CN112594647A

CN112594647A - 一种adb前大灯的灯光调节方法

Info

Publication number: CN112594647A
Application number: CN202011607356.3A
Authority: CN
Inventors: 王俊杰; 缪鹏虎; 杨瑞; 姚时音; 周文斌
Original assignee: Nanjing Benze Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Binzhi Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-04-02
Anticipated expiration: 2040-12-30
Also published as: CN112594647B

Abstract

本发明公开一种ADB前大灯的灯光调节方法，首先从摄像头处获得汽车外部环境，包括车辆信息、行人信息、路标指示信息等；然后将ADB前大灯根据LED的排布情况分区；将摄像头输入的外部信息，对应到相应的LED分区，根据该信息反应的属性(车辆、人或者路标等)、相对速度及相对距离，生成该区间所对应的LED亮度，融合各外部信息对应光源区间的亮度，通过对比判断将LED的亮度设置为最低亮度。从而在充分利用大灯光源，提供广阔视野的同时，防止炫目对方车辆及行人，减少事故的发生。

Description

一种ADB前大灯的灯光调节方法

技术领域

本发明属于汽车灯光控制技术，具体涉及一种ADB前大灯的灯光调节方法。

背景技术

随着汽车电子技术的发展，从安全性及舒适性角度出发，对于汽车照明***在电子化及智能化方向的要求也越来越高。因此基于矩阵式LED大灯的ADB技术应运而生，该配光方法在充分利用前大灯提高照明效果的同时，也能防止对前方车辆或者行人产生炫目。利用摄像头或者雷达检测装置对前方物体进行检测、识别，使检测到的前方车辆所存在的区域的光量减少或者熄灯，将除此以外的宽阔区域照射得明亮。

相较于第二代的自适应大灯***AFS而言，ADB在最大满足驾驶员视野的同时，防止造成其它车辆驾驶员炫目，提高驾驶舒适性，减少安全隐患。其中，将远光分为多个区域单独控制是目前ADB调节的最常用手段，但是已有的对ADB前大灯调控的方法还存在以下问题：

(1)分区调节功能不够，导致整个前照灯不精准。

(2)没有尽可能多的考虑汽车外部周围环境以及周围光源问题，导致调节灯光时没有最大限度利用这些外部环境。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种ADB前大灯的灯光调节方法，通过融合摄像头反馈的汽车外部环境信息，通过标定的方法实现多像素远光灯的像素级控制及调节，使得ADB前大灯调节更改精准，同时基于距离、车速及目标与相邻光源分区的距离信息，使得ADB灯光调节更加平滑，并且能最大限度利用光源充分利用ADB前大灯光源并降低外部车辆及行人的炫目感。

技术方案：本发明的一种ADB前大灯的灯光调节方法，包括以下步骤：

步骤S1、LED分区；根据LED灯的布局、光学信息和投射情况将ADB前大灯进行况分区，并将每颗LED映射到相应的分区中；

步骤S2、坐标变换；即：将以整车后轴为重为原点的坐标系转换为分别以左右两侧ADB前大灯中心点为原点的坐标系下；(由于摄像头是以整车后轴中心作为原点的坐标系，所以需将该坐标系下检测到的目标转换到以对应车灯中心点为原点的坐标系，以便精确的控制ADB前大灯左右两侧的LED；)

步骤S3、目标获取及处理；基于步骤S2的坐标转换，将检测获取的目标分别对应到左右两侧ADB前大灯坐标系下，判断目标处于所处的ADB的Segment区域，然后根据经过坐标转换后目标的属性、距离及速度信息生成对应Segment的亮度信息以及对应驱动电流信息；

步骤S4、信息处理；将检测到的目标对应到相应步骤S1的光源分区，同时将该目标的亮度信息与其他目标(此处，其他目标是否是指摄像头在检测到目标A的同时刻汽车外部其他目标，例如行人、车辆或路牌等；目标属性的不同，影响后续车灯亮度的调整，比如在相应光段内，若路牌则增加亮度，若是车辆则降低亮度)在该光源分区下的亮度信息做对比，取最小的亮度信息为下一步光源需要执行的亮度，即将最小的驱动电流值赋给相应的Segment；

