霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)及其方法，涉及車輛輔助駕駛領(lǐng)域；包括安裝在車輛上的圖像采集裝置、圖像處理模塊、顯示模塊和警示模塊，圖像采集裝置將采集到的車輛前方的視頻信息發(fā)送到圖像處理模塊中，圖像處理模塊對所述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行去霧處理并得到對應(yīng)幀的去霧圖像；安裝在車輛中控臺(tái)上的所述顯示模塊接收并顯示所述去霧圖像；圖像處理模塊對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理，并將相鄰兩幀的去霧圖像進(jìn)行差分處理，分析得到去霧圖像中來車的移動(dòng)位置信息；圖像處理模塊根據(jù)所述移動(dòng)位置信息啟動(dòng)所述警示模塊。本發(fā)明可以輔助駕駛?cè)藛T看清霧霾下的車輛前后的環(huán)境，并具有動(dòng)態(tài)跟蹤來車，輔助或警示駕駛員正確駕駛。
【專利說明】
霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及車輛輔助駕駛領(lǐng)域，特別是本發(fā)明涉及將機(jī)器視覺領(lǐng)域的暗通道算法 和基于卡爾曼濾波的動(dòng)態(tài)跟蹤算法運(yùn)用到解決汽車安全駕駛的問題中，屬于基于圖像處理 的創(chuàng)新運(yùn)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 霧霾問題已經(jīng)成為困擾社會(huì)民眾的一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問題，它不但影響著群眾的身 體健康，同時(shí)由于其低能見度，對汽車駕駛的安全性產(chǎn)生深刻的影響。霧霾天氣下由于能見 度不高，司機(jī)視線出現(xiàn)阻礙，而導(dǎo)致交通事故頻發(fā)。這就急迫要求一種裝置能夠輔助汽車駕 駛員觀察車外的情況，以做出正確的駕駛判斷，減少事故的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的發(fā)明目的是，針對上述問題，提供一種霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，通過圖 形和算法處理獲知車輛前方或后方的來車信息，輔助駕駛?cè)藛T看清霧霾下的車輛前后的環(huán) 境，并具有動(dòng)態(tài)跟蹤來車的燈光，輔助或警示駕駛員正確駕駛，提高駕駛的安全性。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，包括安 裝在車輛上的圖像采集裝置、圖像處理模塊、顯示模塊和警示模塊，所述圖像采集裝置將采 集到的車輛前方的視頻信息發(fā)送到圖像處理模塊中，所述圖像處理模塊對所述視頻信息中 的每幀原始圖像進(jìn)行去霧處理并得到對應(yīng)幀的去霧圖像;安裝在車輛中控臺(tái)上的所述顯示 模塊接收并顯示所述去霧圖像;所述圖像處理模塊對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理，并將相 鄰兩幀的去霧圖像進(jìn)行差分處理，分析得到去霧圖像中來車的移動(dòng)位置信息;所述圖像處 理模塊根據(jù)所述移動(dòng)位置信息啟動(dòng)所述警示模塊，所述警示模塊向駕駛者發(fā)出對應(yīng)輔助或 警報(bào)信息。
