安全距离与碰撞时间权衡风险的单摄像头汽车防撞方法技术

本发明专利技术涉及一种安全距离与碰撞时间权衡风险的单摄像头汽车防撞方法。本发明专利技术首先单一摄像头每隔Δt时间拍摄一帧图像，对获得的图像帧进行图像分割和目标识别，得到车轮与道路的分界线。其次计算车间距离D、前车与本车的相对速度v和碰撞时间T。然后根据D、vf、T、v，计算碰撞时间风险函数f1和安全距离风险函数f2。最后根据相对车速v的大小折衷权衡风险，当v大于某个阈值v0时取风险函数f1，否则取风险函数f2。本发明专利技术采用安全距离和碰撞时间相结合权衡风险的方法，控制更加准确。采用单一摄像头获取车间距离、相对速度和碰撞时间的参数，简化了传感器设置，大大降低了成本，非常方便实用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。本专利技术首先单一摄像头每隔Δt时间拍摄一帧图像，对获得的图像帧进行图像分割和目标识别，得到车轮与道路的分界线。其次计算车间距离D、前车与本车的相对速度v和碰撞时间T。然后根据D、vf、T、v，计算碰撞时间风险函数f1和安全距离风险函数f2。最后根据相对车速v的大小折衷权衡风险，当v大于某个阈值v0时取风险函数f1，否则取风险函数f2。本专利技术采用安全距离和碰撞时间相结合权衡风险的方法，控制更加准确。采用单一摄像头获取车间距离、相对速度和碰撞时间的参数，简化了传感器设置，大大降低了成本，非常方便实用。【专利说明】
本专利技术属于汽车
，涉及一种用于汽车的自动控制方法，尤其涉及一种结合安全距离与碰撞时间进行风险权衡的单摄像头汽车防撞方法。
技术介绍
汽车防撞系统不仅可以减少交通事故和人员伤亡，而且与汽车的未来发展密切相关。未来的汽车驾驶一定会变得简单便捷，直至实现完全自动驾驶。而实现自动驾驶的前提条件和重要保障，便是可靠的防撞系统。为了提高行车的安全性，一个合理实用的防撞系统需要有一个合适的报警、控制方式。 目前，用于实现汽车防撞告警的系统核心输入参数主要有安全距离和碰撞时间这两种，其他参数如车速、天气、路况等主要起辅助作用。当本车与前车之间的实际距离小于安全距离时，或当计算得到的碰撞时间小于某个设定的阈值时，触发报警或自动制动装置。然而，单一使用安全距离或碰撞时间的参数有较大的局限性，比如，当本车车速较高时，设定的安全距离未必有效，有可能来不及将本车减速至避免碰撞；同样的，当本车与前车的相对车速较小时，计算得到的碰撞时间极大，而同时本车与前车的距离可能较近并且本车车速较高，这时如遇前车紧急制动，单纯根据碰撞时间的参数判断告警或自动刹车的时机，也可能来不及刹车。 因此，将安全距离和碰撞时间这两个参数结合起来，同时考虑其影响，是非常必要的，参考本车与前车的相对车速的参数，便可精确控制报警或制动的时间点，从而避免追尾碰撞，同时不致因过早报警而引起不舒服的驾驶体验。同时考虑安全距离与碰撞时间的实用的汽车防撞系统尚未见有文献或专利发表，主要原因是同时获取这两个参数依赖于复杂的传感器装置。本专利技术仅只依靠单一的一只摄像头获取的图像，就能准确得到车间距离、相对速度和碰撞时间的参数，从而大大简化了传感器设置、数据处理和告警策略的运用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了采用单一摄像头结合安全距离与碰撞时间进行风险权衡的方法。 本专利技术方法具体是: 首先单一摄像头每隔At时间拍摄一帧图像，对获得的图像帧进行图像分割和目标识别，得到车轮与道路的分界线，得到前车车身上两个特征点在感光屏上的投影距离I。 其次计算车间距离D、前车与本车的相对速度V和碰撞时间T，具体是: D^—f η 其中f为摄像头的透镜焦距，H为摄像头安装位置距离地面的高度，h为车轮与道路的分界线在感光屏上的投影与焦距中心之间的距离高度；Δ￡) D, — D(、 V = —- = --Δ? tx -t0 其中t(l时刻的图像计算车间距离为Dtl, ti时刻的图像计算车间距离为D1 ； 由前车车身上两个特征点在感光屏上的投影距离1，得到碰撞时间T ； 由霍尔车速传感器测量得到本车车速vf。 然后根据D、vf, T、V,计算碰撞时间风险函数Π fl = D+vT-vfTp 其中，Tp为对车速的补偿时间，本车车速Vf越高，补偿时间Tp越大； 计算安全距离风险函数f2(v+V,)2 V^. fi 二 D--—^~ + -^--1tT +du Zal Iaf 其中，ai和af分别为前车和本车减速度，Tr为驾驶员及制动机构反应时间，Cltl为缓冲距离。 最后根据相对车速V的大小折衷权衡风险，当V大于某个阈值Vtl时取风险函数f1;否则取风险函数f2 ; 当风险函数或f2〈0时，为碰撞风险超阈值，需采取告警或刹车措施，输出信号至声光告警单元或紧急制动单元。 