步骤S5、LED亮度设置；将每个光源分区下的亮度信息映射到该区间的每颗LED，对于有覆盖于不同光源区间的LED，取其最小的亮度值，最后通过PWM调节每颗LED进而完成ADB前大灯的智能灯光调节。

进一步的，所述步骤S1中根据ADB前大灯两侧的每颗LED光形情况，获得整个ADB前大灯的光形分布情况，然后进行分区，并将每颗LED映射到相应的分区中，以便后续控制；具体方法为：

先通过仿真或者实际光学测量获取每颗LED的光形范围，根据每颗LED的光形交叠情况，将ADB前大灯光形分成不同的光段，同时，考虑到各光段的光形范围，对于范围较小的光段将光形范围较小的光段与其相邻光段合并；

然后将LED光形的体现Segment角度以从左到右，从小到大的顺序排列得出每颗LED所跨的Segment，根据需要重新规划Segment(对于范围较小的光段，可以将其与相邻光段合并)，再将各LED与重新规划的Segment映射；从而保证LED能执行经过ADB算法后，每个Segment应该显示的亮度。

进一步的，所述步骤S2的详细过程如下：

S2.1、摄像头识别目标后，判断当前目标的有效性，如果无效就不处理，如果有效则继续，首先该目标对应的整车坐标系为：以汽车整车的后轴中心为原点，后轴轴向为x轴，车身水平方向与x轴垂直的方向为y轴，与xy平面垂直以后轴中心为原点的方向为z轴；

S2.2、建立对应ADB前大灯坐标系，即分别以两侧ADB中心为原点，与摄像头坐标系中的x轴和y轴平行的轴分别为x轴和y轴，建立ADB前大灯的左右坐标系；

S2.3、将摄像头检测到的车辆前方任意方位目标A转换到步骤S2.2中的左右ADB前大灯坐标系下：

根据摄像头获取车辆前方目标A的方位(L，θ)及宽度θ_w信息(逆时针方向为正，y轴方向对应为0°)，车辆后轴到车灯方向的长度为b，左右ADB前大灯中心点的距离为a；

①计算目标A在左灯坐标系下的方位：

根据车身信息及目标A方位得到如下信息：

a_A＝L*cosθ

b_A＝L*sinθ

当θ为正，且a_A＞a/2时，目标A处于左灯坐标系y轴左侧，对应于左侧坐标系的坐标为：

a1_A＝a_A-a/2

b1_A＝b_A-b；

a1_A和b1_A分别是目标A在左灯直角坐标系中的位置信息；

转换为极坐标系为：

θ1_A＝tanh^-1(a1_A/b1_A)

其中θ1_A方向为正；L1_A和θ1_A分别是目标A在左灯直角坐标系转换为极坐标系中的位置信息；

当θ为正，且a_A≤a/2，目标A处于左灯坐标系y轴右侧，对应于左侧坐标系的坐标为：

a1_A＝a/2-a_A

b1_A＝b_A-b

当θ为负，对应于左侧坐标系的坐标为：

a1_A＝a/2+a_A

b1_A＝b_A+b

转换为极坐标系为：

θ1_A＝tanh^-1(a1_A/b1_A)

其中θ1_A方向为负；

②计算出右灯坐标系下的目标方位

根据车身信息及目标A方位得到如下信息：

a_A＝L*cosθ

b_A＝L*sinθ

当θ为正，对应于右灯坐标系的左侧坐标为：

a2_A＝a/2+a_A

b2_A＝b_A-b

a2_A和b2_A分别是目标A在右灯直角坐标系中的位置信息；

当θ为负，且a_A＜a/2时，目标A处于右灯坐标系y轴左侧，对应于左侧坐标系的坐标为：

a2_A＝a/2-a_A

b2_A＝b_A-b

转换为极坐标系为：

θ2_A＝tanh^-1(a2_A/b2_A)