[0005] 在霧霾天中是車禍?zhǔn)鹿实母甙l(fā)時(shí)候，霧霾天中駕駛員的可觀察視野范圍很小，而 車燈的照射距離也因天氣影響變短，這樣駕駛員發(fā)現(xiàn)來車或者障礙物時(shí)候往往只有很短的 反應(yīng)時(shí)間。上述技術(shù)方案中通過構(gòu)建一個(gè)車輛駕駛的輔助駕駛系統(tǒng)從而輔助駕駛員在霧霾 天中可以做到安全駕駛。該系統(tǒng)中通過圖像采集裝置采集到車輛前方的視頻圖像，并通過 圖像處理模塊進(jìn)行去霧處理，這樣可以得到較為清晰的視頻圖像，以輔助駕駛員清楚觀察 前方的情況;同時(shí)，圖像處理模塊還可以根據(jù)視頻圖像中每幀視頻圖像的像素變化，分析得 到圖像中是否存在相對運(yùn)動(dòng)的車輛，并據(jù)此提醒駕駛員進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)避或者進(jìn)行相應(yīng)操 作。這里輔助系統(tǒng)是基于圖像處理的創(chuàng)造性應(yīng)用，包括基于算法對有霧霾的圖像進(jìn)行去霧 處理，以獲得清晰的圖像，以供駕駛員觀察參考;同時(shí)，繼續(xù)通過對去霧后的圖像進(jìn)行濾波、 差分處理，并從中分析出車輛位置進(jìn)而通過語音或其他方式提醒駕駛員做出相應(yīng)的動(dòng)作。 相比現(xiàn)有技術(shù)，簡化了系統(tǒng)電路，擺脫了傳統(tǒng)輔助系統(tǒng)中傳感器多、系統(tǒng)復(fù)雜、安裝復(fù)雜、功 能簡單的不足，不僅提供清晰的視野用于輔助駕駛員，而且還具有對監(jiān)控范圍來車的自跟 蹤功能，能夠更加快速發(fā)現(xiàn)來車，更早提醒司機(jī)做出反應(yīng)，從而減少事故的發(fā)生。
[0006] 進(jìn)一步地，所述圖像處理模炔基于暗通道算法對所述視頻信息中的每幀原始圖像 進(jìn)行去霧處理。暗通道算法能夠快速對視頻圖像進(jìn)行處理，提高視頻圖像的清晰圖，到達(dá)去 霾去霧的功能。
[0007] 進(jìn)一步地，所述暗通道算法步驟為：1)對原始圖像用為奇數(shù)的LXL的矩形模塊進(jìn) 行掃描，統(tǒng)計(jì)該模塊內(nèi)的像素灰度值;2)提取出最小的像素灰度值，然后用最小像素灰度值 替代該模塊內(nèi)的全部像素灰度值;3)重復(fù)步驟1)和步驟2)，對整個(gè)原始圖像進(jìn)行掃描，就能 得到一副暗通道的暗通道圖像;4)采用所述原始圖像與一一對應(yīng)的暗通道圖像的像素值相 減，得到去霧后的所述去霧圖像。這里提供一種快速的暗通道算法，優(yōu)化了算法步驟，能夠 快速對原始圖像進(jìn)行去霾處理，實(shí)時(shí)反映車輛前方的圖像信息，避免視頻圖像處理延遲。
[0008] 進(jìn)一步地，所述圖像處理模炔基于卡爾曼濾波算法對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處 理?？柭鼮V波算法能夠?qū)ΜF(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新和處理，減少跟蹤目標(biāo)的噪音 影響，為后續(xù)處理提供保障。
[0009] 進(jìn)一步地，所述差分處理為所述圖像處理模塊將相鄰幀的兩幅去霧圖像的像素灰 度值進(jìn)行相減，并選取前一幀去霧圖像中相減后像素差值相對較大的變化區(qū)域，并從所述 變化區(qū)域中從而分析得到去霧圖像中來車移動(dòng)位置信息。在圖像中來車的燈光部分的像素 灰度值和昏暗背景的像素灰度值是不一樣的，當(dāng)對面汽車在運(yùn)動(dòng)的過程中，拍攝出來的每 一幀的圖像中，燈光的位置都是不一樣的，只要位置發(fā)生了偏移，前后兩幀圖像相減就能檢 測出那一部分的像素值發(fā)生較大的改變，這樣就能檢測對面是否有來車。
[0010] 進(jìn)一步地，所述差分處理為所述圖像處理模塊將相鄰前一幀去霧圖像的像素一一 對應(yīng)減去后一幀去霧圖像的像素，并在前一幀去霧圖像中標(biāo)注相減后的像素差值大于150 的變化區(qū)域;并分析得到去霧圖像中來車的移動(dòng)位置信息。一般的圖片的像素灰度值是從0 到255,其中白色為255,黑色為0。從像素灰度看來車的燈光趨于白色，而這里的背景像素灰 度趨于灰色或黑色，這時(shí)設(shè)置兩者的差值大于150,能夠很好區(qū)分出來車的燈光移動(dòng)帶來的 差別，將其他干擾因素排除，實(shí)現(xiàn)對車輛位置的自跟蹤。