进一步说，由前车车身上两个特征点在感光屏上的投影距离1，得到碰撞时间T具体是: 设前车车身上两个特征点之间的距离为L，t0时刻其在摄像头感光屏上的投影长度为1(1，则有， f 10=-L "O tl时刻其在摄像头感光屏上的投影长度为I1,则有， h 二言 L tl时刻和h时刻特征点投影长度的比值r为，一 A — D0 — D1 -VAr At r — — —-二 IH-- DDT1O -tyI"I1 其中，当V取负值时， T =——LV 当V取正值时，碰撞时间T为无穷大，当V取负值时T为正值，可得， V Δ/ I =-r-1 iη r 二丄.h ° 进一步说，当前后两帧图像上的目标的两个特征点不易匹配提取时，用特征目标的像素面积来计算r ； 设h时刻特征目标在摄像头感光屏上的投影面积为Stl, h时刻特征目标在摄像头感光屏上的投影面积为S1，则 r = -^= VO 。 本专利技术的有益效果: (I)采用安全距离和碰撞时间相结合权衡风险的方法，控制更加准确； (2)采用单一摄像头获取车间距离、相对速度和碰撞时间的参数，简化了传感器设置，大大降低了成本，非常方便实用； (3)给出了利用单一摄像头计算车间距离、相对速度和碰撞时间的具体方法。 【专利附图】【附图说明】 附图1是本专利技术单一摄像头计算车间距离的方法示意图； 附图2是本专利技术安全距离与碰撞时间权衡风险的单摄像头防撞系统示意图。 图中，1.前车，2.本车，3.摄像头透镜，4.车轮与道路的分界线，5.摄像头，6.图像帧，7.车间距离算法模块，8.相对速度算法模块，9.霍尔车速传感器，10.碰撞时间算法模块，11.安全距离、碰撞时间风险计算模块，12.碰撞风险折衷权衡，13.声光告警单元，14.紧急制动单元。 【具体实施方式】 : 以下结合附图对本专利技术做进一步说明。 (I)单一摄像头计算车间距离的方法。 如附图1所示，前车I与本车2之间的车间距离为D，安装在本车I上的摄像头透镜3将前车I的影像投影在感光屏上。设透镜焦距为f，摄像头安装位置距离地面的高度为H，车轮与道路的分界线4在感光屏上的投影与焦距中心之间的距离高度为h，则车间距离为， _7] D = Tf(I) (2)单一摄像头计算相对速度的方法。 摄像头每隔At时间拍摄一帧图像，根据h时刻的图像计算车间距离为Dtl，根据ti时刻的图像计算车间距离为D1,则At = W AD = D1-Dci,前车与本车的相对速度可计算为，AD D' — v 二 ~ —Δ? d(2) 当本车车速大于前车车速，即两车接近时，相对速度为负值。对连续测得的一组车间距离和相对速度数据可做滤波处理，得到稳定的测量值。 (3)单一摄像头计算碰撞时间的方法。 设前车车身上两个特征点之间的距离(可为车身宽度、车牌宽度或其它易于进行图像特征识别的两点距离)为L’ t0时刻其在摄像头感光屏上的投影长度为Itl，则有， / 10 =JTL h时刻其在摄像头感光屏上的投影长度为I1,则有， _] 1'女(4) 设tl时刻和h时刻特征点投影长度的比值为， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
安全距离与碰撞时间权衡风险的单摄像头汽车防撞方法，其特征在于：首先单一摄像头每隔Δt时间拍摄一帧图像，对获得的图像帧进行图像分割和目标识别，得到车轮与道路的分界线，得到前车车身上两个特征点在感光屏上的投影距离l；其次计算车间距离D、前车与本车的相对速度v和碰撞时间T，具体是：D=Hhf]]>其中f为摄像头的透镜焦距，H为摄像头安装位置距离地面的高度，h为车轮与道路的分界线在感光屏上的投影与焦距中心之间的距离高度；v=ΔDΔt=D1-D0t1-t0]]>其中t0时刻的图像计算车间距离为D0，t1时刻的图像计算车间距离为D1；由前车车身上两个特征点在感光屏上的投影距离l，得到碰撞时间T；由霍尔车速传感器测量得到本车车速vf；然后根据D、vf、T、v，计算碰撞时间风险函数f1f1＝D+vT‑vfTp其中，Tp为对车速的补偿时间，本车车速vf越高，补偿时间Tp越大；计算安全距离风险函数f2f2=D-(v+vf)22al+vf22af-vfTr+d0]]>其中，al和af分别为前车和本车减速度，Tr为驾驶员及制动机构反应时间，d0为缓冲距离；最后根据相对车速v的大小折衷权衡风险，当v大于某个阈值v0时取风险函数f1，否则取风险函数f2；当风险函数f1或f2<0时，为碰撞风险超阈值，需采取告警或刹车措施，输出信号至声光告警单元或紧急制动单元。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜显扬，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33