專利名稱：自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種車輛智能化技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種自動(dòng)識(shí)別道 路深坑與障礙物的車輛智能裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，道路深坑與障礙物往往會(huì)導(dǎo)致急速行駛車輛發(fā)生重大交通事故， 特別是在高速公路上，路面上絕對(duì)不允許有任何障礙物的存在，否則，其后果 不堪設(shè)想。路面上出現(xiàn)的深坑或障礙物往往會(huì)是前面車輛不慎掉落的貨物或者 是人為破壞所造成的。隨著交通的飛速發(fā)展和汽車持有量的迅速增長(zhǎng)，如果車 輛不具備智能識(shí)別深坑和障礙物的技術(shù)功能，由于路面突然出現(xiàn)的深坑或障礙 物而釀成的交通事故勢(shì)必會(huì)明顯上升。
為了避免因上述情況而出現(xiàn)的交通事故，必須從技術(shù)層面上提高車輛的自 動(dòng)化和智能化水平，才能從根本上改善車輛安全技術(shù)性能，使得車輛真正成為 人們現(xiàn)代化的、安全的、舒適的交通工具。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?00610163744的中國(guó)發(fā)明專利， 專利名稱為障礙物檢測(cè)裝置，該專利"具有超聲波傳感器，其固定到設(shè)置構(gòu) 件的第一側(cè)；超聲波傳感器朝著設(shè)置構(gòu)件的第二側(cè)發(fā)射超聲波，且接收來自設(shè) 置構(gòu)件第二側(cè)的超聲波，設(shè)置構(gòu)件的第二側(cè)與其第一側(cè)相對(duì)；超聲波傳感器的 設(shè)置表面和設(shè)置構(gòu)件的設(shè)置表面中的至少一個(gè)具有突起，所述突起從上述設(shè)置 表面中的至少一個(gè)突出，以致突起的端面接觸其它的設(shè)置表面；設(shè)置構(gòu)件的設(shè) 置表面和超聲波傳感器彼此面對(duì)；突起的端面和超聲波傳感器的設(shè)置表面在其 形狀和面積中的至少一個(gè)方面彼此不同。"該專利技術(shù)是利用超聲波的束射特 性構(gòu)建而成的，即超聲波傳感器發(fā)射超聲波脈沖，通過超聲波脈沖到達(dá)物體并 返回傳感器的時(shí)間，來計(jì)算出傳感器到目標(biāo)物體的距離，從而判斷出超聲波傳 感器前方是否存在障礙物。但是，由于聲波在各種物質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距 離的增加，強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，對(duì)于同一物質(zhì)，聲波的頻率越高，吸收越強(qiáng)；對(duì) 于一個(gè)頻率一定的聲波，在不同的傳播介質(zhì)中被吸收的狀況也不一樣，在氣體
4中傳播時(shí)被吸收最歷害，因此，超聲波的高頻率特性使得它具有很強(qiáng)的被吸收 特性，尤其是超聲波在空氣中傳播過程中，其能量更容易被空氣介質(zhì)和其它物 質(zhì)所吸收。由此可見，上述專利根據(jù)超聲波的束射特性所建立起來的"障礙物 檢測(cè)裝置"的適用范圍必然會(huì)受到極大的限制首先，被檢測(cè)障礙物的距離極 為有限，只能適用于短距離測(cè)量；其次，超聲波的束射特性使得超聲波波束的 覆蓋面較窄，需要配置面陣掃描裝置才有可能使得超聲波能夠在較大范圍的覆 蓋面上來探測(cè)障礙物。因此，上述專利技術(shù)顯然不適用于車輛對(duì)前方障礙物或 深坑的探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種自動(dòng)識(shí)別道路深坑與 障礙物的車輛智能裝置，使車輛在行駛過程能夠自動(dòng)、準(zhǔn)確地識(shí)別道路上出現(xiàn)
深坑或障礙物，并在向駕駛員提供警示信息的同時(shí)，向車速操控機(jī)構(gòu)發(fā)送限速 和剎車指令，因此，不僅使車輛行駛安全得到保障，而且能夠有效避免車輛追 尾、相撞等重大交通事故的發(fā)生。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括雙目針孔攝像頭、信號(hào) 處理器、車速操控機(jī)構(gòu)、語(yǔ)音提示器；其中， 一目針孔攝像頭設(shè)置于車輛左前 方遠(yuǎn)視燈內(nèi)側(cè)，稱為左目攝像頭，另一目針孔攝像頭設(shè)置于車輛右前方遠(yuǎn)視燈 內(nèi)側(cè)，稱為右目攝像頭；雙目針孔攝像頭的輸出接口分別與信號(hào)處理器的兩個(gè) 輸入接口相連，信號(hào)處理器輸出接口與車速操控機(jī)構(gòu)和語(yǔ)音提示器輸入接口并 行連接；雙目針孔攝像頭將各自采集到的道路景物圖像模擬信號(hào)分別經(jīng)視頻電 纜輸送至信號(hào)處理器。
