰度集合和背景像素灰度集合，完成图像分割；依据像素灰度集合提取图像中各目标物体的边缘，并对边缘进行特征析取，即分析边缘的形状，然后计算目标物体图像的特征参数；提取的目标物体边缘、析取的特征和计算的特征参数描述了目标物体的外形轮廓；4）根据目标物体的外形轮廓识别危险物体；5）根据上述目标物体的外形轮廓，建立如下障碍物数学模型： k { x p y p 0 - 0 0 f } = 0 0 f - x y z 其中，k为转换系数，f为摄像机坐标系中镜头焦距，(xp,yp)为虚拟车道坐标系中目标物体的像素点坐标，(x,y,z)为空间道路坐标系中目标物体的像素点坐标；6）利用下述公式测量目标物体距离L： L z 1 = - fH / y p 1 , L z 2 = Df x p 2 - x p 1 , L=αLz1+(1‑α)Lz2,0<α<1，其中，H为摄像机距地面的高度，D为空间道路坐标系中车身左右两侧各加0.3m的宽度，yp1为车身底部在红外图像坐标系中的位置坐标，LZ1、LZ2为摄像机坐标系中目标物体到摄像机坐标原点的Z轴坐标值，α为LZ1、LZ2两种距离计算的加权系数；7）根据连续两次目标物体距离值L1、L2和本车速度V，计算障碍物的相对速度Vref：Vref=ΔL/tces，ΔL=L2‑L1，其中tces为连续两次测量的时间间隔；8）计算本车的紧急制动距离Ljj：Ljj=（Kjj+0.1）﹡Ljj0，Kjj=‑f(Vref/Vmax)，其中：Ljj0=40m，Kjj为加权系数，0≤Kjj≤1；9）若实测目标物体距离L大于Ljj的1.3倍，则无危险，安全度高，不需要进行相对速度判断，返回1）；若实测目标物体距离L大于0、小于Ljj的1.3倍，且相对速度Vref≥0，即本车速度低于或等于障碍物速度，本车与障碍物之间的距离会拉大或保持不变，无危险，安全度高，返回1）；若实测目标物体距离L小于等于Ljj的1.3倍，且相对速度Vref<0，即本车速度高于障碍物速度，本车与障碍物之间的距离会缩短，有危险，需进行安全性计算与评判，进入10）；10）定义距离安全系数、速度安全系数和总安全系数，其中距离安全系数SF的范围为：‑1