CN114132309A - 一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制*** - Google Patents

一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制***，包括：采集模块,用于采集车内图像和车外图像；处理模块，用于对采集到的车内图像和车外图像进行处理，获得指令信息并发送到控制模块；控制模块，用于基于指令信息控制车辆的行驶以及对驾驶员进行预警提醒；车辆信息采集模块，用于采集车辆本身的行驶信息。通过提前识别情况，增加了处理情况的时间，提高了驾驶的安全性，针对红灯、减速带和车距等情况提前进行了减速，提高了燃油经济性。

Description

一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制***
技术领域
本发明属于行驶控制领域，特别是涉及一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制***。
背景技术
在驾驶汽车时，驾驶员无法全程都全神贯注，总会存在分神的时候，而驾驶员分神时发生事故的概率会大大增加，现有的技术通常是通过激光雷达或毫米波雷达来识别前车或周边汽车距离，若小于安全距离则通过提醒驾驶员减速或主动刹车的方式来避免事故发生，但此种方式的成本过高、识别内容少，仅能识别车距，且在后期对车辆进行加装时也十分困难，还有一种方式是通过360摄像头来识别车辆周边情况，从而辅助驾驶员进行安全驾驶，但这种方式所能识别的内容有所增加，但受到了天气的限制，故亟需一种方法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制***，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制***，包括：
采集模块、处理模块、控制模块和车辆信息采集模块；
所述采集模块用于采集车内图像和车外图像；
所述处理模块用于对采集到的所述车内图像和所述车外图像进行处理，获得指令信息并发送到所述控制模块；
所述控制模块用于基于所述指令信息控制车辆的行驶以及对驾驶员进行预警提醒；
所述车辆信息采集模块用于采集车辆本身的行驶信息。
可选的，所述采集模块包括第一CCD摄像机和第二CCD摄像机，所述第一CCD摄像机和所述第二CCD摄像机均安装于车内后视镜上，其中所述第一CCD摄像机用于拍摄车外图像，所述第二CCD摄像机用于拍摄车内图像。
可选的，所述处理模块包括预处理模块和识别模块；
所述预处理模块用于对采集的所有图像进行降噪和灰度化，获得车内灰度图和车外灰度图；
所述识别模型用于对所述灰度化图像中的内容进行分类并识别，基于获得的识别结果生成对应的指令信息。
可选的，所述预处理模块对采集的所有图像进行预处理时，通过小波阈值降噪法进行降噪，包括：先提升小波变换进行小波阈值处理再进行重构，所述提升小波变换采用的双正交小波构造法，所述双正交小波构造法利用预测算子，确定高频信息，并初步确定低频信息，再通过更新算子，对初步确定的低频信息进行修正，从而确定低频信息，具体操作为在所述预处理模块中预置matlab工具包进行降噪。
可选的，所述识别模块的工作过程包括：
基于卷积神经网络构建识别模型；
将识别数据库中的识别数据输入所述识别模型中进行训练；
训练完成后将所述车内灰度图和所述车外灰度图输入所述识别模型中进行识别；
基于获得的识别结果生成对应的指令信息并发送到所述控制模块。
可选的，所述识别数据库中包括若干组实际拍摄后经过预处理的所述车外图像、所述车内图像以及正确的识别结果，所述识别结果包括：交通指示牌的内容、交通指示灯、违章摄像头、减速带、雨天、雪天、雾天、车距、驾驶员是否在抽烟或操作手机，所述车距为本车距前车的车距。
可选的，基于获得的识别结果生成对应的指令信息，并通过所述控制模块控制车辆的行驶以及对驾驶员进行预警提醒的过程包括：
所述交通指示牌内容为限速要求时，基于实际限速数值生成速度上限指令，所述控制模块基于所述速度上限指令对车辆设置速度上限；
所述交通指示牌内容为解除限速时，生成解除限速指令，所述控制模块基于所述解除限速指令对车辆解除速度上限；
所述交通指示牌内容为禁止类标志时，生成对应的警告指令，所述控制模块基于所述警告指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员；
