一種基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置的製作方法

2023-09-14 05:13:50 2

專利名稱：一種基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置及其工作方法，屬於汽車主 動安全領域。
技術背景車道線檢測和障礙物檢測是實現智能車輛輔助駕駛和自主避障的前提，主要的傳 感手段有雷達，雷射等主動傳感器和基於視覺的被動傳感器。雷達和雷射檢測效果好，測距 準確，但不能檢測車道線，並且由於價格等原因尚未實現推廣。而視覺是人類觀察和認識世 界的重要方式，駕駛員在駕駛車輛過程中所需信息的90%來自視覺。視覺圖像傳感器具有 較高的性價比，在很多場合得到了應用，如車道線識別，路標識別等，並且作為被動式傳感 器，對環境幾乎沒有不利的影響。目前研究車輛輔助駕駛系統的國內外企業或者科研機構很多，但功能單一，成本 高，不能同時實現車道線檢測與障礙物檢測，如寶馬公司的車道偏離報警系統；奔馳的夜視 系統；沃爾沃的輔助換道系統等，一般運用了雷達，紅外等傳感器，系統成本比較高，難以實 現市場推廣。綜合市場上存在的輔助駕駛方法與裝置，利用圖像處理技術和嵌入式系統，設計 一種低成本的圖像處理與顯示系統，給予駕駛員有關車道線與障礙物的信息，從而實現輔 助駕駛以及智能導航的目的。
發明內容發明目的本實用新型的目的就是在前人研究的輔助駕駛方法與裝置的基礎上， 克服其成本高，功能單一等缺點，設計一種具有良好的移動性能、較強的車輛適應性、效果 可靠、重量較輕的圖像輔助駕駛裝置。技術方案本實用新型的技術解決方案是這樣實現的—種基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置，包括機箱和內部裝置，所述內部裝置包括 圖像傳感器、電源、液晶驅動板及液晶屏、觸控螢幕、觸控螢幕驅動板、嵌入式處理系統，其中電 源分別輸出電源至嵌入式處理系統、液晶驅動板，圖像傳感器與嵌入式處理系統的輸入端 連接，嵌入式處理系統的第一輸出端依次連接液晶驅動板、液晶屏，嵌入式處理系統的第二 輸出端依次連接觸控螢幕驅動板、觸控螢幕。本實用新型的基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置在所述機箱的一側設置有用於對 所述內部裝置進行散熱的風扇，電源給風扇供電。本實用新型的基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置的內部裝置還包括擴展設備與嵌 入式處理系統相連接，擴展設備為一塊PCB電路板，該PCB電路板包括外部電源接入口、嵌 入式處理系統電源埠、顯示系統電源埠、冷卻風扇電源埠、顯示系統轉接信號埠、 顯示系統控制信號埠、電路保護電容以及通訊埠。有益效果[0011]與現有技術相比，本實用新型提供的輔助駕駛裝置以性價比較高的圖像傳感器作 為圖像傳感器，安裝簡單，對車體無破壞，並且可以實現觸控螢幕的操控；內置電源設計可以 提高系統的移動性能；外置電源可以使用車載的電子點菸器。算法部分採用了傳統的灰度 變換，邊緣檢測，興趣區域提取，曲線擬合等，計算量小，實時性好。因此，安裝該系統的車輛 能夠在複雜的道路環境下給予駕駛員危險提示，並可以給予無人駕駛系統環境信息。

