本發(fā)明涉及計算機視覺和慣性導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及到一種汽車防追尾方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活條件的不斷提高，汽車逐步走進千家萬戶，給人們出行帶來極大的方便。但隨著汽車普有量不斷增多，給交通帶來的壓力也隨之而增大，駕駛員為了爭取時間常會加大油門駕駛，以致汽車追尾的情況時有發(fā)生。
為了判斷是否存在追尾隱患，現(xiàn)有的技術(shù)利用安裝在汽車上的攝像頭提供的圖像信息進行檢測，從而給出告警信息。
例如，在專利文獻(cn106080381a一種基于圖像識別檢測的汽車防追尾的預(yù)警系統(tǒng))中，記載有通過使用圖像處理技術(shù)檢測是否存在汽車追尾隱患從而發(fā)出告警信息的方法。在該文獻中，通過圖像拍攝模塊獲取汽車尾部圖像信息，圖像識別模塊識別圖像中的信息；然后通過控制模塊提取汽車can總線數(shù)據(jù)綜合前兩個模塊的信息處理結(jié)果判斷是否存在追尾隱患，最后通過預(yù)警模塊發(fā)出預(yù)警信息。
但是，該專利文獻采用的基于圖像識別技術(shù)實現(xiàn)的汽車防追尾的預(yù)警系統(tǒng)過于簡單，未能充分利用圖像提供的大量信息，例如，并沒有通過相關(guān)技術(shù)獲得圖像中檢測到的汽車在現(xiàn)實物理空間中的距離信息。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可靠性和準確性高、告警發(fā)出速度快的汽車防追尾方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：包括以下步驟：
(1)標(biāo)定攝像頭；
(2)對相機中的圖像作圖像識別，識別圖像中汽車；
(3)通過系統(tǒng)函數(shù)time()調(diào)取獲取該幀圖像時的時間，求取圖像中前后兩車之間的距離；
(4)重復(fù)步驟(2)-(3)，通過計算獲得連續(xù)兩幀圖像之間的時間間隔t＝difftime(tq+1,tq)以及連續(xù)兩幀圖像中每幀圖像前后兩車之間的距離dq、dq+1，求取前后兩車當(dāng)前的相對速度vt；
(5)從汽車的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中獲取汽車當(dāng)前加速度a和當(dāng)前行駛速度vc，并通過當(dāng)前行駛速度求取兩車該保持的安全距離ds；
(6)若第二幀圖像車距dq+1小于安全距離ds，則進入步驟(6)，否則進入下一幀圖像處理；
(7)綜合前后兩車的相對速度vt、汽車當(dāng)前加速度a、當(dāng)前速度下應(yīng)保持的安全距離ds和第二幀圖像車距dq+1即當(dāng)前兩車測得的距離dq+1判斷是否存在追尾事故發(fā)生的安全隱患，并及時持續(xù)地發(fā)出警告；
(8)重復(fù)步驟(2)-(7)直到汽車停止。
進一步地，所述標(biāo)定攝像頭包括以下步驟：
(1用安裝在汽車中的攝像頭拍攝多張含有多個角點的棋盤圖；
(2使用opencv中的api對攝像頭進行標(biāo)定獲得攝像頭的內(nèi)參；
(3調(diào)整攝像頭，記錄此時攝像頭的俯仰角α，偏航角β、高度h、圖像像素點到世界坐標(biāo)的變換矩陣
(4測量攝像頭到汽車前沿的距離l。
進一步地，所述內(nèi)參包括fx、fy、cx和cy，其中，fx為每個像素在相機坐標(biāo)系中橫向的物理長度；fy為每個像素在相機坐標(biāo)系中縱向的物理長度；cx和cy為主點坐標(biāo)。
進一步地，所述變換矩陣
其中，c1＝cos(α)，c2＝cos(β)，s1＝sin(α),s2＝sin(β)。
進一步地，所述步驟(3)圖像中前后兩車之間的距離通過以下步驟求?。赫页鰣D像中汽車兩個后輪與地面接觸處的兩個中點a和b，求出該a和b之間的中點c(u,v)，并對中點c(u,v)做逆透視變換還原為世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)g(x,y,h,1)，從而求得兩車的距離y-l。
進一步地，所述安全距離ds的求解公式為
進一步地，所述判斷是否存在追尾隱患的步驟如下：
1)若a＞0和vt＜0；則發(fā)出存在嚴重追尾隱患警告；
