專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)載視頻與總線數(shù)據(jù)同步采集及回放的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車(chē)信號(hào)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)載視頻和車(chē)載總線數(shù)據(jù)的同步采集、保存及回放的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，車(chē)路\車(chē)車(chē)交互式協(xié)同控制技術(shù)成為國(guó)際汽車(chē)安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，如:前碰撞預(yù)警系統(tǒng)和自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)通過(guò)車(chē)載攝像頭、雷達(dá)等傳感器感知車(chē)輛行駛狀態(tài)及環(huán)境信息，控制器根據(jù)這些信息，判斷車(chē)輛處于何種狀態(tài)，并做出相應(yīng)的控制策略保障行車(chē)安全，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在車(chē)車(chē)交互式協(xié)同控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)及測(cè)試過(guò)程中，為避免測(cè)試過(guò)程中潛在危險(xiǎn)、降低開(kāi)發(fā)成本以及縮短開(kāi)發(fā)周期，可記錄測(cè)試車(chē)輛的行駛狀態(tài)及環(huán)境信息，并通過(guò)離線分析這些信息達(dá)到快速開(kāi)發(fā)優(yōu)化控制算法的目的。此外，硬件在環(huán)試驗(yàn)和實(shí)車(chē)測(cè)試中也需要記錄這些信息數(shù)據(jù)，以判斷系統(tǒng)測(cè)試時(shí)所選工況是否有必要，控制邏輯是否合理。中國(guó)專(zhuān)利公告號(hào)CN100405414C，公告日2008年7月23日，公開(kāi)了一種車(chē)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置，包括總線控制系統(tǒng)和內(nèi)存結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)高速采集的總線數(shù)據(jù)和汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)的數(shù)據(jù)。該專(zhuān)利文獻(xiàn)提供了一種只針對(duì)在汽車(chē)碰撞試驗(yàn)中進(jìn)行車(chē)載數(shù)據(jù)采集的方法，該方法可獲知車(chē)輛的狀態(tài)信息，但無(wú)法獲取車(chē)輛的行駛環(huán)境信息。中國(guó)專(zhuān)利公告號(hào)CN202068505U，公告日2011年12月7日，公開(kāi)了一種車(chē)載視頻監(jiān)控設(shè)備，其利用全球眼網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與視頻采集服務(wù)器連接，用于采集視頻數(shù)據(jù)，最終將數(shù)據(jù)采集儀、視頻采集服務(wù)器與遠(yuǎn)程車(chē)輛監(jiān)控平臺(tái)連接，將采集的非視頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程車(chē)輛監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)統(tǒng)一管理車(chē)輛的行駛信息。該方法可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輛的位置、狀態(tài)信息，適用于車(chē)輛監(jiān)管、車(chē)輛及時(shí)救助等服務(wù)領(lǐng)域。但該方法不提供用于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)測(cè)試所需的信息以及對(duì)采集的信息進(jìn)行后期處理的方法，無(wú)法應(yīng)用于車(chē)車(chē)交互式協(xié)同控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有車(chē)載信息監(jiān)控設(shè)備存在的不足，開(kāi)發(fā)一種車(chē)載視頻和總線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、同步采集、數(shù)據(jù)分析以及同步回放的方法，以適用于車(chē)車(chē)交互式協(xié)同控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及測(cè)試中，實(shí)時(shí)監(jiān)控并同步采集各種工況下來(lái)自于車(chē)載攝像頭、雷達(dá)及車(chē)載總線的數(shù)據(jù)，得到測(cè)試車(chē)輛的行駛狀態(tài)及環(huán)境信息，保證測(cè)試場(chǎng)景的一致性和重復(fù)性，減少實(shí)車(chē)測(cè)試的工作量，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本。 