[0011] 進(jìn)一步地，所述圖像處理模塊根據(jù)變化區(qū)域形狀輪廓得到符合來車的燈光的移動(dòng) 信息;并分析得到去霧圖像中來車的移動(dòng)位置信息。在去霧圖像中標(biāo)注符合要求的部分，其 中來車的燈光位置變化造成標(biāo)注的部分一般為彎月形或者圓形，據(jù)此可以得到來車在去霧 圖像中的位置。
[0012] 進(jìn)一步地，所述圖像采集裝置為高清攝像頭，并安裝在車輛前擋風(fēng)玻璃和后擋風(fēng) 玻璃之下的中控臺(tái)上。對車輛的前后方向上的來車進(jìn)行監(jiān)控，能夠更好的輔助駕駛員進(jìn)行 駕駛。
[0013] 進(jìn)一步地，所述警示模塊為LED顯示模塊或者語音提醒模塊。LED顯示模塊可以通 過設(shè)置不同顏色的LED燈進(jìn)行不同的情況警示;語音提醒模塊中設(shè)置多種語音信息，針對不 同的駕駛情況，發(fā)出不同的語音提示。
[0014] 基于上述技術(shù)方案，一種霧霾天車輛駕駛輔助方法，按照以下步驟進(jìn)行，
[0015] 1)在霧霾天啟動(dòng)該系統(tǒng)，所述圖像采集裝置采集到的車輛前方的視頻信息，并發(fā) 送到圖像處理模塊中；
[0016] 2)所述圖像處理模塊對所述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行去霧處理并得到對 應(yīng)幀的去霧圖像，并將所述去霧圖像發(fā)送到車輛中控臺(tái)上的顯示模塊中；
[0017] 3)所述圖像處理模塊對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理，并將相鄰兩幀的圖像進(jìn)行差 分處理，分析得到圖像中來車燈光的移動(dòng)位置信息；
[0018] 4)所述圖像處理模塊根據(jù)所述移動(dòng)位置信息啟動(dòng)所述警示模塊，所述警示模塊向 駕駛者發(fā)出對應(yīng)輔助或警報(bào)信息。
[0019] 通過輔助系統(tǒng)可以提高車輛在霧霾天中駕駛的安全系數(shù)，這相當(dāng)多了一個(gè)監(jiān)視視 野遠(yuǎn)、靈敏、精確的副駕，協(xié)助駕駛員在霧霾天提前了解或應(yīng)對突發(fā)狀況，特別是由于視野 不足帶來反應(yīng)不及時(shí)的各種狀況。改輔助方法可以應(yīng)用在各種車輛上，適用性強(qiáng);無需對車 輛進(jìn)行改造，拆卸安裝檢測設(shè)備;這樣大大降低了使用的成本。
[0020] 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，精簡硬件電路了，解決了復(fù)雜的駕駛環(huán)境監(jiān)測問題;對外 界監(jiān)測領(lǐng)域擺脫了使用大量傳統(tǒng)的傳感器等器件，轉(zhuǎn)向使用攝像頭和圖像處理的算法，這 樣能使在霧霾天氣下監(jiān)測外界的環(huán)境的精度更高，而且大部分的圖像處理工作都是由處理 器芯片完成，硬件電路就非常簡單，一定程度上也精簡了汽車整體的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，動(dòng)態(tài)跟蹤 算法的高敏感性能比人眼更容易發(fā)現(xiàn)對向來車，從而更早提醒司機(jī)做出反應(yīng)，對安全駕駛 有極大的好處。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明工作原理流程圖。