所述雙目針孔攝像頭，每個(gè)針孔攝像頭的內(nèi)核為場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體圖像傳感芯 片，是一種場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體圖像傳感器，簡(jiǎn)稱CMOS攝像頭，所謂"雙目"，是因 為它們類似人的雙眼對(duì)車輛前方的道路景物圖像進(jìn)行采集，具有人的雙眼視覺 感觀功能，構(gòu)成一種雙目視感結(jié)構(gòu)，正視前方。
所述信號(hào)處理器，包括第一圖像輸入接口、第二圖像輸入接口、第一模 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、圖像處理模塊、車速信號(hào)輸入接口、輸出接 口，其中第一圖像輸入接口的輸入端經(jīng)視頻電纜與左目攝像頭輸出接口相連，
第二圖像輸入接口的輸入端經(jīng)視頻電纜與右目攝像頭輸出接口相連，兩個(gè)圖像 輸入接口的輸出端分別與第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口分別與圖像處理模塊的輸入端口連接；車速信號(hào)輸入接口的 輸入端與車輛速度傳感器的輸出接口連接，車速信號(hào)輸入接口的輸出端與圖像
處理模塊的輸入端口連接。所述的車輛速度傳感器，利用車輛已有的帶數(shù)字信 號(hào)輸出接口的速度傳感器。
所述圖像處理模塊，是信號(hào)處理器中的核心技術(shù)模塊，包括圖像預(yù)處理 子模塊、公共角點(diǎn)搜尋子模塊、物體高度識(shí)別子模塊和決策指令輸出子模塊， 其中圖像預(yù)處理子模塊的第一、二輸入端口分別與第一、二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的 輸出端口連接，圖像預(yù)處理子模塊的輸出端口與公共角點(diǎn)搜尋子模塊的輸入端 口連接，公共角點(diǎn)搜尋子模塊的輸出端口與物體高度識(shí)別子模塊的輸入端口連 接，物體高度識(shí)別子模塊的輸出端口與決策指令輸出子模塊的第一輸入端口連 接，決策指令輸出子模塊的第二輸入端口與車速信號(hào)輸入接口的輸出端連接， 決策指令輸出子模塊的輸出端口即圖像處理模塊的輸出端口，亦即信號(hào)處理器 的輸出接口。
所述圖像預(yù)處理子模塊接收左、右目針孔攝像頭傳輸?shù)膬煞囕v前方道路 景物圖像，進(jìn)行圖像增強(qiáng)和矯正畸變等預(yù)處理，然后傳輸給公共角點(diǎn)搜尋子模 塊；
所述公共角點(diǎn)搜尋子模塊，根據(jù)外極線約束原理對(duì)兩幅數(shù)字圖像中的公共 角點(diǎn)進(jìn)行搜尋與匹配，然后將該點(diǎn)的像素坐標(biāo)參數(shù)輸送至物體高度識(shí)別子模塊； 所述物體高度識(shí)別子模塊，根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型將公共角點(diǎn)的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換為空間三維坐標(biāo)，并將該空間三維坐標(biāo)參數(shù)送至決策指令輸出子模塊的第一輸 入端口；
所述決策指令輸出子模塊，根據(jù)送達(dá)的角點(diǎn)空間三維坐標(biāo)參數(shù)判定其是否屬 于道路深坑或者障礙物的物點(diǎn)，如果是，則再根據(jù)當(dāng)前接收到的車輛速度值做出 車輛減速或剎車的決策判斷。
所述物體高度識(shí)別子模塊，根據(jù)在兩幅圖像中尋找到的公共角點(diǎn)通過空間 坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系變換方程的求逆運(yùn)算來求取公共角點(diǎn)的空間坐標(biāo)值 (X^^,Z"，其中，A、 4、 Zy分別代表公共角點(diǎn)的豎直高度、橫向?qū)挾群?br> 縱向長(zhǎng)度坐標(biāo)值，^V與Z^的數(shù)值是下一步?jīng)Q策的主要依據(jù)；因?yàn)楸磉_(dá)空間坐 標(biāo)的世界坐標(biāo)系遵循右手定則，并將左、右目針孔攝像頭所對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)系原點(diǎn)分別定在各自的光心位置，因此，代表豎直高度的X『為負(fù)值時(shí)，表明該空 間點(diǎn)高出地面，否則低于地面；代表縱向長(zhǎng)度坐標(biāo)值的Z『表明被測(cè)空間點(diǎn)與當(dāng)
前車輛的距離，且為負(fù)值；
