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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于單目視覺的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 高速公路行車時(shí)駕駛員易出現(xiàn)視覺疲勞和失速現(xiàn)象，此時(shí)難以準(zhǔn)確判斷安全車間距，易導(dǎo)致追尾事故發(fā)生。為此，開發(fā)了基于單目視覺的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過安裝在車輛上的攝像機(jī)實(shí)時(shí)獲取前方道路場景與車輛信息，采用多特征融合技術(shù)和單目視覺算法實(shí)現(xiàn)前方車輛識(shí)別和車距計(jì)算，在車輛處于危險(xiǎn)車距時(shí)進(jìn)行自動(dòng)語音報(bào)警，同時(shí)將車輛信息通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控平臺(tái)，有利于高速公路車輛事故遠(yuǎn)程監(jiān)測、緊急救援和信息共享。
- 詳細(xì)介紹：
- 高速公路行車容易使人產(chǎn)生視覺疲勞和失速現(xiàn)象，在這種情況下駕駛員難以準(zhǔn)確判斷安全車間距離，易導(dǎo)致車輛追尾事故發(fā)生。 在追尾危險(xiǎn)的判斷中，跟車駕駛員判斷和決定的依據(jù)是估計(jì)到達(dá)前車的時(shí)間，而這一時(shí)間與距離、速度、相對(duì)速度和反應(yīng)時(shí)間有很重要的關(guān)系，因此拓展駕駛員的判斷識(shí)別范圍，以增加對(duì)周圍信息的掌握和處理能力是非常必要的。針對(duì)這種情況，我們?cè)O(shè)計(jì)并開發(fā)了一種基于單目視覺的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)。 本系統(tǒng)主要由智能車輛、上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)和被測車輛三部分組成。智能車輛由視頻采集模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、GPS定位模塊、3G無線通信模塊、液晶顯示模塊、語音報(bào)警模塊和事故確認(rèn)模塊組成；上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)主要由PC機(jī)和3G無線通信模塊組成；被測車輛主要是由車體和射頻模塊組成。 本系統(tǒng)通過安裝在智能車輛上的攝像頭采集道路前方車輛信息，通過多特征信息融合技術(shù)對(duì)被測車輛進(jìn)行識(shí)別和定位，并采用單目視覺算法完成對(duì)前方車輛車距的計(jì)算?；诮^對(duì)安全車距模型，依據(jù)當(dāng)前車輛的車距、車速信息，判別車輛是否處于安全車距范圍之內(nèi)。若車輛處于危險(xiǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)對(duì)駕駛員進(jìn)行危險(xiǎn)提示，并發(fā)出語音報(bào)警。 同時(shí)將車輛GPS定位信息、車速和車距信息，通過3G無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)。上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)車輛的車距和車速信息判斷車輛的安全狀態(tài)，若判斷為發(fā)生交通事故，與司機(jī)進(jìn)行事故確認(rèn)后，通過車輛GPS定位信息及時(shí)進(jìn)行緊急救援，同時(shí)將事故信息發(fā)送給該路段的其他車輛，避免發(fā)生交通阻塞。 本系統(tǒng)的使用范圍廣泛，具有較高的實(shí)用價(jià)值，可應(yīng)用于高速公路汽車輔助安全駕駛中，可有效的減少高速公路追尾事故，并對(duì)可能發(fā)生危險(xiǎn)情況的車輛進(jìn)行有效的監(jiān)測以及緊急救援，市場的應(yīng)用前景大。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.發(fā)明目的： 高速公路行車容易使人產(chǎn)生視覺疲勞和失速現(xiàn)象，在這種情況下駕駛員難以準(zhǔn)確判斷安全車間距，易導(dǎo)致車輛追尾事故發(fā)生。目前市場上還未發(fā)現(xiàn)任何一種可以對(duì)駕駛員進(jìn)行安全車距預(yù)警的產(chǎn)品，因此開發(fā)了本作品。 2.基本思路： 在現(xiàn)有的車輛上加裝一套數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，完成車輛前方視覺場景的采集，并通過多特征信息融合技術(shù)和單目視覺算法進(jìn)行前方車輛識(shí)別和車距計(jì)算。