[發(fā)明專利]一種低成本主動(dòng)式近紅外夜視系統(tǒng)及其工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410303918.3
• 申請(qǐng)日: 2014-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN104092980A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛鵬;王洪;單譯琳;張智敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N7/18
• 分類號(hào): H04N7/18;H04N5/33;G06T5/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種夜視系統(tǒng)，特別適合于汽車夜間行駛的主動(dòng)式近紅外成像系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)

據(jù)美國國家公路交通安全管理局統(tǒng)計(jì)，汽車夜間行駛的時(shí)間只占總駕駛時(shí)間的25%，卻有50%的重大交通事故發(fā)生在夜間。夜間駕駛者的能見度差，汽車燈光的照射范圍和明亮度都有限,因此夜間行車對(duì)于駕駛者來說是最危險(xiǎn)的。開車時(shí)，多數(shù)人從發(fā)現(xiàn)前方有人或障礙物，到做出剎車動(dòng)作的應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間大約為1秒，即汽車在120km/h的速度時(shí)已經(jīng)跑了33m，而從120km/h到完全停止的制動(dòng)距離在50m以上。因此，當(dāng)駕駛員在120km/h的速度時(shí)，必須看到前方80m以外的視野，至少要給駕駛員3秒的應(yīng)急處理時(shí)間。汽車近光燈的有效可視距離為30-50m，遠(yuǎn)光燈的有效可視距離60-80m，故在夜晚行車必須注意力非常集中,一點(diǎn)都不能分神，否則后果很嚴(yán)重。因此常常采用紅外夜視系統(tǒng)，提高駕駛的安全性。

物體距離駕駛者100m以上時(shí)需要借助紅外技術(shù)、微光技術(shù)等來增強(qiáng)駕駛者的可視距離。按照成像原理，紅外夜視系統(tǒng)分為被動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)和主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)。被動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)利用熱成像相機(jī)接受人、動(dòng)物等發(fā)熱物體發(fā)出的不同的紅外輻射（遠(yuǎn)紅外線）影射不同的圖像，進(jìn)行放大和處理后輸出到顯示裝置上。行人等發(fā)熱物體在圖像中特別突出，圖像對(duì)比度高，但是詳細(xì)的道路信息，如車道標(biāo)線和邊界，由于是“無生命”的冷目標(biāo)而探測不到。此外，由于汽車前擋風(fēng)玻璃不能傳輸長波的遠(yuǎn)紅外線，相機(jī)必須安裝在車外，需要經(jīng)常清潔，并且當(dāng)汽車前端碰撞時(shí)易受損傷。主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)采用紅外光源發(fā)出的近紅外線主動(dòng)照射目標(biāo)，紅外CCD或CMOS探測器接受目標(biāo)反射的紅外光線，通過處理器處理后輸出到顯示裝置上，成像清晰、自然，能顯示道路的詳細(xì)信息（如行人、車輛、車道標(biāo)志線、交通信號(hào)、道路上散落的物體等），即使不發(fā)熱的物體也能清晰可見。

基于LED近紅外光源照明系統(tǒng)的主動(dòng)式夜視儀在夜晚行車時(shí),無論路上光線明暗，都可以把100-200m的人或障礙物，經(jīng)過圖像處理器處理后，將人或者障礙物的輪廓提取出來，顯示在顯示器并對(duì)駕駛者進(jìn)行警示，可以讓駕駛員提前3秒發(fā)現(xiàn)人或障礙物，為夜晚行車的安全性提高100%以上。

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發(fā)明內(nèi)容

???????本發(fā)明的目的在于提供一種主動(dòng)式近紅外夜視系統(tǒng)及其工作方法，對(duì)汽車前150米處的人或者障礙物成像，經(jīng)過平板電腦處理，對(duì)人或者其他障礙物的輪廓進(jìn)行提取，在顯示屏上顯示并對(duì)駕駛者進(jìn)行警告提醒，提高駕駛者夜間駕駛的安全性，具體技術(shù)方案如下。

一種低成本主動(dòng)式近紅外夜視系統(tǒng)，包括近紅外圖像處理裝置，其還包括近紅外主動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)和近紅外圖像獲取裝置；所述的近紅外主動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)包括中心波長為850nm的LED燈珠、透鏡、LED燈珠驅(qū)動(dòng)電路和散熱器；所述的近紅外圖像獲取裝置由USB可見光相機(jī)去除感光面上的可見光濾光片，并在鏡頭前面加一個(gè)中心波長為850nm,帶寬為30nm的濾光片構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述近紅外圖像處理裝置為7寸平板電腦，包含ARM處理器、圖像獲取與處理算法及液晶顯示屏。

所述的一種低成本主動(dòng)式近紅外夜視系統(tǒng)的工作方法：首先平板電腦從相機(jī)采取的圖像中讀入一幀圖像，利用梯度最小正則化方法來去除圖像的噪聲，然后將去噪后的圖像進(jìn)行多尺度分解，對(duì)各個(gè)尺度的圖像進(jìn)行顯著性特征提取，提取出各個(gè)尺寸上的感興趣的移動(dòng)或者固定障礙物體輪廓，分別對(duì)目標(biāo)興趣物體與背景給予不同的權(quán)重系數(shù)，突出目標(biāo)興趣物體與背景之間的對(duì)比差異，然后給予不同尺度上的圖像不同的權(quán)重系數(shù)，得到各個(gè)尺度上的權(quán)重圖，將不同尺度上的權(quán)重圖合成，得到經(jīng)過增強(qiáng)處理后的近紅外圖像，并顯示于液晶顯示器上。

???????本發(fā)明中的光源為LED光源，中心波長為850nm。光源透鏡采用小角度出射透鏡，保證紅外光源集中在車前150米處3個(gè)車道寬度范圍內(nèi)。LED燈珠置于鋁基板或者陶瓷基板上，散熱鋁片置于鋁基板或者陶瓷基板下方。

???????本發(fā)明中的紅外相機(jī)采用普通的USB接口CCD或者CMOS可見光相機(jī)改造而成。將普通可見光CCD或者CMOS光敏感面上中的可見光濾光片去除，在相機(jī)鏡頭前疊加通過中心波長為850nm,帶寬30nm的濾光片，只讓850nm的近紅外光通過鏡頭到達(dá)CCD或者CMOS相機(jī)敏感器，去除可見光及長波紅外光的影響。