其中θ2_A方向为正；L2_A和θ2_A分别是目标A在右灯直角坐标系转换为极坐标系中的位置信息；

当θ为负，且a_A＞a/2时，目标A处于右灯坐标系y轴右侧，对应于左侧坐标系的坐标为：

a2_A＝a_A-a/2

b2_A＝b_A-b

转换为极坐标系为：

θ2_A＝tanh^-1(a2_A/b2_A)

其中θ2_A方向为负。

上述过程中，由于摄像头反馈的是物体的中心点角度及物体宽度(弧度表示)信息，因此需要分别计算目标左右侧转换到左右大灯坐标系下的方位信息。

进一步的，所述步骤S3的详细内容为：

先从摄像头处获取目标B的信息，根据目标B的角度、宽度及距离信息，分别计算目标B左右两侧分别映射到左右ADB前大灯坐标系下的位置；

然后判断该目标位置处于ADB的哪些Segment内；

接着根据位置、相对速度及目标属性计算当前Segment应该发出的亮度信息：为充分利用光源且不对前方车辆及行人造成炫目，同时为保证Segment灯光调节更加平滑，需要根据位置、相对速度及目标属性实时调节该Segment及其相邻Segment的光源强度：

假如目标B处于ADB前大灯的SegmentB灯光分区内，同时SegmentB的相邻分区为SegmentA及SegmentC；则SegmentB的灯光电流需要通过两组参数调节，如下：

I_B＝K_L*K_v*I_ref

其中，增益K_L和K_v通过实车标定产生，I_ref为基准电流

对于目标B，通过获取的相对位置信息以及标定方式，获取相应的增益K_L，通过获取的相对速度信息以及标定方式，获取相应的增益K_v，I_ref为基准电流，I_B为经过ADB算法后，目标B所在区域LED应设定的电流。

当光源的位置确定之后，光源的照射强度会随着距离的增加而降低，所以当摄像头识别到物体后，不需要立刻关闭该物体对应区间的光源，可以根据距离信息实时调节。

同时考虑到外部目标和当前车辆存在相对速度，为了更加迅速的调节光源强度，需要根据实际情况基于相对速度信息标定增益。比如目标B的距离远，则增益大一点，这样I_B衰减的小，若目标B的距离近增益小一点，I_B衰减大。

同时为相邻Segment光源调节更加平缓，防止明暗交替出现，基于物体左侧距左侧分区SegmentA的角度信息(设目标B距离SegmentA的角度为θ_A)，标定基于角度信息的增益，同理推出SegmentC的电流信息(设目标B距离SegmentC的角度为θ_C)。

则得出相邻区间SegmentA和SegmentC对应的电流信息为：

进一步的，所述步骤S5中由于ADB前大灯的每颗LED并不一定只属于一个Segment，因此需要遍历每个Segment，将最小的驱动电流赋值给每颗LED，并将该最小驱动电流赋值与当前LED驱动电流作对比，如果最小驱动电流赋值与当前LED驱动电流值相同，则不作处理，如果最小驱动电流赋值与当前LED驱动电流不一致，则通过PWM调节方式改变相应当前LED驱动电流，使当前的驱动电流调节为最小驱动电流。

有益效果：本发明基于摄像头设别车辆前方的目标信息，基于目标信息来标定实车参数标定，同时采用坐标系转换，区分左右ADB前大灯光源，自动调节ADB前大灯光源。与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用标定的方法，考虑到整车的差异性，同时标定也更加符合整车与外部目标之间的关系，并且采用坐标系转换区分左右ADB前大灯光源，在灯光调节上更加精准。

综上，本发明既考虑了整车差异性也考虑到了左右ADB前大灯在位置上的差异，对于实际ADB光源的控制调节更加精准。

附图说明

图1为本发明一实施例中整车及左右车灯坐标系示意图；

图2为本发明一实施例中整车及左右车灯坐标系参数示意图；

图3为本发明一实施例中ADB前大灯LED颗粒光形范围示意图；

图4本发明一实施例中ADB前大灯4颗LED光形范围示意图；

图5为本发明一实施例中ADB前大灯4颗LED重新分区示意图。

图6为本发明一实施例中ADB前大灯电流调节目标距离增益示意图；

图7为本发明一实施例中ADB前大灯电流调节目标相对速度的增益示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