在車距過近時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)司機(jī)進(jìn)行語音報(bào)警，同時(shí)將車輛GPS定位信息和運(yùn)行狀態(tài)信息通過3G無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)，便于事故的遠(yuǎn)程監(jiān)測、緊急救援和信息共享。 3.創(chuàng)新點(diǎn)： (1)采用單目視覺技術(shù)進(jìn)行車距檢測，具有穩(wěn)定性高、速度快等特點(diǎn)； (2)采用基于單幀靜態(tài)圖像的測距模型，在前方物體尺寸未知的條件下能夠測量目標(biāo)的距離，并可實(shí)現(xiàn)攝像頭多角度下的精確測量； (3)利用3G無線網(wǎng)絡(luò)將車輛GPS定位信息和現(xiàn)場信息發(fā)送到上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)，便于管理部門對(duì)事故進(jìn)行確認(rèn)、實(shí)施緊急救援和交通疏導(dǎo)。 4.技術(shù)關(guān)鍵： 采用自學(xué)習(xí)的方法提取路面背景特征，采用路面和車輛的灰度、紋理、邊緣、形狀等多項(xiàng)特征信息進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)前方車輛的識(shí)別與定位，降低了復(fù)雜環(huán)境和天氣變化對(duì)算法穩(wěn)定性的影響。 5.主要技術(shù)指標(biāo)： (1)最大前車檢測距離：150m； (2)單目測距的測量誤差在5%之內(nèi)； (3)攝像頭采集圖像信息的采樣速率達(dá)到30幀/秒； (4)每幅圖像的處理速率達(dá)到15幀/秒。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)代汽車測距主要有四種方式：超聲波測距，毫米波雷達(dá)測距，激光測距，攝像系統(tǒng)測距。超聲波測距受外界影響大，且距離越遠(yuǎn)，超聲波損失越嚴(yán)重；毫米波雷達(dá)測距存在電磁波干擾問題；激光測距存在成像速度過慢、價(jià)格高的問題。 基于單目視覺的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)的測距方法是模擬人眼的攝像系統(tǒng)測距，主要是實(shí)現(xiàn)車距的精確測量，是一個(gè)新的測距方式，與現(xiàn)有的汽車測距相比，實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)為： (1)采用自學(xué)習(xí)的路面背景更新技術(shù)獲取路面的特征參數(shù)，該方法能夠克服一些環(huán)境的影響； (2)采用多特征信息融合技術(shù)對(duì)視野中的車輛進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的準(zhǔn)確定位與跟蹤； (3)基于單幀靜態(tài)圖像的單目測距模型，在不需要已知物體實(shí)際尺寸的條件下，通過攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)的標(biāo)定，能夠測量前方物體的絕對(duì)距離，并可實(shí)現(xiàn)攝像頭多角度下的精確測量，滿足對(duì)前方車輛測距的要求； (4)采用GPS定位和3G無線網(wǎng)絡(luò)相融合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)事故車輛的遠(yuǎn)程定位和信息交互。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.本作品于2011年6月獲第八屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)； 2.本作品于2011年4月獲長安大學(xué)第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)； 3.本作品在2010年10月長安大學(xué)科技節(jié)上展出。
作品所處階段
- 已經(jīng)完成實(shí)驗(yàn)室階段的樣機(jī)開發(fā)，目前正在進(jìn)行實(shí)際車載實(shí)驗(yàn)和功能完善。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓或合作生產(chǎn)
作品可展示的形式
- ■實(shí)物 ■模型 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像 ■樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 1.使用說明： 本系統(tǒng)在初次裝車時(shí)，需要進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定和參數(shù)設(shè)置。當(dāng)車輛駛?cè)敫咚俟窌r(shí)，系統(tǒng)首先對(duì)路面環(huán)境進(jìn)行短時(shí)間自適應(yīng)學(xué)習(xí)，然后開始實(shí)時(shí)檢測前方車輛并計(jì)算本車與前車的距離，當(dāng)本車處于危險(xiǎn)車距時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)司機(jī)進(jìn)行危險(xiǎn)提示，同時(shí)向上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送車輛信息，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程監(jiān)測、事故的緊急救援和信息共享。 