基于单目视觉的后方车况监测装置设计

姜珊珊+王曦

摘 要：车辆后方盲点是导致道路交通事故的重要因素。本作品利用图像分割、图像识别将车辆后方车况分为人、车两部分。再采用单目视觉的方法进行物体的测距，根据距离判断是否为危险情况。属于危险情况时发出报警声等提醒车内乘员。本作品对交通主动安全领域的研究和开发有重要意义，同时也有效地预防了车辆后方盲点事故的产生，能够提高道路交通安全水平。

关键词：图像识别；单目测距；目标跟踪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.030

1 引言

随着国内汽车保有量不断增加，交通安全问题日益严峻。据统计，交通事故中很大一部分都是因为视野盲区造成的，而车后方的视觉盲区造成的事故更为突出，所以就如何减少相关事故的发生进行了装置的设计。

2 硬件构成和工作原理

2.1 装置的硬件构成

由树莓派、广角摄像头、蜂鸣器、压力传感器、Arduino、警示灯和显示屏等构成。

2.2 工作原理

利用摄像头实时追踪车后路况，以树莓派为载体搭建系统并对接收的数据进行判断，当判断情况危险时，发出报警声。其工作原理如图1所示。

2.2.1 图像采集

利用广角鱼眼摄像头进行图像的采集，然后将采集到的图像数据发送给树莓派。

2.2.2 图像处理

图像处理流程如下：将图像进行预处理灰度化，再将图像分割、边缘化、特征提取最后达到图像识别的目的。图像经过图像算法处理后被分为人与车两类，树莓派对两类物体分别进行数据处理和目标跟踪。

2.2.3 测距

利用单目视觉的原理对识别到的图像进行测距，并将所测距离显示在显示屏中。

基于透视投影变换原理，利用已识别的车辆底部边界实现距离的测量。P点表示已识别的车辆底部边界；h直接通过测量得到，y0一般取作0，f是CCD摄像机的有效焦距，属于内部参数，y通过摄像头内部传感器测得。根据下式：

（1）

计算得到距离d，即可以在车辆运动过程中对后方物体进行实时距离测量。

2.2.4 实时监测

将识别到的物体类别和距离实时显示在LED显示上。

2.2.5 報警

车后来物的距离若达到设定的危险值，系统发出报警声。此外，车内人员触摸车门手柄上的压力传感器，当所测压力值达一定范围，且所识别的运动物体的距离达到危险值时启动声光报警，另在车门上增加自锁装置，在危险时刻启动车门自锁，更加保证了下车乘客的安全。

3 应用前景分析

该装置应用前景广阔，主要应用于实车。

3.1 用于扩展汽车后视镜功能

本装置可以检测后视镜难以观察到的盲点区域，判断区域内是否有车辆或行人。

3.2 用于预判是否存在交通隐患

车后方一旦有人、车进入了危险区域将触发声光报警系统。

3.3 用于减少开车门不当引发的事故

本装置可与汽车的中控系统相连，设置车门自锁装置。当驾驶人有下车趋势且后方来物距离值已经达到危险值便可启动车门自锁装置以保证驾驶员的安全。

3.4 用于完善普通汽车安全性

本装置相较于ADAS中的盲点辅助系统独立性强且成本低廉，在中低端车型上也可以广泛应用，可提升普通汽车的安全指数。

4 结束语

汽车产业发展迅速，如何降低安全隐患，保障驾驶人的安全是十分重要的问题。

该车用后方车况监测与警示装置各项功能的实施可以有效降低交通事故率，保障驾驶人的安全。如何完善和优化，我们将继续探索。

参考文献：

[1]顾柏园.基于单目视觉的安全车距预警系统研究[D].吉林大学，

2006.

[2]Artur Sowa.Image processing via simulated quantum dynamics[J].Random Operators and Stochastic Equations，2017，25

（01）.

[3]付昱强.基于FPGA的图像处理算法的研究与硬件设计[D].南昌大学，2006.

本文获得“国家级大学生科学研究与创业行动计划”（项目编号：201710022060）资助。endprint