車輛行駛過(guò)程中對(duì)紅綠燈進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】車輛行駛過(guò)程中對(duì)紅綠燈進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，具體地，涉及一種車輛行駛過(guò)程中對(duì)紅綠燈進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]汽車有如下定義:由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，具有4個(gè)或4個(gè)以上車輪的非軌道承載的車輛，主要用于:載運(yùn)人員和或貨物；牽引載運(yùn)人員或貨物的車輛；特殊用途。1879年，德國(guó)工程師卡爾.本茨，首次試驗(yàn)成功一臺(tái)二沖程試驗(yàn)性發(fā)動(dòng)機(jī)。1883年10月，他創(chuàng)立了 “本茨公司和萊茵煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)廠”，1885年，他在曼海姆制成了第一輛本茨專利機(jī)動(dòng)車，該車為三輪汽車，采用一臺(tái)二沖程單缸0.9馬力的汽油機(jī)，此車具備了現(xiàn)代汽車的一些基本特點(diǎn)，如火花點(diǎn)火、水冷循環(huán)、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、后輪驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向和制動(dòng)手把等。1886年的1月29日，德國(guó)工程師卡爾.本茨為其機(jī)動(dòng)車申請(qǐng)了專利。同年11月，卡爾.本茨的三輪機(jī)動(dòng)車獲得了德意志專利權(quán)。這就是公認(rèn)的世界上第一輛現(xiàn)代汽車。由于上述原因，人們一般都把1886年作為汽車元年，也有些學(xué)者把卡爾?本茨制成第一輛三輪汽車之年即1885年，視為汽車誕生年。1885年是汽車發(fā)明取得決定性突破的一年。當(dāng)時(shí)和戴姆勒在同一工廠的本茨，也在研究汽車。他在1885年幾乎與戴姆勒同時(shí)制成了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，裝在汽車上，以每小時(shí)12公里的速度行駛，獲得成功。這一年，英國(guó)的巴特勒也發(fā)明了裝有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車。此外，意大利的貝爾納也發(fā)明了汽車，俄國(guó)的普奇洛夫和伏洛波夫兩人發(fā)明了裝有內(nèi)燃機(jī)的汽車。以前中國(guó)沒(méi)有汽車制造業(yè)。中國(guó)土地上第一輛汽車是1903年輸入的美國(guó)產(chǎn)奧斯莫比爾牌小汽車，領(lǐng)得第一號(hào)汽車行駛牌證，其所有者為上海富翁。自1953年7月第一汽車制造廠動(dòng)工興建，1956年7月投產(chǎn)，1957年7月13日我國(guó)生產(chǎn)出第一輛載貨的解放牌汽車，又于1958年5月，我國(guó)第一汽車制造廠自行研制設(shè)計(jì)生產(chǎn)了第一輛與當(dāng)時(shí)政治風(fēng)云起伏顛簸、榮辱與共的紅旗牌乘用車，被譽(yù)為“東方神韻”。幾十年來(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)得到了快速的發(fā)展。特別是改革開(kāi)放以來(lái)，汽車生產(chǎn)采用了各種高科技及人性化的安全及便利設(shè)施，汲國(guó)外汽車科研之精華。不僅秉乘了傳統(tǒng)的堅(jiān)固造型，更具時(shí)尚汽車的柔媚風(fēng)貌，線條流暢，駕乘舒適的“座駕”新寵不斷誕生。2001年底，中國(guó)正式加入了世貿(mào)組織，以此為契機(jī)，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了一個(gè)新的高速發(fā)展時(shí)期。2009年，中國(guó)汽車產(chǎn)銷分別為1379.10萬(wàn)輛和1364.48萬(wàn)輛，一舉超越美國(guó)，稱為世界第一汽車產(chǎn)銷大國(guó)。2012年中國(guó)汽車全年產(chǎn)銷分別為1927.18萬(wàn)輛和1930.64萬(wàn)輛，連續(xù)四年蟬聯(lián)世界第一。進(jìn)經(jīng)過(guò)十年高速發(fā)展之后，中國(guó)自主品牌乘用車技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。2013年上半年先后上市的一汽紅旗、北汽紳寶、長(zhǎng)安睿騁、吉利帝豪、比亞迪思銳及此前已經(jīng)先后上市的上汽榮威、廣汽傳祺等為代表的自主品牌高端乘用車向合資品牌發(fā)起集團(tuán)式?jīng)_鋒，將逐步改寫(xiě)自主品牌乘用車只能在中低端搶占市場(chǎng)的現(xiàn)狀?