所述決策指令輸出子模塊，對(duì)運(yùn)算獲得的公共角點(diǎn)空間坐標(biāo)進(jìn)行分析，根 據(jù)事先確立的兩個(gè)判定閾值，包括高度負(fù)閾值^和深坑正閾值^;前者表示
當(dāng)前車輛能夠允許的路面不平整高度，如^ =-0.1附表示車輛能夠允許的路面不 平整高度為10cm;后者表示當(dāng)前車輛能夠允許的路面不平整凹坑深度，如 ^=0.05附表示車輛能夠允許的路面不平整凹坑深度為5cm;換句話說， 一旦路
面被檢測(cè)的空間點(diǎn)(x『;^,Zw)的高度坐標(biāo)x『《&時(shí)，表明路面存在障礙物，當(dāng)
前車輛必須繞行或剎車，否則，路面上的障礙物很有可能會(huì)造成車輛底盤的損 傷，甚至發(fā)生重大交通事故；當(dāng)計(jì)算獲得的空間點(diǎn)(X『4,Z^)的高度坐標(biāo)
^V》^時(shí)，表明路面存在深坑，當(dāng)前車輛必須繞行或剎車，否則，路面上的深
坑很有可能會(huì)造成車輛輪軸或底盤的損傷，甚至發(fā)生重大交通事故；
所述決策指令的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為8位字節(jié)，包括最高1位和最低7位，前者 表示障礙物或深坑，后者表示車前距離；如"01100100"表示"道路前方有障 礙物"而且距離車輛100m; "11010000"表示"道路前方有深坑"而且距離車輛 80m;決策指令輸出子模塊還會(huì)根據(jù)當(dāng)前車速與被測(cè)障礙物或者深坑的車前距離 計(jì)算并輸出用于控制車輛減速的電磁閥線圈和電動(dòng)剎車推桿線圈的控制信號(hào)， 如當(dāng)前車速為80km/h，而被測(cè)障礙物的車前距離為100m，因此用于控制車輛
減速的電磁閥線圈和電動(dòng)剎車推桿線圈的電壓值必須正好與加速度為 -8.89細(xì)//7的勻減速至停車所需要的時(shí)間9s對(duì)應(yīng)起來，才能正好使得車輛在障
礙物前停下來；當(dāng)?shù)缆非胺經(jīng)]有深坑或障礙物時(shí)，決策指令輸出子模塊無指令 信號(hào)向車速操控機(jī)構(gòu)和語(yǔ)音提示器輸出。
本發(fā)明第一、第二圖像輸入接口分別從左、右目攝像頭輸出接口接收?qǐng)D像 模擬信號(hào)后，將兩個(gè)圖像模擬信號(hào)分別送入第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端， 第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字圖像信號(hào)分別經(jīng)圖像處理模塊中的 圖像預(yù)處理子模塊的第一、第二輸入端口交由圖像預(yù)處理子模塊處理；車速信
7號(hào)輸入接口將車輛速度傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)圖像處理模塊中決策指令輸出子模
塊的第二輸入端口送入決策指令輸出子模塊；決策指令輸出子模塊根據(jù)其兩個(gè) 輸入端口所接收的信號(hào)進(jìn)行決策運(yùn)算。
所述車速操控機(jī)構(gòu)，包括輸入接口、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、電 磁閥和電動(dòng)剎車推桿。其中，輸入接口與第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口連接，第 一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口與功率放大器的輸入端口連接，功率放大器的輸出端 口同時(shí)與電磁閥線圈的兩個(gè)端點(diǎn)及電動(dòng)剎車推桿線圈的兩個(gè)端點(diǎn)相并接；
所述的電磁閥線圈套在電磁鐵芯的外面，電磁線圈受電時(shí)通過電磁鐵芯產(chǎn) 生磁力對(duì)閥門產(chǎn)生磁性吸力，隨著加在電磁線圈兩端點(diǎn)電壓信號(hào)的大小變化， 電磁鐵芯的磁性吸力同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，電磁鐵芯的磁性吸力作用于閥門、 拉動(dòng)閥門以改變閥門的開度，阻力彈簧是一種拉伸彈簧，閥門在電磁鐵芯磁性 吸力拉動(dòng)的同時(shí)，阻力彈簧也同時(shí)受到拉伸，因此產(chǎn)生一個(gè)與電磁鐵芯磁性吸 力相反的彈性力，當(dāng)電磁鐵芯磁性吸力和阻力彈簧彈力達(dá)到平衡時(shí)，閥門就被 停止拉動(dòng)，即閥門開度與加在電磁線圈兩端點(diǎn)電壓相對(duì)應(yīng)；
