[發明專利]基于計算機視覺的誤將油門當剎車錯誤操作防止裝置

有效

• 申請號: 201010215114.X
• 申請日: 2010-07-01
• 公開（公告）號: CN101875348A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 湯一平;姜軍;田旭園;俞立;姚明海
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B60T7/12
• 分類號: B60T7/12;B60T7/06;B60K26/02;G06K9/62;G01C11/36;G01S15/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

1.一種基于計算機視覺的誤將油門當剎車錯誤操作防止裝置，其特征在于：所述防止裝置包括外殼、視覺傳感器、嵌入式系統、車輛測速單元、車輛駕駛轉角測量單元、測距單元、聲音報警單元、油門控制單元、剎車控制單元和供電單元；用于捕獲車輛前方道路的視頻圖像的視覺傳感器固定在車輛的駕駛座位的右上方，所述的嵌入式系統、聲音報警單元和供電單元分別固定在外殼內，所述視覺傳感器、車輛測速單元、車輛駕駛轉角測量單元、測距單元、油門控制單元、剎車控制單元均與所述嵌入式系統連接，所述的嵌入式系統用于讀取車輛的行駛速度、車輛方向盤轉角和車輛前方道路的視頻信息，用于估算前方道路上的障礙物距離，并根據障礙物距離、車輛方向盤轉角以及車輛的速度計算駕駛風險系數和駕駛風險變化趨勢量，根據駕駛風險系數和駕駛風險變化趨勢量作出相應的駕駛決策，根據所述的駕駛決策控制所述的聲音報警單元發出駕駛警告聲，根據所述的駕駛決策控制所述的油門控制單元允許駕駛員踩踏油門的動作有效性，根據所述的駕駛決策控制所述的剎車控制單元控制車輛的自動剎車。

2.如權利要求1所述的基于計算機視覺的誤將油門當剎車錯誤操作防止裝置，其特征在于：所述的車輛測速單元用于獲得車輛的行駛速度，所述的車輛駕駛轉角測量單元用于獲得車輛方向盤的轉角，所述的剎車控制單元用于自動控制剎車踏板動作，所述的油門控制單元用于禁止油門踏板動作，所述的測距單元用于檢測車輛前方道路上的障礙物與車輛之間的距離，采用超聲波測距模塊；

所述的視覺傳感器裝在車輛前部上方，負責拍攝車輛行駛前方的道路環境，通過USB接口與嵌入式系統連接，將采集的視頻圖像傳至給所述的圖像處理與識別模塊；所述的車速傳感器用于采集行駛過程中的車輛速度數據，通過A/D接口與嵌入式系統連接，經過處理后傳送給所述的判斷分析模塊；所述的超聲波測距單元用于檢測車輛前方道路上的障礙物距離，采用市售的MSP430超聲波測距模塊，通過串行口與嵌入式系統連接；所述的方向盤轉動傳感器用于檢測駕駛員的駕駛方向盤的動作，通過A/D接口與嵌入式系統連接。

3.如權利要求1或2所述的基于計算機視覺的誤將油門當剎車錯誤操作防止裝置，其特征在于：所述的嵌入式系統包括嵌入式系統硬件和嵌入式系統軟件；

所述的嵌入式系統硬件包括微處理器、GPIO接口、A/D接口、USB接口、串行接口、SDRAM、NAND?FLASH和電源；

所述的嵌入式系統軟件包括環境信息采集模塊、圖像處理與識別模塊和判斷分析模塊；

所述的圖像處理與識別模塊，用于接收環境信息采集模塊送來的視頻圖像，通過去除噪聲、圖像分割、邊緣檢測圖像處理方法，去掉不相關背景，得到道路邊緣、前方車輛邊緣輪廓和障礙物邊緣輪廓等圖像信息；通過模式識別方式對道路及道路標線進行識別，確定道路標線在整幅圖像中的位置坐標及本車在道路中的位置；對前方車輛輪廓進行識別，確定前車輪廓尺寸及其在平面圖像中的位置；對前方障礙物邊緣輪廓進行識別，確認該障礙物輪廓尺寸及其在平面圖像中的位置，然后將處理結果傳送給所述的判斷分析模塊；

所述的判斷分析模塊，用于根據所述的視覺傳感器在車輛上安裝的空間位置建立模型，將道路標線在平面圖像中的位置坐標轉換為實際空間中與本車的相對位置以檢查車輛是否在車道中正常行駛、車輛是否違章越線行駛、前方車輛的距離和前方障礙物的距離；利用系列圖像的道路標線計算車輛相對于道路標線的運動軌跡；根據車輛運動軌跡分析駕駛員是否處于正常行駛狀態，利用系列圖像中前車輪廓大小的變化以及本車的車速與超聲波測距相結合分析計算本車與前車的距離，判定是否有追尾碰撞的危險傾向；分析計算本車與前方障礙物的距離，判定是否有駕駛風險；

誤將油門當剎車錯誤操作的判斷過程：對于誤將油門當剎車錯誤操作，駕駛風險系數δ根據車輛的最短剎車距離S_B和障礙物距離S_O的比來進行判斷的；當障礙物距離S_O等于車輛的最短剎車距離S_B時，需要采取剎車措施；車輛的最短剎車距離S_B取決于輪胎與地面之間的摩擦力，摩擦力的大小取決于摩擦系數，假設摩擦系數為μ，車輛的最短剎車距離S_B由公式(1)進行計算；

S_B＝V²/2gμ????(1)

式(1)中，S_B為車輛的最短剎車距離，V為車輛的速度，g為重力加速度，μ為輪胎與地面之間的摩擦系數；車輛的速度V是通過讀取所述的車速傳感器的車輛速度數據獲得的；

所述的駕駛風險系數δ(t)由公式(2)進行計算；

δ(t)＝S_B/S_O????(2)

式(2)中，S_B為在某一速度情況下的車輛最短剎車距離，S_O為車輛前端與障礙物的距離，δ(t)為t時刻的駕駛風險系數；δ(t)＝1為駕駛風險閾值點，δ(t)＜1為駕駛風險可控區域，δ(t)＞1為駕駛風險不可控區域；車輛前端與障礙物的距離S_O是通過在所述的圖像處理與識別模塊中估算得到的障礙物對象距離以及所述的超聲波測距單元所獲得的障礙物距離數據來得到。