车道偏离预先警告系统,Volvo小车车道偏离警告系

日期:2019-09-03编辑作者:时时彩平台

汽车安全性受到人们更多的关注,高科技在汽车中的应用层出不穷,车道偏离报警系统就是一例。专家指出,约有50%的汽车事故是偏离正常行驶的车道引起的,究其原因主要是驾驶员心神烦乱、注意力不集中或疲劳驾驶。ldw系统会在车辆高速行驶时提醒驾驶员,汽车正在偏离正常行驶的车道,让驾驶员及时纠正行车路线。这是继安全带、安全汽囊后,在汽车内安装的又一项安全装置。

车道偏离预警系统能够减少因车道偏离而发生的交通事故,当车辆偏离车道时,系统会发出警报提醒驾驶员修正。

系统概要

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图1是LDW系统的示意图。一个面向前方安装的摄像机监测车辆行驶的道路,作用距离可达50-70尺。通常,一个或多个cmos图像传感器提供道路的多帖图像,这些传感器连接至处理器的多个视频端口。这里视频基信号处理取代了模拟信号链,这种处理方法不仅提高了系统的精度,还可以节省系统的材料费用开销。

优点:系统能迅速发出警报,及时知会驾驶员并作出反应。

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在偏离车道时,部分车型甚至能小幅自动修正方向,而有些只是发出声音或震动等警报提醒驾驶员。

图1 ldw系统与外部连接示意图

在打开转向灯时,该系统会识别为车辆正在主动切换车道或转向,不会发出预警。

数据进入系统后,它被实时地变换成可处理的格式,在处理器内部,首先进行预处理,过滤掉图像捕获期间混入的噪声。然后探测车辆相对于车行道标志线的位置。道路图像的输入信息流被变换为一系列画出道路表面轮廓的线条。在数据字段内寻找边缘就能发现车道标志线。这些边缘事实上形成了车辆向前行驶应保持的边界。处理器则要时刻跟踪这些标志线,以确定行车路线是否正常。一旦发现车辆无意间偏离车行道,处理器作出判断后输出一个信号驱动报警电路,让驾驶员立即纠正行车路线。报警形式可以是蜂鸣器或喇叭,也可以用语言提示,还有用振动坐椅来提醒驾驶员。

恶劣天气可能会对系统精准度产生影响。

LDW系统还要考虑到汽车正常使用的制动装置和转向装置。这些装置会影响LDW的工作,使系统复杂化。因此,在慢速行驶或制动、正常转向时,LDW系统是不工作的。

技术原理

工作流程

车道偏离预警系统主要由摄像头、控制器以及传感器组成,当车道偏离预警系统开启时,摄像头(一般安置在车身侧面或后视镜位置)会时刻采集行驶车道的标识线,通过图像处理获得汽车在当前车道中的位置参数,当检测到汽车偏离车道时,传感器会及时收集车辆数据和驾驶员的操作状态,之后由控制器发出警报信号,整个过程大约在0.5秒完成,为驾驶者提供更多的反应时间。

图2更详细地描述了处理器内部的工作流程。总体说,ldw系统要具备两大功能,即发现边缘和跟踪,前者用来确定行车道的标志线;后者让车辆沿着正常的车道行驶。在进行数字处理之前,首先要平滑滤波。由于图像传感器都不是理想的,气象条件、环境温度、车辆运动以及电磁干扰都会在图像采集过程中引入噪声,噪声使图像变得模糊,更确切地说,在原始图像中原本处于同一个灰度值的像素,在噪声图像中却处于不相同的灰度值。

还有一种红外线传感器的采集方式,是通过红外线收集信号来分析路面状况的,即使在恶劣环境的路面,也能识别车道标志线。

除了噪声,还有量化误差的影响,量化误差会使边缘的边界落在多个像素上,同样使边界变得不那么清晰。噪声和量化误差是无法控制的,因此要对输入视流进行滤波和平滑,不实行这一步,要想发现清晰的道路标志是十分困难的。对数字视频流进行平滑滤波还应考虑到,视频流是按规定速率变化的真实图像序列,图像滤波器的工作速度应足够快,保证能跟上输入图像的连续接收。因此,图像滤波器内核对最少可能处理器周期数优化执行是至关重要的。一个有效的滤波手段是采用基本的两维卷积运算。

车道偏离预先警告系统,Volvo小车车道偏离警告系统详解。AURORA系统

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该系统由美国卡内基梅隆大学机器人学院于1997年开发成功。该系统由带广角镜头的彩色摄像机、数字转换器和一个便携SunSparc工作站等组成。该系统通过安装在车辆一侧的视野大约为1.5m-1.6m区域的俯视彩色摄像机检测车辆旁边的车道标识,通过数字转换器采集摄像机的视频输出并在一个便携SunSparc工作站上进行处理,处理速度为60Hz。

图2 ldw系统内部图像处理算法流程

AutoVue系统

接下来要进行的是边缘检测。所谓边缘就是指图像局部亮度变化最为显著的部分。对于数字图像,图像灰度值变化可用梯度来表示,sobel算子是常用的边缘检测算法。发现的边缘则可确定车行道的标志。这一过程又要涉及hough变换。它是图像处理中识别几何形状的基本方法之一。最基本的hough变换是从黑白图像中检测直线。它将图像平面上的像素点映射到参考平面上的点,通过统计特性来确定直线的参数。