，F(xiàn)代汽車種類繁多，人們?cè)隈{駛汽車行駛過(guò)程中，用于車輛行駛速度或者道路環(huán)境限制，肉眼無(wú)法對(duì)前方紅綠燈狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，導(dǎo)致剎車不及時(shí)，造成意外發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種車輛行駛過(guò)程中對(duì)紅綠燈進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)對(duì)前方紅綠燈進(jìn)行識(shí)別，給駕駛?cè)藛T提醒，留出足夠的反應(yīng)時(shí)間，使得駕駛?cè)藛T能夠及時(shí)采取措施，避免出現(xiàn)闖紅燈或者錯(cuò)過(guò)綠燈，防止出現(xiàn)意外。
[0005]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:車輛行駛過(guò)程中對(duì)紅綠燈進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)，包括以下步驟:
(1)圖像采集:在車頂或者車內(nèi)安裝攝像機(jī)，對(duì)汽車前方進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集，攝像機(jī)的規(guī)格參數(shù)為帶彩色顯示屏車載錄像儀，能夠記錄即看，鏡頭角度為90度，拍攝文件格式為錄像AV I格式，拍照J(rèn) PG格式；能夠連接電腦或者導(dǎo)航儀、手機(jī)設(shè)備上隨時(shí)播放，支持幀率調(diào)節(jié)以節(jié)省空間或者錄制最優(yōu)質(zhì)圖像功能，帶有數(shù)字化部件，能夠直接將數(shù)字圖像通過(guò)計(jì)算機(jī)端口或者標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備傳送給計(jì)算機(jī)；
(2)圖像預(yù)處理:圖像采集之后，通過(guò)攝像機(jī)固有的模數(shù)轉(zhuǎn)換部件完成圖像數(shù)字化，通過(guò)端口輸入微處理器，因?yàn)閿z像頭是隨汽車運(yùn)動(dòng)的，因此采集到的圖像難免會(huì)出現(xiàn)邊緣模糊，另外由于空氣情況、日照變化、電磁干擾，再加上圖像采集過(guò)程中會(huì)受到噪聲的影響，會(huì)使采集到的圖像變得模糊，因此圖像采集完畢后需要進(jìn)行圖像預(yù)處理，對(duì)于隨即干擾所產(chǎn)生的椒鹽噪聲可以用中值濾波處理，其濾波原理是:對(duì)一個(gè)滑動(dòng)的窗口內(nèi)的像素灰度排序，用其中值代替窗口中心像素原來(lái)的灰度，若窗口中的像素有偶數(shù)個(gè)，取其兩個(gè)中間的平均值，對(duì)于圖像邊緣模糊問(wèn)題可以用高通濾波方法處理，圖像中的邊沿或者線條與圖像頻譜中的高頻分量相對(duì)應(yīng)，因此可以用高通濾波的方法是低頻分量得到抑制，從而增強(qiáng)高頻分量使圖像邊沿或線條變得清晰；
(3)紅綠燈定位:圖像預(yù)處理時(shí)候進(jìn)入目標(biāo)定位，需要在整幅圖像中定位出目標(biāo)，并標(biāo)記出各個(gè)燈的位置，事先對(duì)紅綠燈進(jìn)行特征設(shè)定，特征之一就是大多數(shù)紅綠燈底板多為黑色，灰度值較低；另一特征就是大多數(shù)紅綠燈外形固定，分橫豎兩種；先收集到一些紅綠燈樣本進(jìn)行特征標(biāo)記后存入訓(xùn)練集，對(duì)預(yù)處理后的圖像做搜索，用邊緣跟蹤的方法圈定目標(biāo)物體；
(4)顏色判別:在所給的圖片描繪的場(chǎng)景中，第一種顏色被從RGB轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RGB通信號(hào)燈一種顏色的信號(hào)，接下來(lái)邊緣從被保留的像素中偵測(cè)到，最后通過(guò)這種霍夫變化的方式一個(gè)交通信號(hào)燈的圓形形狀就呈現(xiàn)出來(lái)；
(5)轉(zhuǎn)換顏色空間:交通信號(hào)燈顏色的不同取決于由于天氣、時(shí)間、或是其他一些因素而引起的光線條件的改變，標(biāo)準(zhǔn)RGB是在顏色RGB圖像轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)RGB圖像，從標(biāo)準(zhǔn)RGB圖像中可以看出一些地區(qū)是特別選取的交通信號(hào)燈候選地區(qū)，決定一個(gè)像素是否屬于候選地區(qū)中的某一個(gè)或是沒(méi)有被包含進(jìn)R，G, B的數(shù)量范圍內(nèi)，交通信號(hào)燈的圖像和決定一種像素是否屬于一個(gè)待選的地區(qū)的條件是一下幾點(diǎn):
R>200 和 G〈150 和 B〈150
或 R>200 和 G>150 和 B〈150
或 R〈150 和 G>240 和 B>220