所述電動(dòng)剎車推桿，包括電剎車線圈與電磁推桿，電剎車線圈套裝在電 磁推桿的一端，電磁推桿的另一端與腳踏剎車桿杠機(jī)構(gòu)連接，當(dāng)電剎車線圈受 電時(shí)，電剎車線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)套裝在電剎車線圈內(nèi)的推桿產(chǎn)生軸向機(jī)械 推力，該軸向機(jī)械推力作用在腳踏剎車桿杠機(jī)構(gòu)的電動(dòng)推桿作力點(diǎn)上，通過桿 杠機(jī)構(gòu)起到與腳踏剎車同樣的效果使車輛自動(dòng)剎車。
所述車速操控機(jī)構(gòu)的工作原理是車輛正常行駛中，電磁閥處于全開狀態(tài)， 即開度為100%;當(dāng)本發(fā)明裝置識(shí)別出的道路存在深坑或者障礙物時(shí)，電磁闊線 圈在輸入電壓信號(hào)的作用下，電磁鐵產(chǎn)生相應(yīng)磁力拉動(dòng)閥門減小其原有開度， 因此減小了燃料的流量，迫使車輛降速；同時(shí)，電動(dòng)剎車推桿線圈也在該輸入 電壓信號(hào)的作用下，對(duì)推桿產(chǎn)生軸向推力通過桿杠機(jī)構(gòu)的力矩傳遞帶動(dòng)腳剎車 迫使車輛逐漸減速并最終停止下來。
所述語(yǔ)音提示器，包括輸入接口、譯碼器、數(shù)字語(yǔ)音模塊、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換 器、功率放大模塊、揚(yáng)聲器；其中輸入接口的輸出端與譯碼器的輸入端口連 接，譯碼器的輸出端口與數(shù)字語(yǔ)音模塊的輸入端口連接，數(shù)字語(yǔ)音模塊的輸出 端口與第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口連接，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口與功率放 大模塊的輸入端口連接，功率放大模塊的輸出端口與揚(yáng)聲器的輸入端口連接。當(dāng)語(yǔ)音提示器的輸入接口接收到控制指令后，經(jīng)過譯碼器的解釋，鏈接數(shù)字語(yǔ) 音模塊中的相關(guān)語(yǔ)音單元，將鏈接后的語(yǔ)音單元序列依次輸至第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音模擬信號(hào)，再將語(yǔ)音模擬信號(hào)輸至功率放大模塊經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng) 揚(yáng)聲器發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音，如控制指令"01100100"輸出至語(yǔ)音提示器時(shí)，語(yǔ) 音提示器就會(huì)實(shí)時(shí)地向駕駛員警示"道路前方有障礙物，而且距離車輛100m"。
本發(fā)明設(shè)置于車輛上的雙目針孔攝像頭采集車輛前方道路的景物圖像，左、 右目針孔攝像頭將各自采集到的車輛前方道路的景物圖像模擬信號(hào)分別由各自
的輸出接口經(jīng)視頻電纜輸送至信號(hào)處理器；
信號(hào)處理器對(duì)雙目針孔攝像頭采集到的兩幅圖像實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，在圖像上 識(shí)別出當(dāng)前車輛前方是否存在深坑或障礙物，并將識(shí)別結(jié)果由其輸出接口輸出 控制指令；在控制指令的作用下，通過車速操控機(jī)構(gòu)自動(dòng)使車輛減速并能夠準(zhǔn) 確停止在深坑或障礙物之前。同時(shí)，警示駕駛員注意前方路況，使得駕駛員能 夠?qū)崟r(shí)了解路面情況，避免因?yàn)榈缆氛系K物或深坑的出現(xiàn)而釀成交通事故。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果在保障車輛行駛安全方面進(jìn)一 步提高自動(dòng)化和智能化水平，具體表現(xiàn)，第一、能夠?qū)β访鏍顩r進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)， 一旦發(fā)現(xiàn)深坑或障礙物，系統(tǒng)就會(huì)立即發(fā)出控制指令，警示駕駛員注意前方路 況，并自動(dòng)使車輛減速，確保了行車安全；第二、能夠明顯降低車輛追尾、相 撞等道路交通事故的發(fā)生率；第三、同時(shí)具有對(duì)前方突然出現(xiàn)的行人或車輛進(jìn) 行避讓的功能。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中一對(duì)針孔攝像頭在汽車上的設(shè)置位置結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明信號(hào)處理器結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明圖像處理程序模塊結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明的車速操控機(jī)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明語(yǔ)音提示器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方 案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不 限于下述的實(shí)施例。