[0023]圖2是本發(fā)明差分處理運(yùn)算示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明包括四個(gè)部分:圖像采集裝置、圖像處理模塊、顯示模塊和警示模塊。
[0025]圖像采集模塊為車載式高清攝像頭，攝像頭安裝在汽車前、后擋風(fēng)玻璃之下的中 控臺(tái)上，用來拍攝汽車前后方的情況。圖像采集模塊將拍攝的視頻圖像發(fā)送到圖像處理模 塊中。
[0026]圖像處理模塊是基于FPGA的圖像處理模塊，處理圖像采集模塊拍攝過來的霧霾圖 像，通過暗通道算法對存在霧霾的道路圖像進(jìn)行處理得到清晰的去霧圖像，然后輸出到車 載顯示屏中供駕駛員參考。當(dāng)對面有來車時(shí)，圖像處理模塊通過卡爾曼濾波算法動(dòng)態(tài)跟蹤 來車，分析得到來車的相對位置信息。
[0027]顯示模塊為車載顯示屏，安裝在中控臺(tái)上。顯示模塊顯示經(jīng)過圖像處理模塊去霧 處理后的視頻圖像。
[0028] 警示模塊為車載語音設(shè)備，基于圖像處理模塊對來車相對位置的分析結(jié)果，向駕 駛者輸出不同的警示或輔助駕駛的語音片段。同時(shí)警示模塊也可以為LED警示燈，安裝在汽 車前中控臺(tái)上，用來提醒駕駛者。
[0029] 這里對系統(tǒng)的運(yùn)行原理和方式作進(jìn)一步說明：圖像采集裝置將采集到的車輛前方 的視頻信息發(fā)送到圖像處理模塊中，圖像處理模塊對所述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行 去霧處理并得到對應(yīng)幀的去霧圖像。安裝在車輛中控臺(tái)上的所述顯示模塊接收并顯示所述 去霧圖像。所述圖像處理模塊對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理，并將相鄰兩幀的去霧圖像進(jìn) 行差分處理，分析得到去霧圖像中來車的移動(dòng)位置信息。圖像處理模塊根據(jù)所述移動(dòng)位置 信息啟動(dòng)所述警示模塊，警示模塊向駕駛者發(fā)出對應(yīng)輔助或警報(bào)信息。系統(tǒng)中通過圖像采 集裝置采集到車輛前方的視頻圖像，并通過圖像處理模塊進(jìn)行去霧處理，這樣可以得到較 為清晰的視頻圖像，以輔助駕駛員清楚觀察前方的情況;同時(shí)，圖像處理模塊還可以根據(jù)視 頻圖像中每幀視頻圖像的像素變化，分析得到圖像中是否存在相對運(yùn)動(dòng)的車輛，并據(jù)此提 醒駕駛員進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)避或者進(jìn)行相應(yīng)操作。這里輔助系統(tǒng)是基于圖像處理的創(chuàng)造性應(yīng) 用，包括基于算法對不清楚的有霧霾的圖像進(jìn)行去霧處理，以獲得清晰的圖像，以供駕駛員 觀察參考；同時(shí)，繼續(xù)通過對去霧后的圖像進(jìn)行濾波、差分處理，即可以從中分析出車輛位 置進(jìn)而通過語音或其他方式提醒駕駛員做出相應(yīng)的動(dòng)作。
[0030] 如圖1所示，當(dāng)汽車駕駛員在霧霾天起步汽車時(shí)，首先要觀察汽車前后的路況情 況，那么就先要打開車載前后攝像頭，攝像頭放置在汽車的擋風(fēng)玻璃下方，然后對準(zhǔn)前后方 的路面。攝像頭把汽車前后的模糊圖像拍攝下來之后，傳送到圖像處理模塊，圖像處理模塊 中預(yù)存有基于暗通道的圖像預(yù)處理程序和基于卡爾曼濾波的動(dòng)態(tài)跟蹤算法，當(dāng)傳送過來的 圖片經(jīng)過暗通道圖像預(yù)處理之后，達(dá)到清晰的路況圖像，輸出回駕駛室內(nèi)的顯示屏中，這時(shí) 汽車駕駛員就能看到較為清晰的路況情況。當(dāng)圖像變得清晰之后，又經(jīng)過動(dòng)態(tài)跟蹤算法尋 找前方是否有機(jī)動(dòng)車對向駛來，如果檢測到機(jī)動(dòng)車行駛過來，駕駛室內(nèi)的LED警示燈就會(huì)點(diǎn) 亮，駕駛員看到LED燈點(diǎn)亮就會(huì)有警醒作用，從而小心操縱汽車起步，從而避免交通事故的 發(fā)生。