圖1是本實用新型實施例的硬體結構框架圖。圖2是圖1所示的安裝層次示意圖。圖3是圖1所示的軟體系統示意圖。圖4是圖3所述的車道線檢測方法示意圖。圖5是圖3所述的障礙物檢測方法示意圖。圖中標號名稱1.圖像傳感器，2.風扇，3.電源系統，4.液晶驅動板，5.液晶屏，6.觸控螢幕，7.觸 摸屏驅動板，8.嵌入式處理系統，9.擴展設備。
具體實施方式
結合圖1 圖3所示，本實用新型一種基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置及其工作 方法硬體結構如下一種基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置，由圖像採集系統、圖像處理系統、圖像顯示 系統等組成，其中圖像傳感器通過吸盤固定在車輛內部擋風玻璃上，或者將圖像傳感器固 定在車內頂部，採集前方道路信息，輔助駕駛系統機箱放置在駕駛員前方的儀表臺上，兩者 通過數據線連接。圖像傳感器通過一塊半剛性金屬角鐵與吸盤固定在一起，可以通過調節 角鐵的角度來改變圖像傳感器的俯仰角。嵌入式處理系統與電源系統固定在所述的機箱 內，液晶驅動板及液晶屏粘接在一起、整體通過螺栓連接在機箱上，所述的相關電源接口以及通訊接口集成在PCB電路板上，電源開關固定在機箱上。上述的輔助駕駛裝置構成為以機箱為載體，內部電源與嵌入式處理系統固定在 機箱上，其上端連接電路板，電路板上端通過螺栓固定顯示系統，觸控螢幕粘結在顯示屏上， 機箱預留下通訊接口，電源接口，開關接口，散熱風扇口，以及一系列的散熱口。上述的電路板包括開關埠，輸入電源埠，以及嵌入式處理系統，顯示系統，散 熱系統的電源埠，以及與它們相對應的電路保護電容，顯示系統需要的信號埠與顯示 控制埠，以及觸控螢幕驅動板用螺栓固定在該電路板上。相關的通訊埠固定在電路板上， 可以實現與外接設備的通訊。圖像傳感器採集到的圖像存儲在緩存空間，通過軟體讀取緩存空間的圖片幀，然 後通過車道線檢測和障礙物檢測，在原圖上標記出來，顯示到液晶屏上。圖像傳感器通過吸盤固定在擋風玻璃上，處理系統與顯示系統放置在儀錶盤上， 圖像傳感器採集車輛前方的道路圖像，通過數據線傳輸到存儲單元，用圖像軟體讀取緩存， 進行圖像處理，處理結束後將結果顯示在液晶屏上，繼續讀取下一幀。電源系統有兩部分組成，內置鋰電池和外置電源，外置電源可以接點菸器電源，通過三相開關的切換，實現不同環境下的使用。系統自上而下分為4層，第一層為觸摸板和液晶屏部分，四線電阻式觸摸板粘貼 在液晶屏的表面，通過四點定位來對觸摸板進行觸點校準。第二層為液晶屏和觸摸板的驅 動電路板，第三層為圖3所示的電路板，集成了相關電源埠與通訊埠，第四層為嵌入式 CPU系統以及電源系統，固定在盒子上，同時在盒子的左端有一個冷卻風扇，從電路板供電， 給系統冷卻。工作原理如下A、初始化程序，採用圖像傳感器進行圖像採集；將採集到的圖像信息緩存在嵌入 式處理系統的存儲器中；B、嵌入式處理系統讀取步驟A所述圖像信息的單幀圖片；C、嵌入式處理系統步驟B所述圖像信息進行灰度變換，將該圖像信息轉換成灰度 圖像；D、嵌入式處理系統進行車道線檢測、障礙物檢測處理，提取出車道線與障礙物信 息；E、在步驟B中讀取的圖像上標示出步驟D提取出的車道線及障礙物信息，一起在 液晶屏上顯示出來，給予駕駛員提示，然後讀取下一幀圖像並進行處理。步驟D中所述車道線檢測的方法具體為F、對步驟B所述轉換後灰度圖像進行邊緣檢測；G、設計一套3*3的模板，根據線段的方向性分別對左車道及右車道的灰度圖像進 行模板匹配；H、對G步驟匹配後的圖像進行Hough變換、濾波操作，濾除部分短線段；I、進行點的聚類處理，連接長線段，檢測出車道線信息，繼續進行下一幀圖像的處理。步驟D中所述障礙物檢測的方法具體為J、對步驟B所述轉換後灰度圖像進行邊緣檢測；K、根據圖像中的實際目標位置選擇感興趣區域；L、根據道路背景與車底陰影在灰度圖象中的灰度區別，選擇合適的灰度閾值，在 感興趣區域內進行圖像分割；車底陰影部分形成連通域，與圖像的其餘部分有明顯的邊界 差別，由此認為該連通域即為檢測到的車底陰影，標出水平線段；M、利用車輛尾部的圖像輪廓和灰度信息的垂直對稱性，在感興趣區域內檢測到車 輛的對稱軸，結合步驟L的結果，確定障礙物目標的位置；N、讀入下一幀圖像信息，根據上一幀檢測到的目標位置，利用均值平移算法進行 目標跟蹤；0、每隔一定的幀數以後，重新對當前圖像中的障礙物進行檢測，再進行目標跟蹤。
權利要求一種基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置，包括機箱和內部裝置，其特徵在於所述內部裝置包括圖像傳感器(1)、電源(3)、液晶驅動板(4)及液晶屏(5)、觸控螢幕(6)、觸控螢幕驅動板(7)、嵌入式處理系統(8)，其中電源(3)分別輸出電源至嵌入式處理系統(8)、液晶驅動板(4)，圖像傳感器(1)與嵌入式處理系統(8)的輸入端連接，嵌入式處理系統(8)的第一輸出端依次連接液晶驅動板(4)、液晶屏(5)，嵌入式處理系統(8)的第二輸出端依次連接觸控螢幕驅動板(7)、觸控螢幕(6)。
2.根據權利要求1所述的基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置，其特徵在於在所述機箱 的一側設置有用於對所述內部裝置進行散熱的風扇(2)，電源(3)給風扇(2)供電。
3.根據權利要求1所述的基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置，其特徵在於所述內部裝 置還包括擴展設備(9)與嵌入式處理系統(8)相連接，擴展設備(9)為一塊PCB電路板，該 PCB電路板包括外部電源接入口、嵌入式處理系統電源埠、顯示系統電源埠、冷卻風扇 電源埠、顯示系統轉接信號埠、顯示系統控制信號埠、電路保護電容以及通訊埠。
專利摘要本實用新型公開了一種基於圖像傳感器的輔助駕駛裝置，屬於汽車主動安全領域。本實用新型由圖像傳感器(1)、風扇(2)、電源(3)、液晶驅動板(4)及液晶屏(5)、觸控螢幕(6)及觸控螢幕驅動板(7)、嵌入式處理系統(8)、擴展設備(9)組成；該輔助駕駛系統直接採用圖像傳感器作為信息感知部分，通過嵌入式系統的圖像處理算法，提取車道線和車輛障礙物信息，達到輔助駕駛的功能。該系統結構緊湊、重量輕、能耗低、易於操作，具有良好的移動性、並且檢測效果好、實時性好，性價比高，適用於車輛輔助駕駛以及智能車輛視覺導航領域。
文檔編號G01C11/00GK201594886SQ20102904405
公開日2010年9月29日 申請日期2010年2月4日 優先權日2010年2月4日
發明者李舜酩, 沈峘, 繆小冬 申請人:南京航空航天大學