本發(fā)明方法的總體技術(shù)方案是:利用Windows多進(jìn)程編程技術(shù)，在視頻監(jiān)控、視頻采集進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)車(chē)輛行駛環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控與采集，并在采集過(guò)程中，對(duì)視頻信息進(jìn)行壓縮處理，保存在本地硬盤(pán)中；在總線信息接收進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)雷達(dá)探測(cè)信息，車(chē)輛狀態(tài)信息的解析與保存，在該過(guò)程中，對(duì)接收的信息進(jìn)行解析并實(shí)時(shí)顯示以便測(cè)試人員對(duì)車(chē)輛的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，與此同時(shí)解析后的信號(hào)，如本車(chē)車(chē)速、加速度以及目標(biāo)車(chē)速、加速度等測(cè)試中需要的信號(hào)保存在信息數(shù)據(jù)庫(kù)中；在信息數(shù)據(jù)庫(kù)中添加信號(hào)記錄時(shí)，為每一行記錄添加時(shí)間標(biāo)識(shí)，以和相應(yīng)的車(chē)輛行駛環(huán)境信息對(duì)應(yīng)，由于在以后的離線分析時(shí)對(duì)時(shí)間精度的要求較高，所以時(shí)間標(biāo)識(shí)由Windows中精度較高的多媒體定時(shí)器計(jì)算得來(lái)。本發(fā)明方法具體包含以下幾個(gè)步驟:
步驟1:通過(guò)攝像頭采集車(chē)輛行駛過(guò)程中的視頻信息；
步驟2:利用視頻處理模塊，對(duì)采集的視頻進(jìn)行編碼處理并保存在本地硬盤(pán)；
步驟3:通過(guò)CAN報(bào)文接收設(shè)備，接收雷達(dá)和車(chē)載總線信息并將傳輸方式轉(zhuǎn)換為USB傳
輸;
步驟4:解析雷達(dá)信號(hào)和車(chē)載總線報(bào)文信息；
步驟5:創(chuàng)建信息數(shù)據(jù)庫(kù)，包括將視頻文件名稱(chēng)和數(shù)據(jù)庫(kù)名稱(chēng)命名一致，以便軟件自動(dòng)關(guān)聯(lián)視頻和相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)文件；為數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄添加時(shí)間標(biāo)識(shí)，以便于視頻幀和對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息同步。步驟6:根據(jù)視頻文件名稱(chēng)自動(dòng)查找對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，并關(guān)聯(lián)；
步驟7:回放視頻數(shù)據(jù)，匹配與視頻播放長(zhǎng)度值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的時(shí)間標(biāo)識(shí)以同步回放雷達(dá)探測(cè)信息，車(chē)載總線信息；再現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)景；
步驟8:在同步回放的同時(shí)，視頻與數(shù)據(jù)同步回放模塊同時(shí)向車(chē)輛仿真軟件發(fā)送CAN報(bào)文信息。仿真軟件用于分析各種數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化控制算法，驗(yàn)證控制邏輯。分析過(guò)程包括曲線繪制分析和圖表統(tǒng)計(jì)分析。本發(fā)明關(guān)于視頻數(shù)據(jù)和車(chē)載總線數(shù)據(jù)的同步采集的方法是:在實(shí)車(chē)測(cè)試過(guò)程，當(dāng)測(cè)試車(chē)輛的行駛狀態(tài)和環(huán)境滿(mǎn)足測(cè)試人員設(shè)置的采集開(kāi)始條件或采集時(shí)刻，觸發(fā)視頻數(shù)據(jù)、雷達(dá)探測(cè)信息和車(chē)輛行駛狀態(tài)信息同時(shí)采集，該過(guò)程也可由測(cè)試人員手動(dòng)觸發(fā)。