[0031] 當(dāng)然，這里圖像采集模塊也可以是安裝車輛上的行程記錄儀或是其他視頻設(shè)備。 顯示模塊可以是安裝在中控臺(tái)上或方便駕駛員觀看的視頻顯示裝備，例如架設(shè)在中控臺(tái)的 大屏智能手機(jī);警示模塊可以與顯示模塊結(jié)合，或者與車載的音響設(shè)備結(jié)合。圖像處理模塊 可以是基于單片機(jī)、FPGA或DSP等的處理模塊單元，當(dāng)然也可以是車載電腦設(shè)備。
[0032] 上述中，圖像處理模炔基于暗通道算法對所述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行去 霧處理。暗通道算法能夠快速對視頻圖像進(jìn)行處理，提高視頻圖像的清晰圖，到達(dá)去霾去霧 的功能。
[0033] 在計(jì)算機(jī)視覺和計(jì)算機(jī)圖像學(xué)中，對于較為模糊的圖像可以近似抽象為"有霧"， 相機(jī)拍出的效果近似于相機(jī)和實(shí)物之間隔著一層濃霧。
[0034] Narasimhan等根據(jù)理論分析提出了 "霧霾"下的大氣散射模型（Monochrome atmospheric scattering model):
[0035] I(x)=Ap(x)e-M(x)+Aa-e-M(x)) (1)
[0036] 式（1)中，為空間坐標(biāo)，表示天空亮度(Skylight)，為場景反照率，為場景景深，為 大氣散射系數(shù)。
[0037] 模糊的戶外圖片中，至少有一個(gè)通道的某些像素點(diǎn)具有較低的像素值，這一規(guī)律 適用于除去天空外的任何區(qū)域。也就是說在模糊的圖像中，一定的局部區(qū)域范圍內(nèi)，總有一 些很暗的成分。由此推出圖像暗通道的定義：
[0038]
[0039] 式(2)中的表示圖像的某一個(gè)顏色通道。表示以像素為中心的一個(gè)矩形區(qū)域，矩形 區(qū)域?qū)?yīng)的大小為。表示在這一矩形區(qū)域中像素的最小值，也就是圖像的暗通道，又稱上述 的統(tǒng)計(jì)規(guī)律為圖像的暗通道優(yōu)先規(guī)律。
[0040] 這里暗通道算法步驟為：
[0041] 1)對原始圖像用為奇數(shù)的LXL的矩形模塊進(jìn)行掃描，統(tǒng)計(jì)該模塊內(nèi)的像素灰度 值。
[0042] 2)提取出最小的像素灰度值，然后用最小像素灰度值替代該模塊內(nèi)的全部像素灰 度值。
[0043] 3)重復(fù)步驟1)和步驟2)，對整個(gè)原始圖像進(jìn)行掃描，就能得到一副暗通道的暗通 道圖像。
[0044] 4)采用所述原始圖像與一一對應(yīng)的暗通道圖像的像素值相減，得到去霧后的所述 去霧圖像。這里提供一種快速的暗通道算法，優(yōu)化了算法步驟，能夠快速對原始圖像進(jìn)行去 霾處理，實(shí)時(shí)反映車輛前方的圖像信息，避免視頻圖像處理延遲。
[0045] 這里需了解的是，卡爾曼濾波算法或卡爾曼濾波的動(dòng)態(tài)跟蹤算法主要原理是通過 卡爾曼濾波算法對拍攝的視頻圖像進(jìn)行濾波，得到新的視頻圖像，然后采用幀差法來分離 出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤。卡爾曼濾波算法能夠?qū)ΜF(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新 和處理，減少跟蹤目標(biāo)的噪音影響，為后續(xù)處理提供保障。
[0046]上述中，差分處理為所述圖像處理模塊將相鄰幀的兩幅去霧圖像的像素灰度值進(jìn) 行相減，并選取前一幀去霧圖像中相減后像素差值相對較大的變化區(qū)域，并從所述變化區(qū) 域中從而分析得到去霧圖像中來車移動(dòng)位置信息。
