CN107521339B - 一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法及其*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：包括以下步骤S1：在ECU内部设置辉度判定参数、红外判定参数；辉度判定参数包括雨天路面平均辉度阈值、雪天路面平均辉度阈值、冰冻路面平均辉度阈值；S2：通过摄像头获取即时路面图像，然后通过ECU获取即时路面图像的平均辉度值，ECU将即时路面平均辉度值与各路面平均辉度阈值比对，判定即时路面的所属天气；S3：通过红外线收发器获取即时路面的红外线平均反射值，然后存入ECU；S4：ECU通过安全速度预算公式：(0.6X+0.4Y)*β＝K，得到安全速度MAX；S5：根据即时路面的安全速度MAX控制汽车在相应的安全速度MAX内行驶。

Description

一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法及其***
技术领域
本发明涉及车辆限速领域，尤其涉及一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法及其***
背景技术
交通事故，一直以来都占人口非正常死亡率的百分之三十以上。
尤其是因雨天、雪天等天气原因造成的路面湿滑所导致的交通事故比例更是突出；驾驶者即使在道路旁标记牌提示的限速范围内行驶车辆，也会因路面湿滑因素导致交通事故。
如何针对车辆行驶的即时路面情况，进行车辆安全限速呈了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法：包括以下步骤
S1：在ECU内部设置辉度判定参数、红外判定参数；
所述辉度判定参数包括雨天路面平均辉度阈值、雪天路面平均辉度阈值、冰冻路面平均辉度阈值；
S2：通过摄像头获取即时路面图像，然后通过所述ECU获取即时路面图像的平均辉度值，所述ECU将所述即时路面平均辉度值与各路面平均辉度阈值比对，判定所述即时路面的所属天气；
S3：通过红外线收发器获取即时路面的红外线平均反射值，然后存入所述ECU；
S4：所述ECU通过安全速度预算公式：(0.6X+0.4Y)*β＝K，得到安全速度MAX；
X表示所述摄像头获取的辉度值；Y表示所述红外线收发器获取的反射强度值；β表示安全车速转换系数；K表示安全速度MAX；所述β的取值范围随判定的不同路面变化，所述β所述取值范围为0.05-0.07；0.6以及0.4表示所述辉度值以及所述反射强度占所述安全速度预算公式中的权重；
S5：根据所述即时路面的安全速度MAX控制汽车在相应的所述安全速度MAX内行驶。
作为进一步改进，所述雨天路面的即时路面平均辉度值范围为60-80cd/m2；所述雪天路面的即时路面平均辉度值范围为200-240cd/m2；所述冰冻路面的即时路面平均辉度值范围为240-280cd/m2。
作为进一步改进，当所述即时路面判定为雨天路面时，所述β的取值为0.07；当所述即时路面判定为雪天路面时，所述β的取值为0.06；当所述即时路面判定为冰冻路面时，所述β的取值为0.05。
作为进一步改进，在步骤S5中，所述根据即时路面所属天气控制汽车在相应的安全限速内行驶的步骤包括：
S51：当所述车辆行驶速度高于所述即时路面的安全速度MAX时，发出警报提示音，所述警报提示音持续时间为10S-15S。
作为进一步改进，在步骤S51后，进一步包括：
S52，当所述警报提示音结束，检测所述车辆速度是否低于所述即时路面的安全限速，若否，通过所述ECU调节所述车辆制动刹车、减小所述汽车的油路输出量，将所述汽车的速度控制在所述即时路面的最高限速以下。
作为进一步改进，在步骤S2中：所述通过摄像头获取即时路面图像的步骤包括：
S21，通过所述摄像头获取即时路面图像，然后通过有效视野距离判定公式，转动所述摄像头，调整有效视野距离，改变所述即时路面图像的呈像；
其中，D表示所述摄像头的有效视野距离；H表示摄像头与即时路面的距离；δ表示所述摄像头视线在所述即时路面上的正投影线与所述摄像头视线的夹角；θ表示所述摄像视线与所述即时路面垂线的夹角；
A表示视野盲区分界线与所述即时路面垂线的夹角，B表示所述视野盲区分界线在所述即时路面上的正投影线与所述视野盲区分界线的夹角。
作为进一步改进，所述H的范围为30-200cm，所述δ的范围为15°-35°，所述θ的范围为55°-75°；所述A的取值范围为0°-35°与所述B的取值范围为55°-75°。
作为进一步改进，所述δ的范围为25°-30°，所述θ的范围为60°-70°；所述A的取值范围为20°-30°与所述B的取值范围为60°-70°。