2.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 該作品的技術(shù)特點(diǎn)是采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)的路面背景跟蹤算法和多特征信息融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)前方車輛的準(zhǔn)確識(shí)別與定位。優(yōu)勢(shì)是安裝方便、成本低廉、易于推廣。 3.適用范圍和推廣前景： 該系統(tǒng)可作為家用轎車安全預(yù)警的加裝設(shè)備，也可作為汽車出廠前選購配件。將該系統(tǒng)用于高速公路車輛安全輔助駕駛，可有效減少高速公路追尾事故。我國是汽車生產(chǎn)和銷售大國，該系統(tǒng)具有良好的推廣前景。 4.市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 截止2010年，我國的汽車保有量超過7000萬輛，年銷售量為1800萬輛，該產(chǎn)品有巨大的市場空間。每套系統(tǒng)按1500元售價(jià)，如一年銷售10萬套，年銷售額將達(dá)到1.5億元。
同類課題研究水平概述
- 高速公路行車容易使人產(chǎn)生視覺疲勞和失速現(xiàn)象，在這種情況下駕駛員難以準(zhǔn)確判斷安全車間距，易導(dǎo)致車輛追尾事故發(fā)生。另外，追尾事故還將會(huì)導(dǎo)致二次事故的發(fā)生和嚴(yán)重的交通擁堵。 本團(tuán)隊(duì)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索，檢索結(jié)果表明：目前國內(nèi)外對(duì)該類課題的研究主要集中在無人駕駛智能車輛的研究與開發(fā)，針對(duì)安全車距預(yù)警專門設(shè)備的研究很少見到報(bào)道。以下是本團(tuán)隊(duì)的檢索文摘。 1.國外研究狀況 美國卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所研制的NavLab系列智能車輛利用激光雷達(dá)和視覺傳感器探測目標(biāo)，美國軍方研究的DEMO III智能車輛采用雷達(dá)與機(jī)器視覺融合技術(shù)探測障礙物。意大利的MOB_LAB研究的菲亞特18Maxi車型智能汽車，通過車前一臺(tái)CCD攝像機(jī)采集的道路信息，預(yù)測車輛之間的安全距離。德國Braunschweig科技大學(xué)開發(fā)研制的智能車輛采用了多種不同的傳感器用于障礙物的探測和跟蹤，其立體視覺傳感器安裝在后視鏡后面，主要針對(duì)中遠(yuǎn)距離的障礙物，它兼有障礙物探測和路徑識(shí)別功能。富士重工利用2個(gè)CCD攝像機(jī)采集的三維信息來識(shí)別道路標(biāo)線和前方障礙物。豐田公司使用毫米波雷達(dá)和機(jī)器視覺共同探測前方障礙物，毫米波雷達(dá)用來探測障礙物距離和相對(duì)速度，CCD負(fù)責(zé)檢測車道及前行車輛，并控制雷達(dá)的方向。 2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國在智能車輛和安全輔助駕駛領(lǐng)域的技術(shù)研究比國外發(fā)達(dá)國家要晚，目前開展道路上本車前方車輛識(shí)別方面研究工作的單位主要為一些院校和科研機(jī)構(gòu)，如吉林大學(xué)、清華大學(xué)、重慶大學(xué)等院校。清華大學(xué)的汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究了汽車主動(dòng)碰撞系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)道路上本車前方的車輛探測。吉林大學(xué)研制開發(fā)出具有障礙物識(shí)別功能的室外視覺導(dǎo)航智能車，該型智能車?yán)靡曈X和激光雷達(dá)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)本車前方車輛探測及車距保持等控制功能。 綜上所述，國內(nèi)外的車輛安全距離測量一般采用雷達(dá)測距、超聲波測距、激光測距和視覺測距的方法。但是這些車距方法都存在著不同的缺點(diǎn)，雷達(dá)測距受相互間電磁波干擾嚴(yán)重,超聲波測距測量距離比較短，激光測距對(duì)器件和信號(hào)的處理要求高，而且這些測量方法都沒有運(yùn)用到高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的遠(yuǎn)距離測量。同時(shí)，國內(nèi)外雖然有很多關(guān)于機(jī)器視覺測距的研究，但都沒有將機(jī)器視覺測距應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活當(dāng)中。