9如圖1、 2所示，本實(shí)施例包括左目攝像頭1、右目攝像頭2、信號(hào)處理 器3、車速操控機(jī)構(gòu)4、語(yǔ)音提示器5。其中左目攝像頭1設(shè)置在車輛左前方 遠(yuǎn)視燈內(nèi)側(cè)，右目攝像頭2設(shè)置在車輛右前方遠(yuǎn)視燈內(nèi)側(cè)。左、右目攝像頭l、
2的輸出接口分別與信號(hào)處理器3的第一、二圖像輸入接口相連，信號(hào)處理器3 的輸出接口與車速操控機(jī)構(gòu)4的輸入接口和語(yǔ)音提示器5的輸入接口并行連接。 如圖3、 4所示，所述信號(hào)處理器3，包括第一圖像輸入接口 6、第二圖 像輸入接口7、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊9、圖像處理模塊IO、
車速信號(hào)輸入接口ll、輸出接口12;其中第一圖像輸入接口 6的輸入端經(jīng)視
頻電纜與左目攝像頭1的輸出接口相連，第二圖像輸入接口 7的輸入端經(jīng)視頻 電纜與右目攝像頭2的輸出接口相連，兩個(gè)圖像輸入接口 6和7的輸出端分別 與第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8和9的輸入端連接，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8的輸出 端口與圖像處理模塊10中圖像預(yù)處理子模塊13的第一輸入端口連接，第二模 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊9的輸出端口與圖像處理模塊10中圖像預(yù)處理子模塊13的第二輸 入端口連接;車速信號(hào)輸入接口 11的輸入端與車輛速度傳感器的輸出接口連接， 車速信號(hào)輸入接口 11的輸出端與圖像處理程序模塊10中決策指令輸出子模塊 16的第二輸入端口連接；圖像處理模塊10的輸出端口即信號(hào)處理器3的輸出接 □。
如圖4所示，所述圖像處理模塊10，是信號(hào)處理器3中的核心技術(shù)模塊， 包括圖像預(yù)處理模塊13、公共角點(diǎn)搜尋模塊14、物體高度識(shí)別模塊15和決 策指令輸出子模塊16，其中圖像預(yù)處理模塊13的第一、二輸入端口分別與第 一、二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8、 9的輸出端口連接，圖像預(yù)處理模塊13的輸出端口與 公共角點(diǎn)搜尋模塊14的輸入端口連接，公共角點(diǎn)搜尋模塊14的輸出端口與物 體高度識(shí)別模塊15的輸入端口連接，物體高度識(shí)別模塊15的輸出端口與決策 指令輸出子模塊16的第一輸入端口連接，決策指令輸出子模塊16的第二輸入 端口與車速信號(hào)輸入接口 11的輸出端連接，決策指令輸出子模塊16的輸出端 口即圖像處理模塊10的輸出端口，亦即信號(hào)處理器3的輸出接口。
如圖5所示，所述車速操控機(jī)構(gòu)4，包括輸入接口 17、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器 18、功率放大器19、電磁閥20和電動(dòng)剎車推桿21。其中，輸入接口17的輸入 端口與信號(hào)處理器3的輸出接口連接，輸入接口 17的輸出端口與數(shù)模轉(zhuǎn)換器18 的輸入端口連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器18的輸出端口與功率放大器19的輸入端口連接，功率放大器19的輸出端口同時(shí)與電磁閥20線圈21的兩個(gè)端點(diǎn)及電動(dòng)剎車推桿 21線圈的兩個(gè)端點(diǎn)相并接；所述電磁閥20由電磁線圈22、電磁鐵芯23、閥門 24、阻力彈簧25和閥體26四部分組成，電磁線圈22套在電磁鐵芯23的外面， 電磁線圈22受電時(shí)通過電磁鐵芯23產(chǎn)生磁力對(duì)閥門24產(chǎn)生磁性吸力，隨著加 在線圈22兩端點(diǎn)電壓的大小變化，電磁鐵芯23的磁性吸力同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的變 化，電磁鐵芯23的磁性吸力作用于閥門24、拉動(dòng)閥門24以改變閥門24的開度， 阻力彈簧25是一種拉伸彈簧，閥門24在電磁鐵芯23磁性吸力拉動(dòng)的同時(shí)，阻 