识别结果为所述减速带或所述交通指示灯为红灯时，生成减速指令，所述控制模块基于所述减速指令控制车辆进行减速；
识别结果为所述雨天、所述雪天和所述雾天时，生成跟车距离下限指令，所述控制模块基于所述跟车距离下限指令控制跟车距离，并防止车辆紧急制动；
车辆行驶过程中识别出驾驶员正在抽烟时，生成请勿吸烟指令，所述控制模块基于所述请勿吸烟指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员不要在驾驶时抽烟；
车辆行驶过程中识别出驾驶员正在操作手机时，生成请勿操作手机指令，所述控制模块基于所述请勿操作手机指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员不要在驾驶时操作手机；
通过所述车辆信息采集模块获得本车车速，基于所述本车车速和所述车距，生成车距过近指令，所述控制模块基于所述车距过近指令提醒驾驶员车距过近；
所述车距在1s内减少超过20m时，生成紧急制动指令，所述控制模块基于所述紧急制动指令控制车辆进行紧急制动。
可选的，基于本车车速和与前车车距，生成车距过近指令的情况包括：
所述本车车速为80km/h-89km/h，所述车距小于90m时；
所述本车车速为90km/h-99km/h，所述车距小于100m时；
所述本车车速为100km/h-109km/h，所述车距小于110m时；
所述本车车速为110km/h-120km/h，所述车距小于120m时。
可选的，所述***还包括气象***和高精度地图模块，所述气象***用于实时接收气象网站的气象信息，辅助所述识别模型判断气象情况；
所述高精度地图模块用于连接线上的地图数据库，获取车道线数据，以辅助车辆在雨天、雪天和雾天中的正常行驶。
可选的，所述***还包括移动端，用于远程查看车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括单次行驶时长、单次行驶油耗、单次行驶轨迹、单次行驶时的气象、平均油耗、行驶平均速度和峰值速度。
本发明的技术效果为：
本发明通过视觉分析，能够提前获取前方可能需要减速的若干种情况，并提前进行减速，能够识别气象情况，从而针对不同的气象情况进行对应的处理，例如增加安全跟车距离并避免紧急制动，通过第一摄像机识别到交通指示牌内容、交通信号灯是否为红灯以及是否存在减速带等情况时生成指令，对车辆进行相应的控制，通过第二摄像机识别到车内驾驶员出现开车抽烟和开车玩手机的情况时生成指令，对车内驾驶员进行相应的提醒。通过提前识别情况，增加了处理情况的时间，提高了驾驶的安全性，针对红灯、减速带和车距等情况提前进行了减速，提高了燃油经济性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1所示，本实施例中提供一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制***，包括：
采集模块、处理模块、控制模块和车辆信息采集模块；
采集模块用于采集车内图像和车外图像；
处理模块用于对采集到的车内图像和车外图像进行处理，获得指令信息并发送到控制模块；
控制模块用于基于指令信息控制车辆的行驶以及对驾驶员进行预警提醒；
车辆信息采集模块用于采集车辆本身的行驶信息。
可选的，采集模块包括第一CCD摄像机和第二CCD摄像机，第一CCD摄像机和第二CCD摄像机均安装于车内后视镜上，其中第一CCD摄像机用于拍摄车外图像，第二CCD摄像机用于拍摄车内图像。
处理模块包括预处理模块和识别模块；
预处理模块用于对采集的所有图像进行降噪和灰度化，获得车内灰度图和车外灰度图；
识别模型用于对灰度化图像中的内容进行分类并识别，基于获得的识别结果生成对应的指令信息。
预处理模块对采集的所有图像进行预处理时，通过小波阈值降噪法进行降噪，包括：先提升小波变换进行小波阈值处理再进行重构，提升小波变换采用的双正交小波构造法，双正交小波构造法利用预测算子，确定高频信息，并初步确定低频信息，再通过更新算子，对初步确定的低频信息进行修正，从而确定低频信息，具体操作为在预处理模块中预置matlab工具包进行降噪。
识别模块的工作过程包括：
基于卷积神经网络构建识别模型；
将识别数据库中的识别数据输入识别模型中进行训练；
训练完成后将车内灰度图和车外灰度图输入识别模型中进行识别；
基于获得的识别结果生成对应的指令信息并发送到控制模块。