在測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試人員終止視頻采集或車(chē)輛行駛狀態(tài)信息采集任務(wù)或者采集設(shè)備發(fā)生故障，則采集過(guò)程同時(shí)結(jié)束。本發(fā)明可以由測(cè)試人員設(shè)置信息保存的開(kāi)始時(shí)間或條件，在試驗(yàn)結(jié)束后，可以通過(guò)同步回放采集的各種數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)視頻信息，總線數(shù)據(jù)信息，雷達(dá)探測(cè)的信息進(jìn)行離線分析，通過(guò)再現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)景驗(yàn)證系統(tǒng)控制邏輯是否合理并優(yōu)化控制算法。記錄或回放的總線數(shù)據(jù)用于控制算法的開(kāi)發(fā)調(diào)試以及控制器的硬件在環(huán)試驗(yàn)。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn):
1)可實(shí)現(xiàn)車(chē)載總線數(shù)據(jù)、雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)與視頻實(shí)景數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同步采集數(shù)，同步回放；同步誤差控制在毫秒級(jí)，誤差積累在可允許的范圍內(nèi)；
2)視頻回放速率可由測(cè)試人員設(shè)置，支持逐幀播放，并且視頻和總線數(shù)據(jù)不會(huì)因播放速率或播放方式的改變而出現(xiàn)不同步或延遲問(wèn)題。3)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮處理后保存于本地硬盤(pán)，為長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行實(shí)車(chē)測(cè)試試驗(yàn)、采集大量數(shù)據(jù)，找到了簡(jiǎn)單有效的實(shí)現(xiàn)途徑；
4)易于擴(kuò)展，包括可擴(kuò)展為多路視頻采集通道的模式以采集測(cè)試車(chē)輛的全景信息。5)有效地提高實(shí)車(chē)測(cè)試效率，大大降低了車(chē)車(chē)交互式協(xié)同控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到危險(xiǎn)的概率，縮短周期， 降低開(kāi)發(fā)成本。


圖1A和圖1B是本發(fā)明的原理框圖。圖2是本發(fā)明的采集示意圖。圖中，1、攝像頭，2、視頻采集模塊，3、視頻處理模塊，4、本地硬盤(pán)，5、雷達(dá)，6、雷達(dá)數(shù)據(jù)接收設(shè)備，7、雷達(dá)數(shù)據(jù)解析模塊，8、信息數(shù)據(jù)庫(kù)，9、車(chē)載總線輸入端，10、數(shù)據(jù)接收設(shè)備，11、車(chē)載數(shù)據(jù)解析模塊，12、視頻與數(shù)據(jù)同步采集模塊，13視頻與數(shù)據(jù)同步回放模塊，14、USB傳輸線，15、車(chē)載計(jì)算機(jī)，16、USBCAN接口卡，17,CAN總線，18、仿真軟件，19、本車(chē)，20、前車(chē)，21、雷達(dá)探測(cè)面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。參見(jiàn)圖2，安裝在本車(chē)19上的攝像頭I采集車(chē)輛行駛環(huán)境信息，包括車(chē)輛、行人、車(chē)道線、路況等信息，通過(guò)USB傳輸線14將視頻數(shù)據(jù)傳送到車(chē)載計(jì)算機(jī)15中進(jìn)行處理并顯示。
安裝在本車(chē)19上的雷達(dá)5探測(cè)處于雷達(dá)探測(cè)面21內(nèi)的障礙物信息，如:探測(cè)到前車(chē)20，則雷達(dá)5可以將前車(chē)20與本車(chē)19之間的縱向相對(duì)速度、相對(duì)距離等信息通過(guò)CAN總線17傳送到USBCAN接口卡16，經(jīng)過(guò)USBCAN接口卡16對(duì)信號(hào)傳輸方式的轉(zhuǎn)換，信號(hào)最終通過(guò)USB輸出線14傳送到車(chē)載計(jì)算機(jī)15中進(jìn)行解析、顯示和存儲(chǔ)。安裝在本車(chē)19上的車(chē)載總線輸入端9，為CAN總線接口，將本車(chē)行駛的狀態(tài)信息，如:本車(chē)速度、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩等參數(shù)，通過(guò)CAN總線17傳送到USBCAN接口卡16，經(jīng)過(guò)USBCAN接口卡16對(duì)信 號(hào)傳輸方式的轉(zhuǎn)換，信號(hào)最終通過(guò)USB輸出線14傳送到車(chē)載計(jì)算機(jī)15中進(jìn)行解析、顯示和存儲(chǔ)。參見(jiàn)圖1A和圖1B，本方法的具體實(shí)現(xiàn)如下:
步驟1:通過(guò)攝像頭I及視頻采集模塊2采集車(chē)輛行駛過(guò)程中的視頻信息；
步驟2:利用視頻處理模塊3，對(duì)采集的視頻進(jìn)行編碼處理并保存在本地硬盤(pán)4 ；
步驟3:通過(guò)CAN報(bào)文接收設(shè)備(包括雷達(dá)數(shù)據(jù)接收設(shè)備6和數(shù)據(jù)接收設(shè)備10)，接收雷達(dá)5和車(chē)載總線輸入端9的信息并將傳輸方式轉(zhuǎn)換為USB傳輸；
步驟4:利用雷達(dá)數(shù)據(jù)解析模塊7和車(chē)載數(shù)據(jù)解析模塊11，解析雷達(dá)信號(hào)和車(chē)載總線報(bào)文信息；
步驟5:創(chuàng)建信息數(shù)據(jù)庫(kù)8，包括將視頻文件名稱(chēng)和數(shù)據(jù)庫(kù)名稱(chēng)命名一致，以便軟件自動(dòng)關(guān)聯(lián)視頻和相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)文件；為數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄添加時(shí)間標(biāo)識(shí)，以便于視頻幀和對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息同步。步驟6:根據(jù)視頻文件名稱(chēng)自動(dòng)查找對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，并關(guān)聯(lián)；
步驟7:用視頻與數(shù)據(jù)同步回放模塊13回放視頻數(shù)據(jù)，匹配與視頻播放長(zhǎng)度值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的時(shí)間標(biāo)識(shí)以同步回放雷達(dá)探測(cè)信息、車(chē)載總線信息；
步驟8:車(chē)載計(jì)算機(jī)9中的仿真軟件同時(shí)讀取信息數(shù)據(jù)庫(kù)8中的雷達(dá)探測(cè)信息和車(chē)載總線信息，用于配置仿真軟件18中的車(chē)輛模型，運(yùn)行仿真軟件18，觀察和比較不同的配置信息輸出的結(jié)果。視頻采集模塊2實(shí)時(shí)顯示并采集視頻；
視頻處理模塊3對(duì)采集的視頻進(jìn)行編碼處理；本地硬盤(pán)4是測(cè)試時(shí)所用的車(chē)載計(jì)算機(jī)硬盤(pán)；
通過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)接收設(shè)備6，接收CAN總線傳輸?shù)睦走_(dá)5的報(bào)文信息，雷達(dá)數(shù)據(jù)接收設(shè)備6可以將CAN傳輸轉(zhuǎn)換為USB傳輸方式；
通過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)解析模塊7，將每個(gè)時(shí)間循環(huán)內(nèi)接收到的二進(jìn)制CAN報(bào)文數(shù)據(jù)解析為相應(yīng)的雷達(dá)5的探測(cè)信號(hào)，并將信號(hào)存儲(chǔ)；
通過(guò)數(shù)據(jù)接收設(shè)備10，接收CAN總線傳輸?shù)能?chē)載總線的報(bào)文信息。如果數(shù)據(jù)接收設(shè)備10帶有2路及以上獨(dú)立的CAN通道，則雷達(dá)數(shù)據(jù)接收設(shè)備6可以與數(shù)據(jù)接收設(shè)備10相同；通過(guò)車(chē)載數(shù)據(jù)解析模塊11，將接收到的二進(jìn)制CAN報(bào)文數(shù)據(jù)解析為相應(yīng)的車(chē)輛狀態(tài)信息，并存儲(chǔ)；
信息數(shù)據(jù)庫(kù)8用于存放解析后的實(shí)時(shí)雷達(dá)探測(cè)信息和測(cè)試所需的車(chē)輛狀態(tài)信息；
視頻與數(shù)據(jù)同步采集模塊12與視頻與數(shù)據(jù)同步回放模塊13在軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程中是相對(duì)獨(dú)立的，即采用兩個(gè)不同的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)。在視頻回放進(jìn)程中，解碼回放采集的視頻并給總線數(shù)據(jù)回放進(jìn)程發(fā)送視頻播放時(shí)間，根據(jù)該時(shí)間檢索數(shù)據(jù)庫(kù)8中總線數(shù)據(jù)記錄，達(dá)到視頻和總線數(shù)據(jù)同步回放的要 求。