CN205003872U - 虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***，其由光线网格投射装置、图像接收装置、移动趋势识别***、报警模块组成，光线网格投射装置、图像接收装置、报警模块都与移动趋势识别***连接。本实用新型降低了计算量和硬件设备成本，同时主动发光方式能够适应白天和夜晚的光线变化，降低了环境干扰，提高了识别的正确性和可靠性。

Description

虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***

技术领域

本实用新型属于车辆行驶控制及安全控制技术领域，具体涉及一种虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***。

背景技术

随着经济的发展，车辆作为重要的交通工具已进入千家万户，每天行驶在路面上的车不计其数，但每天发生的交通事故也居高不下，随着行车安全意识的逐渐提高，车上配置了各种行车辅助***，如车身雷达、车道变更辅助、自动刹车等***，这些***通过对车辆周围环境信息的自动感知和识别，在识别出潜在危险时，及时发出警报提醒驾驶者采取有效的应对措施，以此来消除交通事故的发生。

车辆周围环境信息的感知方式有主动方式和被动方式两种，其中主动方式多采用激光、超声、微波等手段进行目标和环境的探测，被动方式则采用非接触式进行目标的检测和识别，如采用视频传感器配合图像识别实现。主动方式获得信息通常不够丰富，且存在环境干扰问题，被动方式通过图像识别实现，受环境光线影响大，实现算法复杂，可靠性和准确性有待提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***，其降低了计算量和硬件设备成本，同时主动发光方式能够适应白天和夜晚的光线变化，降低了环境干扰，提高了识别的正确性和可靠性。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***，其特征在于，其由光线网格投射装置、图像接收装置、移动趋势识别***、报警模块组成，光线网格投射装置、图像接收装置、报警模块都与移动趋势识别***连接。

优选地，所述移动趋势识别***与一个通讯接口连接。

优选地，所述移动趋势识别***与一个视频输出接口连接。

优选地，所述图像接收装置采用一个图像传感器。

优选地，所述网格投影装置由分别安装在车辆左右两侧的两个激光发射装置组成，或由安装在车辆车头中部位置的单个激光发射装置组成。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型通过光线网格投射装置在路面上投射出网格，当路面凸起或凹陷时，网格局部区域发生形状畸变，图形接收装置对网格进行图像采集后，移动趋势识别***只需对路面上的网格图形特征进行识别即可发现路面异常情况，降低了计算量和硬件设备成本，同时主动发光方式能够适应白天和夜晚的光线变化，降低了环境干扰，提高了识别的正确性和可靠性。由于采用了主动发光模式投射出光线网格，在夜间行驶模式下本***可以有效提高驾驶的安全性，避免弱光环境中的事故发生，针对夜间行驶会车时灯光交汇处过亮造成的视线盲区和直射眼睛的强光消失后出现短时视觉盲区，本***不受影响，能够正常识别盲区中的路面状况，及时发出提醒，避免事故发生。本路面检测***将路面虚拟网格化后，可以根据行车状态自动进行报警区域的调整，不仅可以安装在车头前部，也可以在车辆后部安装此***，用于检测车后路面状态，检测行驶中后车距离，倒车时检测车后方路面情况，可以弥补雷达以及倒车影像不足；同时也可以在车辆左、右两侧安装此***，消除视觉盲区，实现盲区报警以及车道变更辅助等功能，消除行车隐患。

附图说明

图1为本发明路面检测***的结构示意图；

图2为网格投射装置和图像接收装置安装位置示意图；

图3为网格化后的路面示意图；

图4为路面凸起时图像中网格畸变示意图；

图5为路面凹陷时图像中网格畸变示意图；

图6为路面物体运动趋势曲线示意图；

图7为根据车速可变报警区域示意图；

图8为根据车辆行驶方向可变报警区域示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

路面检测方式是针对路面情况进行检测，通过对主动方式和被动方式优缺点的比对，结合车辆和路面的相对运动关系，将主动方式和被动方式二者结合，将路面虚拟网格化后，通过对网格特征的识别，根据网格特征检测路面状况，如下实施方式描述为针对车辆行驶方向前方的路面检测实施方案，此检测***也可以用于车辆后方以及左右两侧等路面检测中。

虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***的组成如图1所示，由光线网格投射装置、图像接收装置、移动趋势识别***、报警模块组成，光线网格投射装置、图像接收装置、报警模块都与移动趋势识别***连接，其中光线网格投射装置可由移动趋势识别***控制或车载电源***控制，如由移动趋势识别***控制则可以根据需要开启和关闭光线网格投射装置，如用于倒车后方检测等，而用于车辆前方检测时则可以由车载电源***控制，在车辆发动后则开启光线网格投射装置。移动趋势识别***可以与一个通讯接口连接，经由此通讯接口，可以与车载控制***通过通讯协议进行信息的互相传输，如获得车辆的行驶车速、转向等状态信息，同时也能够将检测到的路面状态反馈给车载控制***，由其进行数据处理后用于其他用途。移动趋势识别***可以与一个视频输出接口连接，经过此视频输出接口可将采集到的网格图像输出到车载屏幕上显示。

其中光线网格投射装置由一个或多个激光发射装置组成，激光发射装置由激光发射器和光学透镜组成，激光发射器发出人眼不可见的激光，经由光学透镜处理后将点光源变成多条平行的线光源，或直接为网格形状的特殊光源；图像接收装置包括图像传感器和光学镜头，光学镜头中配置偏振镜片及光线过滤镜片，限制或滤除激光以外的光线进入，降低外部光线对成像效果的影响；报警模块由扬声器、高亮LED组成，能够发出语音、灯光提醒；移动趋势识别***硬件采用高速CPU和大容量RAM等元器件，内置图形识别算法软件以及图像接收装置、报警模块、通讯接口、视频输出接口等的驱动程序。

虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***的检测方法包括以下步骤：

第一步：光线网格投射装置发出的光线投射在路面形成光线网格，光线网格可由两组横竖不同方向的光线交叉组合而成或直接由来自单个点光源投射而成；

第二步：图形接收装置对路面上的光线网格进行图像采集，每秒可进行多帧的高速图像采集，然后对采集到的图像进行色彩强化和颜色滤除，进行网格特征强化，以降低后期图形识别算法的计算量；

第三步：移动趋势识别***对采集到的网格图像进行图形识别，根据路面存在凸起和凹陷时网格会出现变形的特征，找出畸变区域，获得其对应的网格坐标，并跟踪畸变区域的移动趋势，；

第四步：根据移动趋势识别结果，当进入报警区域时，驱动报警模块发出提醒。第四步中移动趋势的报警区域可以根据车速、方向自动调整。

网格投影装置可由分别安装在车辆左右两侧的两个激光发射装置组成，或由安装在车辆车头中部位置的单个激光发射装置组成。

安装在车辆左右两侧的激光发射装置投射的光线类型可以调整，不仅可以互换，同时光线不限于水平、垂直两种模式，可以为其他形式，以能够投射在地面组成网格便于图像识别为目的。

图像接收装置安装在车内高位，与网格投射装置垂直方向存在高度差异。投射的网格经图像接收装置采集处理后，移动趋势识别***将其转换为可见的图像经视频输出接口输出到车载屏幕上显示，在检测到凸起和凹陷等异常时，在车载屏幕的方格网络上显示出异常位置，同时驱动报警模块发出语音、灯光提醒，以便驾驶者及时采取处理措施。

移动趋势识别***通过通讯接口与车载控制***连接，通过通讯协议获得车辆行驶速度、转向、方向盘转动角度以及其他车辆参数。

移动趋势识别***将路面状态转换为数据通过通讯接口提供给车载控制***，可由其附加GPS位置信息后存入数据库中，并上传到云端。报警模块能够发出声音、灯光。此检测***可用于车辆前方、后方以及左右两侧的路面检测。

光线网格投射装置和图像接收装置的安装位置可以如图2所示，通过光线网格投射装置202在路面上投射出一个方格网络，将路面进行虚拟网格化，网格化后的路面如图3所示。当路面存在凸出的物体或凹陷时，路面局部变得不平坦，方格网络中相应位置的网格不再是直线，发生如图4、图5的扭曲变形，由于图像接收装置中的图像传感器201和光线网格投射装置202在垂直高度上存在差异，图像传感器201可以非常明显的捕捉到网格的局部畸变，通过移动趋势识别***中的图形识别算法识别出来，并跟踪其移动趋势。由于采用主动发射光线在地面形成网络，对路面虚拟网格化后通过图像传感器采集其网格特征信息，比单纯的通过图像传感器被动采集后进行图像分析效果更优，降低了计算量，对图像传感器硬件要求降低，降低了硬件成本，同时主动发光方式能够适应白天和夜晚的光线变化，降低了环境干扰，白天夜晚均可使用，提高了识别的正确性和可靠性。