[0047] 在圖像中來車的燈光部分的像素灰度值和昏暗背景的像素灰度值是不一樣的，當(dāng) 對面汽車在運(yùn)動(dòng)的過程中，拍攝出來的每一幀的圖像中，燈光的位置都是不一樣的，只要位 置發(fā)生了偏移，前后兩幀圖像相減就能檢測出那一部分的像素值發(fā)生較大的改變，這樣就 能檢測對面是否有來車。
[0048] 對相鄰兩幀的圖像進(jìn)行差分，并設(shè)定一個(gè)閾值，如果差分的結(jié)果大于閾值的像素 點(diǎn)就是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。如圖2所示，對于靜止時(shí)拍攝的視頻序列，首先對第f k(x，y)幀圖片及fk+1 (x，y)幀圖片進(jìn)行平滑去噪，再做幀差法處理，即用第fk(x，y)幀圖片減去第fk+1(x，y)幀圖 片，得到二值圖像。用公式表示為：
[0049]
[0050] T為設(shè)定的閾值，Dk(x，y)為檢測得到的二值化圖像。
[0051]具體的是，T為150,圖像處理模塊將相鄰前一幀去霧圖像的像素一一對應(yīng)減去后 一幀去霧圖像的像素，并在前一幀去霧圖像中標(biāo)注相減后的像素差值大于150的變化區(qū)域 為1，其他區(qū)域標(biāo)記為0。圖像處理模塊根據(jù)變化區(qū)域形狀輪廓得到符合來車的燈光的移動(dòng) 信息;并分析得到去霧圖像中來車的移動(dòng)位置信息。一般的圖片的像素灰度值是從〇到255， 其中白色為255，黑色為0。從像素灰度看來車的燈光趨于白色，而這里的背景像素灰度趨于 灰色或黑色，這時(shí)設(shè)置兩者的差值大于150,能夠很好區(qū)分出來車的燈光移動(dòng)帶來的差別， 將其他干擾因素排除，實(shí)現(xiàn)對車輛位置的自跟蹤。去霧圖像中標(biāo)注的來車的燈光變化位置 造成的區(qū)域，一般為彎月形或者圓形，據(jù)此可以得到來車在去霧圖像中的位置。并分析得到 去霧圖像中來車的移動(dòng)位置信息。
[0052]基于上述技術(shù)方案，這里還公開一種優(yōu)選的實(shí)施方案：圖像采集裝置包括安裝在 車輛內(nèi)的行車記錄儀，行車記錄儀分別對應(yīng)車輛前方和后方的視野區(qū)域設(shè)置，用于拍攝車 輛前后視頻信息并將視頻信息發(fā)送到圖像處理模塊，圖像處理模塊為通過安裝架設(shè)置在車 輛中控臺(tái)的智能大屏手機(jī)，手機(jī)中安裝有用于對述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行去霧處 理的基于暗通道算法及對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理的卡爾曼濾波算法、將相鄰兩幀的去 霧圖像進(jìn)行差分處理的跟蹤算法。手機(jī)將去霧圖像通過手機(jī)屏幕顯示，用于駕駛員觀察較 為清晰的路況視頻圖像，即顯示模塊為手機(jī)屏幕。同時(shí)手機(jī)繼續(xù)通過對去霧后的圖像進(jìn)行 濾波、差分處理，從中分析出車輛位置并通過手機(jī)的語音設(shè)備提醒駕駛員做出相應(yīng)的動(dòng)作。 這里通過將智能手機(jī)的處理模塊、屏幕、語音設(shè)備作為圖像處理模塊、顯示模塊和警示模 塊，即采用現(xiàn)有硬件即可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)輔助系統(tǒng):這里只需要在手機(jī)上安裝本申請中圖像處 理模塊的相應(yīng)算法，并連接車載視頻監(jiān)控設(shè)備，既可以完成本申請輔助系統(tǒng)的安裝;其安裝 更為簡單、應(yīng)用更具有適用性;可以大大精簡汽車整體的負(fù)擔(dān)，同時(shí)高效提高駕駛安全性。