该系统由前DaimlerChrysler公司和美国的Iteris公司联合开发。该系统主要由一个安装在汽车内风窗玻璃后部的摄像机、两个立体音箱、一个小显示设备和控制单元等组成。该系统工作原理是通过实时监测本车在当前车道中的位置,计算本车到车道标识线距离,然后与设定的报警距离相比较,判断是否进行预警。当检测到将要发生车道偏离时,它将发出一种类似于车辆在隆声带上行驶时发出的隆隆作响的声音来提醒驾驶员修正车辆位置。目前,AutoVue系统已经在欧洲的多种货车上作为一个选件进行了装备。

Hough变换对输入图像中的每个像素点要计算一条正弦状曲线,因而计算工作量很大,需借助技巧来加速计算。首先,某些计算结果是可以提前进行计算的,因此可以通过查找表作为参考值使用。其次,对输入图像中的车行道标志的位置和性质作一些合理的假设,即如果仅对潜在的车行道标志的那些点进行计算,就可以避免大量的、不必要的运算,从而简化计算并提高质量。

Mobileye_AWS系统

Hough变换的输出是一组直线,其中某些直线可能就是车道标志线。由于很多高速公路系统的车行道标志线是标准化的,确定的一组规定能从候选的车道标志线中排除掉某些直线,最后,这一组可能的车道标志线用来确定车辆的位置。

该系统由总部设在荷兰的Mobileye公司研制。该系统利用安装在前风窗玻璃上的单个摄像机监测车道标识线,测量和监控本车与道路边界的距离。该系统的车道偏离警告模块通过检测道路边界,计算车辆相对于车道的位置和车辆的侧向运动,预测车辆将横越车道标识的时间,当该时间低于设定值时,系统触发视觉警告和声音警告,以使驾驶员对不同的危险状态做出适当的反应而减少意外事故的发生。该系统在有意识的车道偏离、制动和没有道路标识等情况下能对警告的产生进行了抑制。

车道跟踪

DSS系统(DriverSupportSystem)

车道信息来自一辆汽车内多种可能的信息源,这些信息源与测得的相关参数相结合有助于车道跟踪。根据测量结果,车道系统进行智能判断,即是否发生了无意间的车行路线偏离。在更高级系统中,其它参数,诸如时间、路况和驾驶员警觉度也可以模型化。

该系统由日本三菱汽车公司于1998年提出,并于1999年秋季应用于模型车上。该系统由一个安装在汽车后视镜内的小型CCD摄像机、一些检测车辆状态和驾驶员操作行为的传感器以及视觉和听觉警告装置组成。该系统利用由CCD摄像机获得的车辆前方的车道标识线、其他传感器获得的车辆状态数据和驾驶员的操作行为等信息,判断车辆是否已经开始偏离其车道。如有必要,系统将利用视觉警告信息、听觉警告信息以及振动转向盘来提醒驾驶员小心驾驶车辆。

预测车道几何形状是一个棘手的问题,常常用kalman滤波器预测道路的曲率来加以解决。kalman滤波器能预测未来的状态,再用它来计算下一帖的参数,以减少hough变换中的计算负荷。

JLUVA-1系统

一旦处理框架确立后,系统设计人员即可在处理线程中每一个判断步骤中增加自己的ip。最简单的系统应在判断过程中考虑到车辆的属性。例如,在转向或使用制动器时抑制车道改变的报警。换句话说,系统应能判别出车道改变是有意的还是无意的。更复杂的系统还能涉及gps坐标数据、行 驶路线、时间、气候以及其它参数。

该系统由吉林大学智能车辆课题组开发。该系统是基于单目视觉的前视系统,主要由车载电源、嵌入式微机、显示设备、黑白CCD摄像机、数据线、音箱以及图像采集卡等组成。系统利用安装在汽车后视镜位置处的CCD摄像机采集汽车前方的道路图像,通过图像处理获得汽车在当前车道中位置参数,当一旦检测到汽车距离自身车道白线过近有可能偏入邻近车道而且司机并没有打转向灯时,该系统就会发出警告信息提醒司机注意纠正这种无意识的车道偏离,从而尽可能地减少车道偏离事故的发生。

应用情况

基于DSP技术的嵌入式车道偏离报警系统

Iteris公司是最早研制ldw系统几家公司之一。它的autovue ldw系统是一套可自行安装的套件,包括接线束、喇叭、开关、连接器和电缆等零件。据说在一般情况下三小时内就可安装完毕。它适用于北美使用的绝大多数丁 ——1930数据总线的8类载重汽车。欧洲三大制造商evobus gmhh、mercedes-benz omni busse以及man busse亦已认同了这个产品。

该系统由东南大学开发,是基于单目视觉的前视系统,由模/数转化及解码电路模块、缓冲电路模块、媒体处理器DSP电路模块、编码及数/模转换电路模块等模块组成。该系统通过车载摄像头采集被跟踪车道线的模拟视频信号,经解码生成数字信号码流缓冲后送到高速媒体处理器DSP的视频接口,然后再由视频处理模块对数字视频信号进行车道特征值的提取,最后将处理后的视频信号送编码及数/模转换电路输出显示。

InfiniTI研制了一种新的ldw系统,采用安装在前挡风玻璃上的小型摄像头,速度传感器、指示器和声响报警器。公司计划将它装备在流行的fx越野suv车上。公司还准备在下一代豪华的m45性能sedan车中配置ldw系统。

Mobileye的LDW系统使用单眼图像处理器来确定道路的车道标志线,测量车辆相对于标志线的位置。它的特点是能检测各类标志线,实线的、虚线的、箱式的和猫眼的。在没有标志线的场合,系统则利用道路边界线来确定位置。系统拟合横向距离、斜率和曲率三个道路模型参数,以提高报警的可靠性。该系统还可在雨天和夜晚下工作。

文章来源:盖世汽车网

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