地面的方格网络可以由一个或多个光线网格投射装置实现，可以通过安装在车头中部的单个光线网格投射装置实现，也可以通过如图2所示的安装在车头左右两侧的两个光线网格投射装置202配合实现，一个在地面投射出垂直于行驶方向的多条光线，另一个在地面投射出平行于行驶方向的多条光线，具体如图3中第一光线网格投射装置301投射垂直的光线，第二光线网格投射装置302投射水平的光线，两组光线投射在地面上交叉后组成网格，本实用新型中如下描述基于上述分工，在实际应用中，第一光线网格投射装置301投射的光线类型、第二光线网格投射装置302投射的光线类型都可以调整，不仅可以互换，同时投射的光线不限于水平、垂直两种模式，可以为其他形式，以能够投射在地面组成网格便于图像识别为目的。

两个光线网格投射装置的优点在于光线强度较单个的高，提高了对比度和使用寿命，不仅能够在图像传感器201中成像更清晰，同时由于两个投射装置在在水平面错开，空间上存在距离，在遇到前方凸出的物体和凹陷的坑洞时变形更加明显，提高了识别的灵敏度，可以更好的识别路面状态。

图像传感器201与网格投射装置202垂直方向高度差越大识别效果越显著，为了采集到网格的最大变形，图像接收装置可以安装在车内后视镜的前方。

在车辆启动时，可由移动趋势识别***控制或车载电源统一控制点亮光线网格投射装置，在路面投射出光线网格，经图像传感器采集识别后，完成自检和校准，判断检测***工作状态是否正常，针对由于光衰或外部灰尘导致的光线强度不足等异常可以发出自检信息，便于检修。

行驶中，检测***对路况实时检测，进行高速运算，针对发现的异常即时发出报警，图像传感器每秒可进行不低于三十帧的图像采集，经过高速计算，实时识别路况。图像传感器无需成本较高的立体摄像头，降低了硬件实现成本，同时也减少了图形识别的计算量，提高了识别速度。

为了避免干扰驾驶，光线网格投射装置所用的光线选择使用人眼不可见的激光，由于激光具有频率的单一性，图像传感器镜头前配置偏振镜片及光线过滤镜片，限制或滤除激光以外的光线进入，降低外部光线对成像效果的影响，特别是夜间会车时对向车道大灯的高亮光线的干扰，图像采集后，首先进行图像的强化和颜色滤除，进行网格特征强化，以降低后期图形识别算法的计算量。由于采用了主动发光模式投射出光线网格，在夜间行驶模式下本***可以有效提高驾驶的安全性，避免弱光环境中的事故发生，同时针对夜间行驶会车时灯光交汇处过亮造成的视线盲区和直射眼睛的强光消失后出现短时视觉盲区，本***不受影响，能够正常识别盲区中的路面状况，及时发出提醒，避免事故发生。

投射的网格经图像接收装置采集处理后，检测***将其转换为可见的图像经视频输出接口输出在车载屏幕上显示，在检测到凸起和凹陷等异常时，在屏幕上的网格中显示出异常位置，同时驱动报警模块发出语音提醒，以便驾驶者及时处理。

在日间行车时，当驾驶者注意力分散、瞌睡等非正常驾驶未能及时避让前方障碍物时，可以及时发出报警并自动采取控制措施，可以检测两侧立面障碍物，弥补盲区，如安装在车身后方，则可以持续的对车后进行检测，避免前后车距过近造成的安全事故。同时也可以用于倒车检测，消除倒车盲区，能够识别出道路的低矮凸起和凹陷，这是是目前雷达所不能实现的，有效解决雷达不能检测低矮物体以及凹坑的缺陷，同时也避免了光线不足时倒车影像无法清晰成像的缺陷，在车载屏幕上实时显示路面的障碍物和坑洞等，增强驾驶的安全性。在没有路灯以及照明不足的道路上可以有效辅助识别路面及两侧的障碍和坑洞，在会车的强光时能够识别视觉盲区中的行人及物体等。

在路面上，物体存在移动和静止两种状态，网格中物体的移动趋势与物体的横向速度和纵向相对速度有关，纵向相对速度为物体与车辆之间的纵向移动速度之差，图像中畸变区域在网格中会呈现如下不同的移动趋势：