[0053]基于上述技術(shù)方案，這里基公開一種霧霾天車輛駕駛輔助方法，按照以下步驟進(jìn) 行，
[0054] 1)在霧霾天啟動(dòng)該系統(tǒng)，所述圖像采集裝置采集到的車輛前方的視頻信息，并發(fā) 送到圖像處理模塊中。
[0055] 2)所述圖像處理模塊對所述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行去霧處理并得到對 應(yīng)幀的去霧圖像，并將所述去霧圖像發(fā)送到車輛中控臺(tái)上的顯示模塊中。
[0056] 3)所述圖像處理模塊對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理，并將相鄰兩幀的圖像進(jìn)行差 分處理，分析得到圖像中來車燈光的移動(dòng)位置信息。
[0057] 4)所述圖像處理模塊根據(jù)所述移動(dòng)位置信息啟動(dòng)所述警示模塊，所述警示模塊向 駕駛者發(fā)出對應(yīng)輔助或警報(bào)信息。
[0058] 通過輔助系統(tǒng)可以提高車輛在霧霾天中駕駛的安全系數(shù)，這相當(dāng)多了一個(gè)監(jiān)視視 野遠(yuǎn)、靈敏、精確的副駕，協(xié)助駕駛員在霧霾天提前了解或應(yīng)對突發(fā)狀況，特別是由于視野 不足帶來反應(yīng)不及時(shí)的各種狀況。改輔助方法可以應(yīng)用在各種車輛上，適用性強(qiáng);無需對車 輛進(jìn)行改造，拆卸安裝檢測設(shè)備;這樣大大降低了使用的成本。
[0059] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺輔助的霧霾天氣汽車導(dǎo)視儀所 達(dá)到的有益效果是:本發(fā)明力求用精簡的硬件電路去解決復(fù)雜的駕駛環(huán)境監(jiān)測問題，相對 于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在對外界監(jiān)測領(lǐng)域擺脫了使用大量傳統(tǒng)的傳感器等器件，轉(zhuǎn)向使用攝 像頭和圖像處理的算法，這樣能使在霧霾天氣下監(jiān)測外界的環(huán)境的精度更高，而且大部分 的圖像處理工作都是由處理器芯片完成，硬件電路就非常簡單，一定程度上也精簡了汽車 整體的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，動(dòng)態(tài)跟蹤算法的高敏感性能比人眼更容易發(fā)現(xiàn)對向來車，從而更早提醒 司機(jī)做出反應(yīng)，對安全駕駛有極大的好處。
[0060] 上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā) 明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬 于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，包括安裝在車輛上的圖像采集裝置、圖像處理模塊、顯示 模塊和警示模塊，其特征在于:所述圖像采集裝置將采集到的車輛前方的視頻信息發(fā)送到 圖像處理模塊中，所述圖像處理模塊對所述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行去霧處理并得 到對應(yīng)幀的去霧圖像;安裝在車輛中控臺(tái)上的所述顯示模塊接收并顯示所述去霧圖像;所 述圖像處理模塊對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理，并將相鄰兩幀的去霧圖像進(jìn)行差分處理， 分析得到去霧圖像中來車的移動(dòng)位置信息;所述圖像處理模塊根據(jù)所述移動(dòng)位置信息啟動(dòng) 所述警示模塊，所述警示模塊向駕駛者發(fā)出對應(yīng)輔助或警報(bào)信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像處理模炔基 