力彈簧25也同時(shí)受到拉伸，因此產(chǎn)生一個(gè)與電磁鐵芯23磁性吸力相反的彈性 力，當(dāng)電磁鐵芯23磁性吸力和阻力彈簧25彈力達(dá)到平衡時(shí)，閥門24就被停止 拉動(dòng)，即停止在與加在電磁線圈22兩端點(diǎn)電壓相對(duì)應(yīng)的一個(gè)閥門24開度；所 述電動(dòng)剎車推桿21，包括電剎車線圈與電磁推桿，電剎車線圈套裝在電磁推 桿的一端，電磁推桿的另一端與腳踏剎車桿杠機(jī)構(gòu)連接，當(dāng)電剎車線圈受電時(shí)， 電剎車線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)套裝在電剎車線圈內(nèi)的推桿產(chǎn)生軸向機(jī)械推力， 該軸向機(jī)械推力作用在腳踏剎車桿杠機(jī)構(gòu)的電動(dòng)推桿的作力點(diǎn)上，通過桿杠機(jī) 構(gòu)起到與腳踏剎車同樣的效果使車輛自動(dòng)剎車。
如圖6所示，所述語(yǔ)音提示器5，包括輸入接口 27、譯碼器28、數(shù)字語(yǔ) 音模塊29、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器30、功率放大模塊31、揚(yáng)聲器32;其中輸入接 口 27與信號(hào)處理器3的輸出接口 12連接，用以接收來自圖像處理模塊10的控 制指令；輸入接口27的輸出端與譯碼器28的輸入端口連接，譯碼器28的輸出 端口與數(shù)字語(yǔ)音模塊29的輸入端口連接，數(shù)字語(yǔ)音模塊29的輸出端口與第二 數(shù)模轉(zhuǎn)換器30的輸入端口連接，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器30的輸出端口與功率放大模 塊31的輸入端口連接，功率放大模塊31的輸出端口與揚(yáng)聲器32的輸入端口連 接。當(dāng)語(yǔ)音提示器5的輸入接口 27接收到控制指令后，經(jīng)過譯碼器28的解釋， 鏈接數(shù)字語(yǔ)音模塊29中的相關(guān)語(yǔ)音單元，將鏈接后的語(yǔ)音單元序列依次輸至第 二數(shù)模轉(zhuǎn)換器30轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音模擬信號(hào)，再將語(yǔ)音模擬信號(hào)輸至功率放大模塊31 ， 經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器32發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音提示。 實(shí)施例
車輛裝配本發(fā)明的完整裝置并完成雙目攝像頭參數(shù)標(biāo)定，車輛啟動(dòng)，本發(fā) 明裝置即進(jìn)入工作狀態(tài)；
設(shè)置于車輛上的雙目針孔攝像頭采集車輛前方道路的景物圖像，左、右目針孔攝像頭將各自采集到的車輛前方道路的景物圖像模擬信號(hào)分別由各自的輸
出接口經(jīng)視頻電纜輸送至信號(hào)處理器；
信號(hào)處理器對(duì)雙目針孔攝像頭采集到的兩幅圖像實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，在圖像上
識(shí)別出當(dāng)前車輛前方是否存在深坑或障礙物，并將識(shí)別結(jié)果由其輸出接口輸出
控制指令；在控制指令的作用下，通過車速操控機(jī)構(gòu)自動(dòng)使車輛減速并能夠準(zhǔn)
確停止在深坑或障礙物之前。
本實(shí)施例中，車輛距離前方障礙物100w、當(dāng)前車速為80細(xì)/7 時(shí)，車輛會(huì)自
動(dòng)以加速度-2.47m/s2對(duì)車輛進(jìn)行減速，因此確保了車輛在9s之內(nèi)正好在深坑 或障礙物之前停止下來；同時(shí)，駕駛員被警示注意前方路況，使得駕駛員能夠 實(shí)時(shí)了解路面情況，避免因?yàn)榈缆氛系K物或深坑的出現(xiàn)而釀成交通事故。實(shí)施 結(jié)果證實(shí)本實(shí)施例對(duì)高出地面O. lm的障礙物識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到99X，對(duì)低于地 面0. 05m的凹坑識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到96%以上。
本實(shí)施例所述的雙目攝像頭參數(shù)標(biāo)定，包括攝像頭的內(nèi)、外參數(shù)標(biāo)定； 計(jì)算機(jī)視感檢測(cè)技術(shù)是從攝像頭獲取的圖像出發(fā)，計(jì)算空間中物體的幾何信息， 從而識(shí)別、理解或重構(gòu)空間物體，而空間物體的幾何信息是由攝像頭成像的幾 何模型參數(shù)和攝像頭所處的位置參數(shù)所決定的，在大多數(shù)條件下這些參數(shù)必須 通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得到，這個(gè)過程稱為標(biāo)定過程；