作为进一步改进，所述红外线收发器朝路面发射红外线；所述红外线的发射方向与所述即时路面相垂直。
一种行车安全控制***，所述行车安全控制***能够执行权利要求1-9任一项所述的控制方法。
相较于现有，本发明的有益效果为：
本发明通过摄像头获取的即时路面辉度值与ECU中预存的雨天、雪天、冰冻路面的平均辉度值做对比，得到即时路面天气的安全限速；结合红外线收发装置获取的红外线与地面反射强度，通过图像判断与红外线判断的结合更准确的获取路面情况信息，从而准确获取即时路面的安全速度MAX；再通过ECU进行限速调节，降低了车辆在不同路面情况下因打滑等因素造成的事故率。
在本发明中，通过调整摄像头的角度减少因客观硬件因素导致的即时路面图像显示不清，参考价值降低导致判断误差的情况；结合有效视野距离判断公式对岁数摄像头角度进行调节，提高了即时路面判断的精准度。
附图说明
图1为本发明一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法的总体流程图。
图2为本发明一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法的有效视野距离判定公式参数示意图。
图3为本发明一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法的有效视野距离判定公式结合视野误差参数的示意图。
元件符号说明
1 车辆
2 摄像头
3 盲区分界线
4 摄像头视线
5 即时路面
6 即时路面垂线
7 红外线收发器
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图3所示，本实施例提供一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法：包括以下步骤S1：在ECU内部设置辉度判定参数、红外判定参数；
所述辉度判定参数包括雨天路面平均辉度阈值、雪天路面平均辉度阈值、冰冻路面平均辉度阈值；
S2：通过摄像头获取即时路面图像，然后通过所述ECU获取即时路面图像的平均辉度值，所述ECU将所述即时路面平均辉度值与各路面平均辉度阈值比对，判定所述即时路面的所属天气；
S3：通过红外线收发器获取即时路面的红外线平均反射值，然后存入所述ECU；
S4：所述ECU通过安全速度预算公式：(0.6X+0.4Y)*β＝K，得到安全速度MAX；
X表示所述摄像头获取的辉度值；
Y表示所述红外线收发器获取的反射强度值，红外线的反射强度与路面情况的关系如下：在物理现象中可以直观的观察到，积水(雨天、雪天)和冰冻路面时，红外线的反射回来的比率高，并且冰的分子结构更为稳定，相较于积水路面能更好的将红外线反射回来；即，冰冻路面的反射强度大于积水路面的反射强度。
β表示安全车速转换系数；
K表示安全速度MAX；所述β的取值范围随判定的不同路面变化，所述β所述取值范围为0.05-0.07；
0.6以及0.4表示所述辉度值以及所述反射强度占所述安全速度预算公式中的权重；在摄像头对即时路面图像的获取中，ECU对路面的辉度平均值的判断，平均值的计算已充分考虑到了路面的积水面积，以及各积水面的分布，尽管存在误差，但是这种平均多参数判定出的误差值其参考性仍高于单单通过反射强度判定出的数据的参考性，所以在安全速度预算公式中的权重：辉度值占0.6，反射强度占0.4。
S5：根据所述即时路面的安全速度MAX控制汽车在相应的所述安全速度MAX内行驶。
在本实施例中，通过设置不同天气的平均辉度值，作为所述即时路面的平均辉度阈值参考；将所述即时路面平均辉度阈值与所述ECU提前预设的不同天气的平均辉度值作比对，判定出所述即时路面的所述天气；得到安全车速转换系数β，在结合安全车速预算公式得到安全速度MAX，在通过摄像头获取的影像进行识别的基础上，增设红外线收发器这样第二感官参***，减少了因单单通过即时路面图像获取信息时判定的不准确性。
这里对第二感官参***的增设想法进行举例说明：
例如是人在感知某种事物的时候，通过触觉、听觉、视觉、嗅觉进行感知，可以对事物进行更客观可全面的了解；本实施例的想法就是在影响辨识的基础上增设红外反射这样的触觉，结合多维度数据更为精准的判断外界即时路面情况、得到准确的安全速度MAX。
为提升红外线收发器的工作效率，减少红外线在收取过程中红外线光束无法全部回收导致得到的参数出现误差的问题，优选的，红外收发器设置在车辆底部，所述红外线的发射方向与所述即时路面相垂直。
通过对不同天气路面的大量数据检测，得到不同天气路面辉度的平均值；具体数据如下，所述雨天路面的即时路面平均辉度值范围为60-80cd/m2；所述雪天路面的即时路面平均辉度值范围为200-240cd/m2；所述冰冻路面的即时路面平均辉度值范围为240-280cd/m2。