于暗通道算法對所述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行去霧處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述暗通道算法步驟 為：1)對原始圖像用為奇數(shù)的LXL的矩形模塊進(jìn)行掃描，統(tǒng)計(jì)該模塊內(nèi)的像素灰度值;2)提 取出最小的像素灰度值，然后用最小像素灰度值替代該模塊內(nèi)的全部像素灰度值;3)重復(fù) 步驟1)和步驟2)，對整個(gè)原始圖像進(jìn)行掃描，得到暗通道圖像;4)采用所述原始圖像與一一 對應(yīng)的暗通道圖像的像素值相減，得到去霧后的所述去霧圖像。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像處理模炔基 于卡爾曼濾波算法對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述差分處理為所述 圖像處理模塊將相鄰幀的兩幅去霧圖像的像素灰度值進(jìn)行相減，并選取前一幀去霧圖像中 相減后像素差值相對較大的變化區(qū)域，并從所述變化區(qū)域中從而分析得到去霧圖像中來車 移動(dòng)位置信息。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所不會(huì)述的霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述差分處理為 所述圖像處理模塊將相鄰前一幀去霧圖像的像素一一對應(yīng)減去后一幀去霧圖像的像素，并 在前一幀去霧圖像中標(biāo)注相減后的像素差值大于150的變化區(qū)域;并分析得到去霧圖像中 來車的移動(dòng)位置信息。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像處理模塊根 據(jù)變化區(qū)域形狀輪廓得到符合來車的燈光的移動(dòng)信息;并分析得到去霧圖像中來車的移動(dòng) 位置信息。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集裝置為 高清攝像頭，并安裝在車輛前擋風(fēng)玻璃和后擋風(fēng)玻璃之下的中控臺(tái)上。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧霾天車輛駕駛輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述警示模塊為LED 顯示模塊或者語音提醒模塊。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧霾天車輛駕駛輔助方法，其特征在于:按照以下步驟進(jìn)行， 1) 在霧霾天啟動(dòng)該系統(tǒng)，所述圖像采集裝置采集到的車輛前方的視頻信息，并發(fā)送到 圖像處理模塊中； 2) 所述圖像處理模塊對所述視頻信息中的每幀原始圖像進(jìn)行去霧處理并得到對應(yīng)幀 的去霧圖像，并將所述去霧圖像發(fā)送到車輛中控臺(tái)上的顯示模塊中； 3) 所述圖像處理模塊對每幀去霧圖像進(jìn)行濾波處理，并將相鄰兩幀的圖像進(jìn)行差分處 理，分析得到圖像中來車燈光的移動(dòng)位置信息； 4) 所述圖像處理模塊根據(jù)所述移動(dòng)位置信息啟動(dòng)所述警示模塊，所述警示模塊向駕駛 者發(fā)出對應(yīng)輔助或警報(bào)信息。
【文檔編號(hào)】B60Q9/00GK105857180SQ201610298881
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】許皓, 李剛
【申請人】廣西大學(xué)