CN102826038B - 可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯 - Google Patents
可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯,包括灯罩,其特征在于,灯罩内设置有由多个LED灯组成的LED灯阵列,LED灯阵列上方的灯罩上设置有摄像头,所述摄像头双向信号连接一个CPU估算单元,该CPU估算单元输出信号连接一个LED灯控制单元,LED灯控制单元的输出连接LED灯阵列中的各LED灯。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车大灯。
背景技术
在下雨(雪)天的夜晚开车时,一方面需要高照度提高能见度,另一方面,高照度使离车较近的雨滴(雪花)收到强烈照射而造成强反光则又严重影响了能见度。现有的汽车大灯不能解决以上问题,从而给雨雪天夜间行车带来安全隐患。
发明内容
本发明针对普通汽车大灯雨雪天夜间行车影响能见度的问题,提供了一种既保持一定的光照强度,又不会引起雨雪强反射,提高雨雪天夜晚驾驶安全性的智能主动式汽车大灯。
为达到以上目的,本发明是采取如下技术放案予以实现的:
一种可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯,包括灯罩,其特征在于,灯罩内设置有由多个LED灯组成的LED灯阵列,LED灯阵列上方的灯罩上设置有摄像头,所述摄像头双向信号连接一个CPU估算单元,该CPU估算单元输出信号连接一个LED灯控制单元,LED灯控制单元的输出连接LED灯阵列中的各LED灯。
上述方案中,所述的LED灯阵列中每个LED灯都带有一个抛物反射面,发出呈直线的光束。
所述的可提高雨所述的LED灯控制单元包括多个恒定电流驱动电路,在该驱动电路中设有恒流二极管,其输入端通过一个普通二极管连接CPU估算单元输出的控制信号,输出端连接LED灯负端,LED灯正端连接直流驱动电源Vc。
本发明使用高帧率摄像头采集距离汽车5米范围内的雨滴(雪花)图像,在CPU单元中采用线性函数预测算法,判断降雨/雪的方向和速度,预测下一个时间点雨滴(雪花)颗粒所在的位置,关闭LED灯阵列中相应的LED灯以减少直接反射。因为只有距离汽车较近(大约5米范围)的雨雪颗粒才会产 生较强的反射光。因此并不需要跟踪所有的颗粒,只需跟踪较大直径的颗粒。最终能够达到既保持一定的光照强度,又不会引起强反射,提高雨雪天气夜晚驾驶的安全性。
附图说明
以下结合附图及具体实施方式,对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明主动式汽车大灯的外观示意图。其中a图为汽车前面图;b图为a图中车灯的正面示意图。
图2为图1b中的LED单元构造(两个相邻的LED单元)。
图3为本发明主动式汽车大灯的电路原理框图。
图1~图3中:1、LED灯阵列;2、LED单元;3、灯罩;4、摄像头;5、抛物反射面;6、光束;7、CPU单元;8、LED灯控制单元;9、雨滴(雪花)。
图4为图3中LED灯控制单元8中单个LED灯控制电路原理图。
具体实施方式
参考图1、图2,一种可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯,包括灯罩3,灯罩内设置有由多个LED单元2组成的LED灯阵列1,LED灯阵列上方的灯罩上设置有高帧率(120Hz)摄像头4。LED灯阵列中每个LED单元2都由一个抛物反射面5和置于该抛物反射面焦点的LED灯组成。每个LED灯泡发出的都是窄光束,由于高反光材料抛物反射面5的限制,发出的光束6呈直线。
参见图3,摄像头4双向信号连接一个CPU估算单元7(可采用通用数字信号处理器,如TI公司T500系列),该CPU估算单元输出信号连接一个LED灯控制单元8,LED灯控制单元的输出连接LED灯阵列1中的各LED灯。
LED灯阵列中各LED灯的开启和关闭由LED灯控制单元控制(根据CPU估算单元7的数据处理结果)。在CPU估算单元7数据处理过程,LED灯泡全部开启,摄像头4在相同的时间间隔(10-40ms)连续采集距离汽车5米范围内的雨滴(雪花)图像。
如表1所示,图像采集过程,速度估算(数据处理)过程和LED灯光控制过程中2~3个过程组合,形成4个先后独立的进程并行运行,但相互落后一定的时间差(图像采集过程)。
表1
进程 | 过程 | 过程 | 过程 | 过程 | 过程 | 过程 |
1 | 图像采集 | 数据处理 | ||||
2 | 图像采集 | 数据处理 | 控制LED | |||
3 | 图像采集 | 数据处理 | 控制LED | |||
4 | 图像采集 | 数据处理 | 控制LED |
图像采集后将图像送入CPU估算单元进行数据处理。对每一帧进行基于阈值的图像分割法,输入图像f到输出图像g的如下变换:
得到雨滴(雪花)区域和面积,根据前后2帧的对比,对各个雨滴的运动速度大小和方向进行线性拟合(假设雨滴做线性运动),数据处理阶段只需不到200ms。线性拟合的公式如下:
x2=x1+vdcosθ
y2=y2+vdsinθ
其中xi,yi(i=1,2)是雨滴(雪花)的坐标,1表示前一帧,2表示后一帧,d是同一个雨滴(雪花)在两帧之间的距离。通过上面的公式算出速度的大小v和速度的方向θ。数据处理过程结束后,CPU得到该雨滴(雪花)的运动速度及方向,估计下一个时间间隔该雨滴的坐标,通过LED灯控制单元8关闭LED灯阵列中可能照射到该坐标的相应LED灯泡,降低该雨滴的强反射。
参见图4,LED灯控制单元8中的单个LED灯控制电路包括普通二极管D1,恒流二极管D2,其中,D1的负端连接控制信号Vo,D1的负端连接D2的输入端,D2的输出端连接LED灯负端,LED灯正端连接直流驱动电源Vc。
该控制电路的工作原理是:当D1反向端输入的Vo为低电平时,与D1正向端连接的D2关断,LED熄灭;当D1反向端的Vo为高电平时,D2导通输出一个大电流,使与其输出端连接的LED点亮。
Claims (1)
1.一种可提高雨雪中能见度的主动式汽车大灯,包括灯罩,其特征在于,灯罩内设置有由多个LED灯组成的LED灯阵列,LED灯阵列上方的灯罩上设置有摄像头,所述摄像头与一个CPU估算单元双向信号连接,该CPU估算单元输出信号连接一个LED灯控制单元,LED灯控制单元的输出连接LED灯阵列中的各个LED灯;其中,LED灯阵列中每个LED灯都带有一个抛物反射面,发出呈直线的光束;所述的LED灯控制单元包括多个恒定电流驱动电路,在该驱动电路中设有恒流二极管,其输入端通过一个普通二极管连接CPU估算单元输出的控制信号,输出端连接LED灯阵列中的一个LED灯负端,LED灯正端连接直流驱动电源Vc。
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