当物体静止不动时，如图6网格A1中的物体606，随着车辆的移动，从网格A1依次进入网格A2直到网格A8，在网格中形成的移动趋势为第一曲线601所示；当车速不变，物体逐渐降低移动速度，或物体移动速度不变，车速增大时，从网格A1到网格B2最后到网格F8，在网格中形成的移动趋势如第二曲线602所示；当车速不变，物体逐渐增大移动速度，或物体移动速度不变，车速降低时，在网格中形成的移动趋势如第三曲线603所示；当物体移动速度和车速均保持不变时趋势如第四曲线604所示；当左侧有车辆变更车道驶入，形成的趋势如第五曲线605所示。

当识别为第一曲线601时，发出提示，提醒驾驶者注意观察，谨慎通过；当识别为第二曲线602、第三曲线603、第四曲线604、第五曲线605时，根据其在网格中的位置和距离，判断是否在报警区域内，当发现在报警区域内影响行车安全时驱动报警模块发出声、光报警。

图7为根据车速可变报警区域，根据不同车速，报警区域可自动调整，自动适应不同驾驶状态，避免了低速行驶时的误报警，同时兼顾高速行驶时的灵敏性，如图7中的高速行驶模式曲线701、中高速模式曲线702、中速模式曲线703、低速模式曲线704所形成的报警区域。在高速行驶模式下如物体的移动趋势进入图7中灰色区域时，本检测***驱动报警模块立即发出声、光报警，在经过一段时间的延时后检测到车辆没有采取任何控制措施，则自动降低车速甚至紧急制动刹车。而低速行驶时的报警区域则缩小很多，避免频繁误报干扰驾驶。

图8为根据车辆行驶方向自动调整的可变报警区域，第七曲线801为车辆左转时的报警区域，第八曲线802为车辆右转时的报警区域，可以根据转向信号进行指定区域的识别，也可以通过获得方向盘的转动角度自动调整报警区域。

图7、图8中报警区域的自动调整可以通过通讯协议实现，通过通讯接口与车载控制***联接，通过通讯协议实时获取的车辆行驶速度和转向信息，自动调整报警区域，实现不同驾驶方式下的自适应，同时通过通讯协议及时向车载控制***反馈检测到的路面状况，如发现存在凸起、凹陷时，车载控制***可以通过调整车身的悬挂***，自动调整离地高度和减震效果，适应不同路面，同时提高乘坐的舒适程度。

投射的光线网格的大小根据识别精度需要和硬件计算能力而定，能够同时对多个目标物体的移动趋势跟踪识别，提高行车的安全性。

本实施方案介绍了在车辆前部的道路检测辅助***，由于将路面进行了虚拟网格化，便于程序识别，此检测***不仅可以检测车辆前方，也可以检测后方和左右侧，可以在车辆后部和左右两侧安装此***，用于检测后车安全距离和倒车时后方报警以及消除左右盲区，也可以用于左右盲区报警以及车道变更辅助等应用中。

本***将路面状态转换为数据通过通讯提供给车载控制***，可以由其附加GPS位置信息后存入数据库中，并上传到云端，实现路面的选择性维护和路面状态信息的共享使用。

光线网格投射装置在路面上投射出光线网格，将路面虚拟网格化后经图像接收装置采集并对网格特征的图形识别，找出畸变区域，并跟踪畸变区域的移动趋势，根据移动趋势识别结果，可检测出路面的异常情况，在车载屏幕上的方格网络中显示出异常位置，同时驱动报警模块发出语音、灯光提醒。采用主动发光方式能够适应白天和夜晚的光线变化，降低了环境干扰，提高了识别的正确性和可靠性。可以根据行车状态自动进行报警区域的调整，不仅可用于车辆前后的路面检测，弥补雷达以及倒车影像不足，同时也可以在车辆左、右两侧安装此***，消除视觉盲区，实现盲区报警以及车道变更辅助等功能，消除行车隐患。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***，其特征在于，其由光线网格投射装置、图像接收装置、移动趋势识别***、报警模块组成，光线网格投射装置、图像接收装置、报警模块都与移动趋势识别***连接。

2.如权利要求1所述的虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***，其特征在于，所述移动趋势识别***与一个通讯接口连接。

3.如权利要求1所述的虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***，其特征在于，所述移动趋势识别***与一个视频输出接口连接。

4.如权利要求1所述的虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***，其特征在于，所述图像接收装置采用一个图像传感器。

5.如权利要求1所述的虚拟网格内畸变区域移动趋势识别的路面检测***，其特征在于，所述网格投影装置由分别安装在车辆左右两侧的两个激光发射装置组成，或由安装在车辆车头中部位置的单个激光发射装置组成。