可选的，识别数据库中包括若干组实际拍摄后经过预处理的车外图像、车内图像以及正确的识别结果，识别结果包括：交通指示牌的内容、交通指示灯、违章摄像头、减速带、雨天、雪天、雾天、车距、驾驶员是否在抽烟或操作手机，车距为本车距前车的车距。
基于获得的识别结果生成对应的指令信息，并通过控制模块控制车辆的行驶以及对驾驶员进行预警提醒的过程包括：
交通指示牌内容为限速要求时，基于实际限速数值生成速度上限指令，控制模块基于速度上限指令对车辆设置速度上限；
交通指示牌内容为解除限速时，生成解除限速指令，控制模块基于解除限速指令对车辆解除速度上限；
交通指示牌内容为禁止类标志时，生成对应的警告指令，控制模块基于警告指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员；
识别结果为减速带或交通指示灯为红灯时，生成减速指令，控制模块基于减速指令控制车辆进行减速；
识别结果为雨天、雪天和雾天时，生成跟车距离下限指令，控制模块基于跟车距离下限指令控制跟车距离，并防止车辆紧急制动；
上述提到的雨天、雪天和雾天分别为小雨或中雨、小雪或中雪、轻雾、大雾和浓雾，此种情况下所述跟车距离下限指令所限定的跟车距离的下限为50m，天气导致能见度低于50m时，控制模块不介入控制；
通过识别路面情况判断天气类型时，可通过识别地面的纹理特征实现分类，基于灰度共生矩阵分析法、小波变换法提取地面的纹理特征。
在开车过程中，驾驶员拿烟、点烟、吸烟的一系列额外动作，在行车中都存在一定的安全隐患：烟雾缭绕的驾驶室会影响驾驶员视线；若在夜晚，点烟时的火焰也能造成驾驶员短暂眩目。同时，在紧闭车窗的情况下，开车吸烟会使得驾驶室烟雾缭绕，车内空气质量极差，影响车内人员的身体健康，甚至容易犯恶心并加重头晕。因此驾驶室内烟雾过重对高速行车具有一定的危险。
车辆行驶过程中识别出驾驶员正在抽烟时，生成请勿吸烟指令，控制模块基于请勿吸烟指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员不要在驾驶时抽烟；
车辆行驶过程中识别出驾驶员正在操作手机时，生成请勿操作手机指令，控制模块基于请勿操作手机指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员不要在驾驶时操作手机；
通过车辆信息采集模块获得本车车速，基于本车车速和车距，生成车距过近指令，控制模块基于车距过近指令提醒驾驶员车距过近；
车距在1s内减少超过20m时，生成紧急制动指令，控制模块基于紧急制动指令控制车辆进行紧急制动。
基于本车车速和与前车车距，生成车距过近指令的情况包括：
本车车速为80km/h-89km/h，车距小于90m时；
本车车速为90km/h-99km/h，车距小于100m时；
本车车速为100km/h-109km/h，车距小于110m时；
本车车速为110km/h-120km/h，车距小于120m时。
本***还包括气象***和高精度地图模块，气象***用于实时接收气象网站的气象信息，辅助识别模型判断气象情况；
高精度地图模块用于连接线上的地图数据库，获取车道线数据，以辅助车辆在雨天、雪天和雾天中的正常行驶。
本***还包括移动端，用于远程查看车辆行驶信息，车辆行驶信息包括单次行驶时长、单次行驶油耗、单次行驶轨迹、单次行驶时的气象、平均油耗、行驶平均速度和峰值速度。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于视觉分析的汽车智能行驶控制***，其特征在于，包括：
采集模块、处理模块、控制模块和车辆信息采集模块；
所述采集模块用于采集车内图像和车外图像；
所述处理模块用于对采集到的所述车内图像和所述车外图像进行处理，获得指令信息并发送到所述控制模块；
所述控制模块用于基于所述指令信息控制车辆的行驶以及对驾驶员进行预警提醒；
所述车辆信息采集模块用于采集车辆本身的行驶信息。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述采集模块包括第一CCD摄像机和第二CCD摄像机，所述第一CCD摄像机和所述第二CCD摄像机均安装于车内后视镜上，其中所述第一CCD摄像机用于拍摄车外图像，所述第二CCD摄像机用于拍摄车内图像。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述处理模块包括预处理模块和识别模块；