本发明的一种ADB前大灯的灯光调节方法，包括以下步骤：

步骤S1、LED分区

根据ADB前大灯左右两侧的每颗LED光形情况，获得整个ADB前大灯的光形分布情况，然后进行分区，并将每颗LED映射到相应的分区中，以便后续控制，具体方法为：

如图3所示，先获取每颗LED的光形范围，根据每颗LED的光形交叠情况，将ADB前大灯光形分成不同的光段，同时，考虑到各光段的光形范围，对于范围较小的光段将光形范围较小的光段与其相邻光段合并；然后将LED光形的体现Segment角度以从左到右，从小到大的顺序排列得出每颗LED所跨的Segment，根据需要重新规划Segment(对于范围较小的光段，可以将其与相邻光段合并)，再将各LED与重新规划的Segment映射；从而保证LED能执行经过ADB算法后，每个Segment应该显示的亮度。

步骤S2、坐标变换(先判断当前检测目标的有效性，如果无效就不处理，如果有效就计算该物体在ADB坐标系下的坐标，接着判断是否在光源范围内，如果在范围内，则根据目标属性是调暗还是增亮LEDB)

S2.1、以车辆前方任意方位目标A为例，摄像头识别目标A后对应的坐标系为，以整车后轴中心为原点，后轴轴向为x轴，整车车身水平方向与x轴垂直的方向为y轴，与xy平面垂直以后轴中心为原点的方向为z轴。

现在确定车灯坐标系，以左灯为例，以左侧ADB中心为原点，与摄像头坐标系中的x轴和y轴平行的轴分别为x1轴和y1轴；以右灯为例，以右侧ADB中心为原点，与摄像头坐标系中的x轴和y轴平行的轴分别为x2轴和y2轴；最终建立ADB前大灯的左右坐标系，如图1所示，。

S2.2、将目标A所在位置分别转换为左右ADB前大灯下的坐标。

根据摄像头获取车辆前方目标A的方位(L，θ)及宽度θ_w信息(逆时针方向为正，y轴方向对应为0°)，同时车辆信息如图2所示，后轴到车灯方向的长度为b，左右ADB前大灯中心点的距离为a。

S2.3、计算目标A在左灯坐标系下的方位：

如图2所示，根据车身信息及目标A方位得到如下信息：

a_A＝L*cosθ

b_A＝L*sinθ

a1_A＝a_A-a/2

b1_A＝b_A-b

转换为极坐标系为：

θ1_A＝tanh^-1(a1_A/b1_A)

其中θ1_A方向为正。

a1_A＝a/2-a_A

b1_A＝b_A-b

当θ为负，对应于左侧坐标系的坐标为：

a1_A＝a/2+a_A

b1_A＝b_A+b

转换为极坐标系为：

θ1_A＝tanh^-1(a1_A/b1_A)

其中θ1_A方向为负。

同理，可计算出右灯坐标系下的目标方位。

步骤S3、目标获取及处理

从摄像头处获取目标的信息，根据目标的角度、宽度及距离信息，分别计算目标A左右两侧分别映射到左、右两侧ADB前大灯坐标系下的位置，判断该位置处于ADB的哪些Segment内，然后根据位置、相对速度及目标属性计算当前Segment应该发出的亮度信息。

该过程中，为充分利用光源且不对前方车辆及行人造成炫目，同时为保证Segment灯光调节更加平滑，需要根据位置、相对速度及目标属性实时调节该Segment及相邻Segment的光源强度。

假如目标B处于ADB前大灯的SegmentB灯光分区内(同时SegmentB的相邻分区为SegmentA及SegmentC)。

则SegmentB的灯光电流需要通过两组参数调节，如下：

I_B＝K_L*K_v*I_ref

其中K_L和K_v通过实车标定产生。

同时考虑到外部目标和当前车辆存在相对速度，为了更加迅速的调节光源强度，需要根据实际情况基于相对速度信息标定增益。

则得出相邻区间SegmentA和SegmentC对应的电流信息为：

步骤S4、信息处理

将检测到的目标对应到相应步骤S1的光源分区，同时将该目标的亮度信息与其他目标在该光源分区下的亮度信息做对比，取最小的亮度信息为下一步光源需要执行的亮度，即将最小的驱动电流值赋给相应的Segment；