連接地區(qū)通過(guò)挑選像素被包含的是候選地區(qū)的交通信號(hào)燈，從圖片和被偵測(cè)的邊緣中提取僅僅一個(gè)候選地區(qū)，CCD邊緣跟蹤原理:邊緣檢測(cè)算法是考察圖像的每個(gè)像素在某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)灰度的變化，利用邊緣鄰近一階或二階導(dǎo)數(shù)的變化規(guī)律來(lái)檢測(cè)邊緣，為了偵測(cè)一個(gè)信號(hào)燈，一個(gè)被交通信號(hào)燈其中一種顏色充滿的圓圈被偵測(cè)，在腳踝改變框架內(nèi)，邊緣圖片被使用和循環(huán)邊緣被偵測(cè)到，從一個(gè)簡(jiǎn)單的圓形方程中能夠被使用從邊緣圖片中偵測(cè)到圓，代入到三維空間參數(shù)“ A和r人設(shè)立參數(shù)得到大部分的呈現(xiàn)交通信號(hào)燈位置和尺寸的投票，在這個(gè)框架內(nèi)封閉的圓形和開(kāi)放的圓形全部被探測(cè)到，假定在圖像中中灰色和黑色的像素是交通信號(hào)燈中的一個(gè)在腳踝變量中，對(duì)于每個(gè)像素6r，力，選取被帶入到三維空間的在圖像上的黑色色素進(jìn)入ab-線條的r位置的數(shù)量被改變了，在被推薦的框架中，選舉被進(jìn)行僅僅是因?yàn)樯?a，A)和它的四個(gè)相鄰元素屬于待選區(qū)域，通過(guò)推薦的方法被展示作為在圖像黑色素中結(jié)果投票進(jìn)入ab-線條中，進(jìn)而使紅綠燈被檢測(cè)到，判別出紅綠燈的具體顏色；
(6)顯示倒計(jì)時(shí):紅綠燈的倒計(jì)時(shí)用一個(gè)LED顯示屏或者數(shù)碼管顯示，數(shù)字顏色選用色盲和色弱可以看出的顏色，數(shù)碼管要顯示數(shù)字需要和驅(qū)動(dòng)電路相連，此方面用到動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃“a，b, c, d, e, f, g, h, dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮；
(7)語(yǔ)音提醒:語(yǔ)音功能獲取倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)信息，對(duì)所述信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到一分析結(jié)果；根據(jù)所述分析結(jié)果調(diào)用與所述分析結(jié)果相對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)將要到零時(shí)，播報(bào)所述語(yǔ)音數(shù)據(jù)來(lái)告知當(dāng)前的交通指示燈情況，提醒駕駛員注意紅綠燈的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而安全駕駛。
[0006]本方案根據(jù)探頭對(duì)前方紅路燈信息進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)用算法公式得到準(zhǔn)確的紅路燈信息，幫助駕駛員駕駛。
[0007]綜上，本發(fā)明的有益效果是:該系統(tǒng)能夠自動(dòng)對(duì)前方紅綠燈進(jìn)行識(shí)別，給駕駛?cè)藛T提醒，留出足夠的反應(yīng)時(shí)間，使得駕駛?cè)藛T能夠及時(shí)采取措施，避免出現(xiàn)闖紅燈或者錯(cuò)過(guò)綠燈，防止出現(xiàn)意外。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0009]實(shí)施例:
車輛行駛過(guò)程中對(duì)紅綠燈進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)，包括以下步驟:
(1)圖像采集:在車頂或者車內(nèi)安裝攝像機(jī)，對(duì)汽車前方進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像采集，攝像機(jī)的規(guī)格參數(shù)為帶彩色顯示屏車載錄像儀，能夠記錄即看，鏡頭角度為90度，拍攝文件格式為錄像AV I格式，拍照J(rèn) PG格式；能夠連接電腦或者導(dǎo)航儀、手機(jī)設(shè)備上隨時(shí)播放，支持幀率調(diào)節(jié)以節(jié)省空間或者錄制最優(yōu)質(zhì)圖像功能，帶有數(shù)字化部件，能夠直接將數(shù)字圖像通過(guò)計(jì)算機(jī)端口或者標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備傳送給計(jì)算機(jī)；
(2)圖像預(yù)處理:圖像采集之后，通過(guò)攝像機(jī)固有的模數(shù)轉(zhuǎn)換部件完成圖像數(shù)字化，通過(guò)端口輸入微處理器，因?yàn)閿z像頭是隨汽車運(yùn)動(dòng)的，因此采集到的圖像難免會(huì)出現(xiàn)邊緣模糊，另外由于空氣情況、日照變化、電磁干擾，再加上圖像采集過(guò)程中會(huì)受到噪聲的影響，會(huì)使采集到的圖像變得模