在安全速度公式中，参数β，会随着即时路面所述天气情况的不同而变化，充分考虑到了不同天气路面摩擦系数的转变，例如雨天天气路面会有泥沙等杂物增加摩擦力；
通过上述的参数β变化现象，优选出最适合各路面的参数β取值：
当所述即时路面判定为雨天路面时，所述β的取值为0.07；当所述即时路面判定为雪天路面时，所述β的取值为0.06；当所述即时路面判定为冰冻路面时，所述β的取值为0.05。
在安全速度MAX确定之后，为保证驾驶安全，需要对车速进行进一步的调控，在本实施例的步骤S5中，所述根据即时路面所属天气控制汽车在相应的安全速度内行驶的步骤进一步包括S51以及S52，
具体的：
S51：当所述车辆行驶速度高于所述即时路面的安全速度MAX时，发出警报提示音，所述警报提示音持续时间为10S-15S。
预先对驾驶员进行超速提醒，给予驾驶员一定的反应时间，同时考虑到超速时间越长，出现事故的概率也相应增加，故设定提示音的持续时间为10S-15S。
S52，当所述警报提示音结束，检测所述车辆速度是否低于所述即时路面的安全速度，若否，通过所述ECU调节所述车辆制动刹车、减小所述汽车的油路输出量，将所述汽车的速度控制在所述即时路面的最高限速以下。在本实施例中ECU设于车辆的CAN总线上，ECU通过CAN总线对制动刹车、汽车油路输出量进行调节。
在本实施例中，已经通过增设红外线反射强度的参数提升了安全速度的准确性；为了更准确的判定安全速度的准确性，本实施例还通过转动摄像头角度，减少辉度识别过程中的误差，具体的在步骤S2中：所述通过摄像头获取即时路面图像的步骤包括：
S21，通过所述摄像头获取即时路面图像，然后通过有效视野距离判定公式，转动所述摄像头，调整有效视野距离，改变所述即时路面图像的呈像；
其中，D表示所述摄像头的有效视野距离；H表示摄像头与即时路面的距离；δ表示所述摄像头视线在所述即时路面上的正投影线与所述摄像头视线的夹角；θ表示所述摄像视线与所述即时路面垂线的夹角；
A表示视野盲区分界线与所述即时路面垂线的夹角，B表示所述视野盲区分界线在所述即时路面上的正投影线与所述视野盲区分界线的夹角。
所述视野距离的判定是考虑到，受到摄像头与地面之间高度差的影响，所述路面图像的画面与实际路面存在缩放关系，(所述摄像头离地面越近，所述路面图像画面与实际路面的比例越小，反之亦然)，而这种高度差是必然存在的，摄像头不可能与所述路面完全贴合；
在所述路面图像比例相对所述实力路面比例缩小的情况下，原本即时路面中任意1M2的辉度平均值，在画面中变成了即时路面中任意1cm2的辉度平均值(以上1M2、1cm2比例关系仅是假设)；
在预先输入***中的，七种天气路面辉度阈值，是结合考虑了路面中有积水、或积雪部分的辉度值与路面中未积水、未积雪部分的辉度值，通过大量数据平均得出的阈值；
比例的差异过大，导致原本即时路面中某区域辉度的平均值、变成了某区域中辉度占比最大的值。导致在S2中，即时路面平均辉度值与各路面平均辉度阈值比对的误差很大，本实施例通过寻找H与δ的关系，调整摄像头的有效视野距离，使不同天气路面判断的误差率在5％-10％以下。
考虑到实际情况中，因实际车辆底盘高度不同，摄像头设置的位置不同，H的参数不同，所述H的范围为30-200cm；
在参数H为固定值的条件下，δ的角度过大会使得即时路面图像过小，在车辆高速行驶的过程中无法准确的预判前方的路面情况，例如车速在70Km/h的情况下，若即使路面图像只呈现车前方5M的即时路面，对即时路面的分析程度参考程度很低；而θ的角度过小会使得即时路面图像过大，就会导致上述的“比例的差异过大，导致原本即时路面中某区域辉度的平均值、变成了某区域中辉度占比最大的值”的情况，综合考虑即时路面的分析参考程度以及比例差异，所述δ的范围取为15°-35°。
如图2所示，所述θ与所述δ在同一直角三角形中，其内角和为180°，去除直角以及δ后所述θ的范围为55°-75°；
在现有的摄像头中，除360°角度拍摄的摄像头外都存在视野盲区，这里进行举例说明，例如车速在70Km/h的情况下，即使路面图像应呈现车前方5M的即时路面，但考虑到视野盲区的干扰因素，原本理论上应呈现5M的即时路面，会进一步缩减。
考虑到视野盲区的干扰因素，本实施例将视野盲区也列为视野距离判定的有效参数，得到最贴合实际情况的有效视野距离，所述A的取值范围为0°-35°；对应的所述B的取值范围为55°-75°。
结合大数据测试，充分考虑比例差异因素以及即时路面图像大小所述δ的范围优选为25°-30°，对应的所述θ的范围为60°-70°；