步骤S5、LED亮度设置

将每个光源分区下的亮度信息映射到该区间的每颗LED，对于有覆盖于不同光源区间的LED，取其最小的亮度值，最后通过PWM调节每颗LED进而完成ADB前大灯的智能灯光调节。整个灯光调节的过程中，通过上面五个步骤完成从摄像头获取采集信息，根据目标信息转换到ADB的分区并计算电流，最后通过PWM形式调节LED，从而满足最大限度的使用大灯光源且不造成外部车辆或行人的炫目感。

实施例1：

步骤一：根据LED的布局及光形情况，将ADB前大灯光源分区。以4颗LED的ADB前大灯为例，LED的颗粒和Segment的对应如图4所示，基于该原始分区，从左到右，从大到小，再将光源分区，同时显示每个分区对应的LED颗粒，如图5所示。

步骤二：ADB前大灯控制单元每个周期读取摄像头发送的n条目标信息，将有效的信息提取出来。读取目标信息的报文信息，如果当前报文对应的目标有效，则继续提取该报文中目标物体的属性、距离、角度、宽度及速度信息，存入数组。遍历摄像头包含目标信息的报文，形成目标物体的集合TargetObject[m][5]。

步骤三：根据收集的TargetObject[m][5]信息，基于坐标变换匹配目标对应到左右ADB前大灯的分区(Seq1，Seq2，…，Seq7)。

步骤四：融合Seq1，Seq2，…，Seq7的亮度调节情况，分别对应到该分区的LED。

步骤五：通过PWM调节LED亮度。

步骤六：在整车状态下调整基于距离、速度及角度的增益，保证更加精准的ADB前大灯调节功能，如图6和图7所示。

通过上述实施例可看出，本发明首先从摄像头处获得汽车外部环境，包括车辆信息、行人信息、路标指示信息等；然后将ADB前大灯根据LED的排布情况分区；将摄像头输入的外部信息，对应到相应的LED分区，根据该信息反应的属性(车辆、人或者路标等)、相对速度及相对距离，生成该区间所对应的LED亮度，融合各外部信息对应光源区间的亮度，通过对比判断将LED的亮度设置为最低亮度；从而在充分利用大灯光源，提供广阔视野的同时，防止炫目对方车辆及行人，减少事故的发生。

Claims

1.一种ADB前大灯的灯光调节方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S2、坐标变换；即：将以整车后轴为重为原点的坐标系转换为分别以左右两侧ADB前大灯中心点为原点的坐标系下；

步骤S4、信息处理；将检测到的目标对应到相应步骤S1的光源分区，同时将该目标的亮度信息与其他目标在该光源分区下的亮度信息做对比，取最小的亮度信息为下一步光源需要执行的亮度，即将最小的驱动电流值赋给相应的Segment；

步骤S5、LED亮度设置；将每个光源分区下的亮度信息映射到该分区区间的每颗LED，对于有覆盖于不同光源区间的LED，取其最小的亮度值，最后通过PWM调节每颗LED。

2.根据权利要求1所述的ADB前大灯的灯光调节方法，其特征在于：所述步骤S1中根据ADB前大灯两侧的每颗LED光形情况，获得整个ADB前大灯的光形分布情况，然后进行分区，并将每颗LED映射到相应的分区中，具体方法为：

先通过仿真或者实际光学测量获取每颗LED的光形范围，根据每颗LED的光形交叠情况，将ADB前大灯光形分成不同的光段，同时将光形范围较小的光段与其相邻光段合并；

然后将LED光形的体现Segment角度以从左到右，从小到大的顺序排列得出每颗LED所跨的Segment，根据需要重新规划Segment，再将各LED与重新规划的Segment映射。