本實(shí)施例在保障車輛行駛安全方面進(jìn)一步提高自動(dòng)化和智能化水平，具體表 現(xiàn)，第一、能夠?qū)β访鏍顩r進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)， 一旦發(fā)現(xiàn)深坑或障礙物，系統(tǒng)就會(huì) 立即發(fā)出控制指令，警示駕駛員注意前方路況，并自動(dòng)使車輛減速，確保了行 車安全；第二、能夠明顯降低車輛追尾、相撞等道路交通事故的發(fā)生率；第三、 同時(shí)具有對(duì)前方突然出現(xiàn)的行人或車輛進(jìn)行避讓的功能。
權(quán)利要求
1、一種自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置，其特征在于，包括雙目針孔攝像頭、信號(hào)處理器、車速操控機(jī)構(gòu)和語(yǔ)音提示器，其中一目針孔攝像頭設(shè)置于車輛左前方遠(yuǎn)視燈內(nèi)側(cè)，稱為左目攝像頭，另一目針孔攝像頭設(shè)置于車輛右前方遠(yuǎn)視燈內(nèi)側(cè)，稱為右目攝像頭；雙目針孔攝像頭的輸出接口分別與信號(hào)處理器的兩個(gè)輸入接口相連，信號(hào)處理器的輸出接口與車速操控機(jī)構(gòu)的輸入接口和語(yǔ)音提示器的輸入接口并行連接；所述信號(hào)處理器，包括第一圖像輸入接口、第二圖像輸入接口、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、圖像處理模塊、車速信號(hào)輸入接口、輸出接口，其中第一圖像輸入接口經(jīng)視頻電纜與左目攝像頭輸出接口相連，第二圖像輸入接口經(jīng)視頻電纜與右目攝像頭輸出接口相連，第一、第二圖像輸入接口的輸出端分別與第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口分別與圖像處理模塊的兩個(gè)輸入端口并行連接；車速信號(hào)輸入接口的輸入端與車輛速度傳感器的輸出接口連接，車速信號(hào)輸入接口的輸出端與圖像處理模塊的輸入端口連接；第一、第二圖像輸入接口分別從左、右目攝像頭輸出接口接收?qǐng)D像模擬信號(hào)后，將兩個(gè)圖像模擬信號(hào)分別送入第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，第一、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字圖像信號(hào)發(fā)送給圖像處理模塊；車速信號(hào)輸入接口將車輛速度傳感器的輸出信號(hào)傳送給圖像處理模塊；決策指令輸出子模塊根據(jù)其兩個(gè)輸入端口所接收的信號(hào)進(jìn)行決策運(yùn)算。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置，其 特征是，所述雙目針孔攝像頭，每個(gè)針孔攝像頭的內(nèi)核為場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體圖像傳 感芯片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置，其 特征是，所述圖像處理模塊，包括圖像預(yù)處理子模塊、公共角點(diǎn)搜尋子模塊、 物體高度識(shí)別子模塊和決策指令輸出子模塊，其中圖像預(yù)處理子模塊的第一、 二輸入端口分別與第一、二模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊的輸出端口連接，圖像預(yù)處理子模 塊的輸出端口與公共角點(diǎn)搜尋子模塊的輸入端口連接，公共角點(diǎn)搜尋子模塊的 輸出端口與物體高度識(shí)別子模塊的輸入端口連接，物體高度識(shí)別子模塊的輸出端口與決策指令輸出子模塊的第一輸入端口連接，決策指令輸出子模塊的第二 輸入端口與車速信號(hào)輸入接口的輸出端連接；所述圖像預(yù)處理模塊，對(duì)接收的左、右目針孔攝像頭傳輸?shù)牡缆肪拔飯D像 進(jìn)行預(yù)處理后，傳輸給公共角點(diǎn)搜尋子模塊；所述公共角點(diǎn)搜尋子模塊，對(duì)兩幅數(shù)字圖像中的公共角點(diǎn)進(jìn)行搜尋與匹配， 并將公共角點(diǎn)的像素坐標(biāo)參數(shù)輸送至物體高度識(shí)別子模塊；所述物體高度識(shí)別子模塊，根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型將公共角點(diǎn)的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換為空間三維坐標(biāo)，并將該空間三維坐標(biāo)參數(shù)輸送至決策指令輸出子模塊；所述決策指令輸出子模塊，根據(jù)角點(diǎn)空間三維坐標(biāo)參數(shù)判定是否存在道路 深坑或者障礙物，如果是，則根據(jù)車輛速度值做出車輛減速或剎車的決策判斷。