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)載視頻與總線數(shù)據(jù)同步采集及回放的方法，其特征在于:所述方法是利用Windows多進(jìn)程編程技術(shù)，在視頻監(jiān)控、視頻采集進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)車(chē)輛行駛環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控與采集，并在采集過(guò)程中，對(duì)視頻信息進(jìn)行壓縮處理，保存在本地硬盤(pán)中；在總線信息接收進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)雷達(dá)探測(cè)信息、車(chē)輛狀態(tài)信息的解析與保存，在該過(guò)程中，對(duì)接收的信息進(jìn)行解析并實(shí)時(shí)顯示以便測(cè)試人員對(duì)車(chē)輛的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，與此同時(shí)解析后的信號(hào)保存在信息數(shù)據(jù)庫(kù)中；在信息數(shù)據(jù)庫(kù)中添加信號(hào)記錄時(shí)，為每一行記錄添加時(shí)間標(biāo)識(shí)，以和相應(yīng)的車(chē)輛行駛環(huán)境信息對(duì)應(yīng)，在回放時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)顯示采集信息并同時(shí)將采集處理后的信息用于標(biāo)定仿真軟件中模型的參數(shù)，觀察仿真軟件中車(chē)輛模型的響應(yīng)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)載視頻與總線數(shù)據(jù)同步采集及回放的方法，其特征在于:所述解析后的信號(hào)指的是本車(chē)車(chē)速、加速度以及目標(biāo)車(chē)速、加速度這些測(cè)試中需要的信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車(chē)載視頻與總線數(shù)據(jù)同步采集及回放的方法，其特征在于:所述方法具體包含以下步驟: 步驟1:通過(guò)攝像頭采集車(chē)輛行駛過(guò)程中的視頻信息； 步驟2:利用視頻處理模塊，對(duì)采集的視頻進(jìn)行編碼處理并保存在本地硬盤(pán)； 步驟3:通過(guò)CAN報(bào)文接收設(shè)備，接收雷達(dá)和車(chē)載總線信息并將傳輸方式轉(zhuǎn)換為USB傳輸; 步驟4:解析雷達(dá)信號(hào)和車(chē)載總線報(bào)文信息； 步驟5:創(chuàng)建信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將解析后的信號(hào)和原始報(bào)文保存到信息數(shù)據(jù)庫(kù)中； 步驟6:根據(jù)視頻文件名稱(chēng)自動(dòng)查找對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，并關(guān)聯(lián)； 步驟7:回放視頻數(shù)據(jù)，匹配與視頻播放長(zhǎng)度值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的時(shí)間標(biāo)識(shí)以同步回放雷達(dá)探測(cè)信息、車(chē)載總線信息、再現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)景； 步驟8:在同步回放的同時(shí)，視頻與數(shù)據(jù)同步回放模塊同時(shí)向車(chē)輛仿真軟件發(fā)送CAN報(bào)文信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及測(cè)試的車(chē)載視頻和總線數(shù)據(jù)同步采集、保存和回放的方法。該方法可以同步采集各種工況下測(cè)試車(chē)輛的行駛狀態(tài)信息、道路交通環(huán)境信息，并且可以由測(cè)試人員設(shè)置觸發(fā)數(shù)據(jù)采集的開(kāi)始條件；在試驗(yàn)結(jié)束之后，可以導(dǎo)入記錄的數(shù)據(jù)并同步回放，再現(xiàn)測(cè)試場(chǎng)景。其記錄的數(shù)據(jù)可以用于控制算法的開(kāi)發(fā)調(diào)試以及控制器的硬件在環(huán)試驗(yàn)，保證測(cè)試場(chǎng)景的一致性和重復(fù)性，減少實(shí)車(chē)測(cè)試的工作量，縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。
文檔編號(hào)G11B20/10GK103219030SQ20131013573
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者張盼, 韓慧娟, 黎予生, 張強(qiáng), 陳達(dá)興, 李楠 申請(qǐng)人:重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司