所述预处理模块用于对采集的所有图像进行降噪和灰度化，获得车内灰度图和车外灰度图；
所述识别模型用于对所述灰度化图像中的内容进行分类并识别，基于获得的识别结果生成对应的指令信息。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述预处理模块对采集的所有图像进行预处理时，通过小波阈值降噪法进行降噪。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述识别模块的工作过程包括：
基于卷积神经网络构建识别模型；
将识别数据库中的识别数据输入所述识别模型中进行训练；
训练完成后将所述车内灰度图和所述车外灰度图输入所述识别模型中进行识别；
基于获得的识别结果生成对应的指令信息并发送到所述控制模块。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述识别数据库中包括若干组实际拍摄后经过预处理的所述车外图像、所述车内图像以及正确的识别结果，所述识别结果包括：交通指示牌的内容、交通指示灯、违章摄像头、减速带、雨天、雪天、雾天、车距、驾驶员是否在抽烟或操作手机，所述车距为本车距前车的车距。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，基于获得的识别结果生成对应的指令信息，并通过所述控制模块控制车辆的行驶以及对驾驶员进行预警提醒的过程包括：
所述交通指示牌内容为限速要求时，基于实际限速数值生成速度上限指令，所述控制模块基于所述速度上限指令对车辆设置速度上限；
所述交通指示牌内容为解除限速时，生成解除限速指令，所述控制模块基于所述解除限速指令对车辆解除速度上限；
所述交通指示牌内容为禁止类标志时，生成对应的警告指令，所述控制模块基于所述警告指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员；
识别结果为所述减速带或所述交通指示灯为红灯时，生成减速指令，所述控制模块基于所述减速指令控制车辆进行减速；
识别结果为所述雨天、所述雪天和所述雾天时，生成跟车距离下限指令，所述控制模块基于所述跟车距离下限指令控制跟车距离，并防止车辆紧急制动；
车辆行驶过程中识别出驾驶员正在抽烟时，生成请勿吸烟指令，所述控制模块基于所述请勿吸烟指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员不要在驾驶时抽烟；
车辆行驶过程中识别出驾驶员正在操作手机时，生成请勿操作手机指令，所述控制模块基于所述请勿操作手机指令生成对应的文字警告信息显示在中控显示器上，以提醒驾驶员不要在驾驶时操作手机；
通过所述车辆信息采集模块获得本车车速，基于所述本车车速和所述车距，生成车距过近指令，所述控制模块基于所述车距过近指令提醒驾驶员车距过近；
所述车距在1s内减少超过20m时，生成紧急制动指令，所述控制模块基于所述紧急制动指令控制车辆进行紧急制动。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，基于本车车速和与前车车距，生成车距过近指令的情况包括：
所述本车车速为80km/h-89km/h，所述车距小于90m时；
所述本车车速为90km/h-99km/h，所述车距小于100m时；
所述本车车速为100km/h-109km/h，所述车距小于110m时；
所述本车车速为110km/h-120km/h，所述车距小于120m时。
9.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述***还包括气象***和高精度地图模块，所述气象***用于实时接收气象网站的气象信息，辅助所述识别模型判断气象情况；
所述高精度地图模块用于连接线上的地图数据库，获取车道线数据，以辅助车辆在雨天、雪天和雾天中的正常行驶。
10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括移动端，用于远程查看车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括单次行驶时长、单次行驶油耗、单次行驶轨迹、单次行驶时的气象、平均油耗、行驶平均速度和峰值速度。
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