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置，其 特征是，所述車速操控機(jī)構(gòu)，包括輸入接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、電 磁閥和電動(dòng)剎車推桿，其中，輸入接口的輸出端口與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口連 接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口與功率放大器的輸入端口連接，功率放大器的輸出 端口同時(shí)與電磁閥線圈的兩個(gè)端點(diǎn)及電動(dòng)剎車推桿線圈的兩個(gè)端點(diǎn)并行連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置，其 特征是，所述電磁閥，閥門開度與加在電磁閥線圈兩端點(diǎn)電壓相對(duì)應(yīng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置，其 特征是，所述電動(dòng)剎車推桿包括電剎車線圈與電磁推桿，電剎車線圈套裝在 電磁推桿的一端，電磁推桿的另一端與腳踏剎車桿杠機(jī)構(gòu)連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置，其 特征是，所述語(yǔ)音提示器，包括輸入接口、譯碼器、數(shù)字語(yǔ)音模塊、數(shù)模轉(zhuǎn) 換模塊、功率放大模塊、揚(yáng)聲器；其中輸入接口的輸出端與譯碼器的輸入端口連接，譯碼器的輸出端口與數(shù)字語(yǔ)音模塊的輸入端口連接，數(shù)字語(yǔ)音模塊的 輸出端口與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入端口連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口與功率放 大模塊的輸入端口連接，功率放大模塊的輸出端口與揚(yáng)聲器的輸入端口連接； 語(yǔ)音提示器的輸入接口接收到控制指令后，經(jīng)過譯碼器的解釋，鏈接數(shù)字語(yǔ)音 模塊中的相關(guān)語(yǔ)音單元，將鏈接后的語(yǔ)音單元序列依次輸至數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換 為語(yǔ)音模擬信號(hào)，再將語(yǔ)音模擬信號(hào)輸至功率放大模塊經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲 器發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音。
全文摘要
一種車輛智能化技術(shù)領(lǐng)域的自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能裝置，包括雙目針孔攝像頭、信號(hào)處理器、車速操控機(jī)構(gòu)、語(yǔ)音提示器；雙目針孔攝像頭的輸出接口分別與信號(hào)處理器的兩個(gè)圖像輸入接口相連，信號(hào)處理器的輸出接口與車速操控機(jī)構(gòu)的輸入接口和語(yǔ)音提示器的輸入接口并行連接。雙目針孔攝像將各自采集到道路景物圖像模擬信號(hào)輸送至信號(hào)處理器；信號(hào)處理器對(duì)兩幅圖像實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，識(shí)別出當(dāng)前車輛前方是否存在深坑或障礙物，并將識(shí)別結(jié)果由控制指令輸出到車速操控機(jī)構(gòu)和語(yǔ)音提示器。本發(fā)明一旦發(fā)現(xiàn)深坑或障礙物，系統(tǒng)就會(huì)立即發(fā)出控制指令，自動(dòng)使車輛減速，確保了行車安全；能夠明顯降低車輛追尾、相撞等道路交通事故的發(fā)生率。
文檔編號(hào)B60W30/095GK101549691SQ20091004988
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者張秀彬, 李國(guó)芳, 焦東升, 賀 王, 董長(zhǎng)城 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)