2)若a＞0和vt≥0；則發(fā)出存在追尾隱患；
3)若a≤0和vt＜0；則發(fā)出存在追尾隱患；
4)若a≤0和vt≥0；則兩車距離逐漸拉開，不發(fā)出追尾警告。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案的原理以及相應(yīng)的有益效果如下：
1.對圖像的處理除了識別圖像中的汽車外，利用逆透視變換的方法求取兩車的距離，充分地利用圖像中的信息，大大提高測距的準確性。
2.依據(jù)前面的汽車在真實地物理空間中的位置信息、兩車的相對加速度、以及當(dāng)前行駛速度下該保持的安全距離綜合判斷是否存在追尾隱患，使發(fā)出的告警信息具有較高可靠性。
3.每幀圖像求取兩車距離時只用到一個點做逆透視變換，運算量小，運算速度快，使告警信息更快提示出來，讓駕駛員有充足的時間作反應(yīng)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的軟件算法流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：
參見附圖1所示，本實施例所述的一種汽車防追尾方法，包括以下步驟：
(1)標(biāo)定攝像頭；
(1用安裝在汽車中的攝像頭拍攝多張含有多個角點的棋盤圖；
(2使用opencv(一個基于bsd許可(開源)發(fā)行的跨平臺計算機視覺庫)中的api對攝像頭進行標(biāo)定獲得攝像頭的內(nèi)參fx、fy、cx和cy，其中，fx為每個像素在相機坐標(biāo)系中橫向的物理長度；fy為每個像素在相機坐標(biāo)系中縱向的物理長度；cx和cy為主點坐標(biāo)；
(3調(diào)整攝像頭，記錄此時攝像頭的俯仰角α，偏航角β、高度h、圖像像素點到世界坐標(biāo)的變換矩陣
其中，c1＝cos(α)，c2＝cos(β)，s1＝sin(α),s2＝sin(β)；
(4測量攝像頭到汽車前沿的距離l；
(2)對相機中的圖像作圖像識別，識別圖像中汽車，通過系統(tǒng)函數(shù)time()調(diào)取獲取該幀圖像時的時間tq；
(3)從圖像的汽車中提取兩個點的坐標(biāo)，分別為汽車尾部左右兩個車輪與地面接觸的中點a和b；
(4)求取a和b的中點c(u,v)；
(5)使用計算機視覺的逆透視變換計算c(u,v)在世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)g(x,y,h,1)；
(6)計算兩車的距離dq＝y(tǒng)-l；
(7)重復(fù)步驟(2)-(6)對下一幀圖像做重復(fù)操作獲得該幀圖像測得的兩車距離dq+1以及獲取該幀圖像時的時間tq+1；
(8)通過計算獲得連續(xù)兩幀圖像之間的時間間隔t＝difftime(tq+1,tq)以及連續(xù)兩幀圖像中每幀圖像前后兩車之間的距離dq、dq+1，計算此時兩車的相對速度vt＝(dq+1-dq)/t；
(9)從加速度計中獲取當(dāng)前加速度a；
(10)獲取當(dāng)前汽車的當(dāng)前速度vc；
(11)求取當(dāng)前速度下前后兩車應(yīng)該保持的安全距離ds；
(12)若dq+1＜ds，則進行步驟(13)，否則進入步驟(14)；
(13)綜合加速度a、安全距離ds、兩車相對速度vt和當(dāng)前測得的兩側(cè)距離dq+1做如下判斷是否存在追尾隱患：
1)若a＞0和vt＜0；則發(fā)出存在嚴重追尾隱患警告；
2)若a＞0和vt≥0；則發(fā)出存在追尾隱患；
3)若a≤0和vt＜0；則發(fā)出存在追尾隱患；
4)若a≤0和vt≥0；則兩車距離逐漸拉開，不發(fā)出追尾警告；
(14)進入下一幀圖像處理；
(15)重復(fù)步驟(2)-(14)直到汽車停止。
本實施例對圖像的處理除了識別圖像中的汽車外，利用逆透視變換的方法求取兩車的距離，充分地利用圖像中的信息，大大提高測距的準確性。
另外，本實施例依據(jù)前面的汽車在真實地物理空間中的位置信息、兩車的相對加速度、以及當(dāng)前行駛速度下該保持的安全距離綜合判斷是否存在追尾隱患，使發(fā)出的告警信息具有較高可靠性。
最后，本實施例中每幀圖像求取兩車距離時只用到一個點做逆透視變換，運算量小，運算速度快，使告警信息更快提示出來，讓駕駛員有充足的時間作反應(yīng)。
以上所述之實施例子只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。