为减少所述视野盲区带来的干扰程度，增大有效视野距离的范围，优选的所述A的取值范围为20°-30°，对应的所述B的取值范围为60°-70°。
本实施例还提供一种行车安全控制***：所述行车安全控制***能够执行上述的控制方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：包括以下步骤
S1：在ECU内部设置辉度判定参数、红外判定参数；
所述辉度判定参数包括雨天路面平均辉度阈值、雪天路面平均辉度阈值、冰冻路面平均辉度阈值；
S2：通过摄像头获取即时路面图像，然后通过所述ECU获取即时路面图像的平均辉度值，所述ECU将所述即时路面平均辉度值与各路面平均辉度阈值比对，判定所述即时路面的所属天气；
S3：通过红外线收发器获取即时路面的红外线平均反射值，然后存入所述ECU；
S4：所述ECU通过安全速度预算公式：(0.6X+0.4Y)*β＝K，得到安全速度MAX；
X表示所述摄像头获取的辉度值；Y表示所述红外线收发器获取的反射强度值；β表示安全车速转换系数；K表示安全速度MAX；所述β的取值范围随判定的不同路面变化，所述β所述取值范围为0.05-0.07；0.6以及0.4表示所述辉度值以及所述反射强度占所述安全速度预算公式中的权重；
S5：根据所述即时路面的安全速度MAX控制汽车在相应的所述安全速度MAX内行驶。
2.根据权利要求1所述的影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：
所述雨天路面的即时路面平均辉度值范围为60-80cd/m2；所述雪天路面的即时路面平均辉度值范围为200-240cd/m2；所述冰冻路面的即时路面平均辉度值范围为240-280cd/m2。
3.根据权利要求1所述的影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：
当所述即时路面判定为雨天路面时，所述β的取值为0.07；当所述即时路面判定为雪天路面时，所述β的取值为0.06；当所述即时路面判定为冰冻路面时，所述β的取值为0.05。
4.根据权利要求1所述的影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：
在步骤S5中，所述根据即时路面所属天气控制汽车在相应的安全限速内行驶的步骤包括：
S51：当车辆行驶速度高于所述即时路面的安全速度MAX时，发出警报提示音，所述警报提示音持续时间为10S-15S。
5.根据权利要求4所述的影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：
在步骤S51后，进一步包括：
S52，当所述警报提示音结束，检测所述车辆速度是否低于所述即时路面的安全限速，若否，通过所述ECU调节所述车辆制动刹车、减小所述汽车的油路输出量，将所述汽车的速度控制在所述即时路面的最高限速以下。
6.根据权利要求1所述的影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于，在步骤S2中：所述通过摄像头获取即时路面图像的步骤包括：
S21，通过所述摄像头获取即时路面图像，然后通过有效视野距离判定公式，转动所述摄像头，调整有效视野距离，改变所述即时路面图像的呈像；
其中，D表示所述摄像头的有效视野距离；H表示摄像头与即时路面的距离；δ表示所述摄像头视线在所述即时路面上的正投影线与所述摄像头视线的夹角；θ表示所述摄像视线与所述即时路面垂线的夹角；
A表示视野盲区分界线与所述即时路面垂线的夹角，B表示所述视野盲区分界线在所述即时路面上的正投影线与所述视野盲区分界线的夹角。
7.根据权利要求6所述的影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：
所述H的范围为30-200cm，所述δ的范围为15°-35°，所述θ的范围为55°-75°；所述A的取值范围为0°-35°与所述B的取值范围为55°-75°。
8.根据权利要求7所述的影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：
所述δ的范围为25°-30°，所述θ的范围为60°-70°；所述A的取值范围为20°-30°与所述B的取值范围为60°-70°。
9.根据权利要求1所述的影像辨识红外发射判定安全车速的控制方法，其特征在于：
所述红外线收发器朝路面发射红外线；所述红外线的发射方向与所述即时路面相垂直。
10.一种行车安全控制***，其特征在于：所述行车安全控制***能够执行权利要求1-9任一项所述的控制方法。
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