3.根据权利要求1所述的ADB前大灯的灯光调节方法，其特征在于：所述步骤S2的详细过程如下：

S2.2、建立对应ADB前大灯坐标系，即分别以两侧ADB中心为原点，与摄像头坐标系中的x轴和y轴平行的轴分别为x轴和y轴，建立ADB前大灯的左右两个坐标系；

S2.3、将摄像头检测到的车辆前方任意方位目标A转换到步骤S2.2中的左右两个ADB前大灯坐标系下：

根据摄像头获取车辆前方目标A的方位(L，θ)及宽度θ_w信息，车辆后轴到车灯方向的长度为b，左右ADB前大灯中心点的距离为a；

①计算目标A在左灯坐标系下的方位：

根据车身信息及目标A方位得到如下信息：

a_A＝L*cosθ

b_A＝L*sinθ

当θ为正，且α_A＞a/2时，目标A处于左灯坐标系y轴左侧，对应于左侧坐标系的坐标为：

a1_A＝a_A-a/2

b1_A＝b_A-b

a1_A和b1_A分别是目标A在左灯直角坐标系中的位置信息；

转换为极坐标系为：

θ1_A＝tanh^-1(a1_A/b1_A)

当θ为正，且α_A≤a/2，目标A处于左灯坐标系y轴右侧，对应于左侧坐标系的坐标为：

a1_A＝a/2-a_A

b1_A＝b_A-b

当θ为负，对应于左侧坐标系的坐标为：

a1_A＝a/2+α_A

b1_A＝b_A-b

转换为极坐标系为：

θ1_A＝tanh^-1(a1_A/b1_A)

其中θ1_A方向为负；

②计算出右灯坐标系下的目标方位

根据车身信息及目标A方位得到如下信息：

a_A＝L*cosθ

b_A＝L*sinθ

当θ为正，对应于右灯坐标系的左侧坐标为：

a2_A＝a/2+α_A

b2_A＝b_A-b

a2_A和b2_A分别是目标A在右灯直角坐标系中的位置信息；

当θ为负，且α_A＜a/2时，目标A处于右灯坐标系y轴左侧，对应于左侧坐标系的坐标为：

a2_A＝a/2-a_A

b2_A＝b_A-b

转换为极坐标系为：

θ2_A＝tanh^-1(a2_A/b2_A)

当θ为负，且α_A＞a/2时，目标A处于右灯坐标系y轴右侧，对应于左侧坐标系的坐标为：

a2_A＝a_A-a/2

b2_A＝b_A-b

转换为极坐标系为：

θ2_A＝tanh^-1(a2_A/b2_A)

其中θ2_A方向为负。

4.根据权利要求1所述的ADB前大灯的灯光调节方法，其特征在于：所述步骤S3的详细内容为：

然后判断该目标位置处于ADB的哪些Segment内；

接着根据位置、相对速度及目标属性计算当前Segment应该发出的亮度信息：实时调节当前Segment及其相邻Segment的光源强度：

设定目标B处于ADB前大灯的SegmentB灯光分区内，同时SegmentB的相邻分区为SegmentA及SegmentC；则SegmentB的灯光电流通过以下两组参数调节：

I_B＝K_L*K_v*I_ref

其中，增益K_L和K_v通过实车标定产生，I_ref为基准电流；

当摄像头设别到目标B以及确定Segment B位置后，根据目标B的距离信息实时调节光源强度；根据实际情况基于相对速度信息标定增益；

调节的同时基于目标B物体左侧距左侧分区SegmentA的角度信息，即设目标B距离SegmentA的角度为θ_A，标定基于角度信息的增益；同理得出SegmentC的电流信息，即设目标B距离SegmentC的角度为θ_C；

则得出相邻区间SegmentA和SegmentC对应的电流信息为：

5.根据权利要求1所述的ADB前大灯的灯光调节方法，其特征在于：所述步骤S5中由于ADB前大灯的每颗LED并不一定只属于一个Segment，因此需要遍历每个Segment，将最小的驱动电流赋值给每颗LED，并将该最小驱动电流赋值与当前LED驱动电流作对比，如果最小驱动电流赋值与当前LED驱动电流值相同，则不作处理，如果最小驱动电流赋值与当前LED驱动电流不一致，则通过PWM调节方式改变相应当前LED驱动电流，使当前的驱动电流调节为最小驱动电流。