一種基于前碰撞預(yù)警的晝夜切換方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及駕駛輔助系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于前碰撞預(yù)警的晝夜切換方法及
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)追尾事故是最常見(jiàn)的事故類(lèi)型。與前車(chē)保持足夠的間距能減少追尾事故發(fā)生，但駕駛員一時(shí)注意力不集中仍會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生。研究顯示，若在發(fā)生碰撞前發(fā)出預(yù)警信號(hào)，能避免90%的追尾事故。因此前碰撞預(yù)警系統(tǒng)(Forward Collis1n Warning)至關(guān)重要。
[0003]FCW通常開(kāi)發(fā)白天和夜間兩種算法模式，白天模式下利用車(chē)輛陰影或車(chē)輪等特征，夜間采用車(chē)燈特征，因此需要晝夜切換以滿(mǎn)足算法需求。現(xiàn)有的晝夜切換方法通常有兩種，一種是從成像設(shè)備中獲取外界光照信息，另一種從數(shù)字圖像中獲取光照信息，專(zhuān)利CN102044152B、CN100504318C均是從數(shù)字圖像中獲取光照信息，方法獲取路面亮度均值，利用晝夜亮度變化趨勢(shì)，設(shè)置亮度趨勢(shì)閾值或?qū)ふ彝蛔儠r(shí)間變化，設(shè)置切換點(diǎn)。上述方法適用于智能交通系統(tǒng)中的交通監(jiān)控系統(tǒng)，但該系統(tǒng)中絕大部分?jǐn)z像頭都是固定機(jī)位，而FCW裝載在車(chē)上，在實(shí)際行駛過(guò)程中，會(huì)遇到各種復(fù)雜的路況及天氣，單一的感興趣區(qū)的亮度趨勢(shì)判斷會(huì)受到天氣燈光等的影響，亮度趨勢(shì)判斷閾值設(shè)置較為困難，設(shè)置過(guò)大會(huì)導(dǎo)致無(wú)法切換，過(guò)小會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤切換。專(zhuān)利CN 103702038 A是利用成像設(shè)備進(jìn)行晝夜切換，方法設(shè)置自適應(yīng)的曝光量閾值判斷是否進(jìn)行晝夜切換，閾值調(diào)整方法為如果當(dāng)前曝光量小于當(dāng)前閾值，則設(shè)置閾值為當(dāng)前曝光量與預(yù)設(shè)閾值間的差值，首先預(yù)設(shè)閾值較難確定，同時(shí)，在夜間車(chē)輛行駛中，由于前方車(chē)輛燈光的影響，曝光量會(huì)受到嚴(yán)重影響，在夜間情況下曝光量會(huì)有較小的值，影響閾值的自動(dòng)調(diào)整，導(dǎo)致切換錯(cuò)誤。
[0004]由于FCW具有移動(dòng)性，車(chē)輛在白天行駛中也會(huì)進(jìn)入較暗的區(qū)域，如:隧道等，因此針對(duì)該特性，本發(fā)明設(shè)計(jì)了短時(shí)切換(進(jìn)入隧道等)、晝夜切換兩種切換模式，以避免進(jìn)入較暗區(qū)域時(shí)算法未切換，導(dǎo)致前碰撞預(yù)警算法失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為克服上述的不足之處，目的在于提供一種基于前碰撞預(yù)警的晝夜切換方法及裝置，本裝置包括數(shù)據(jù)提取模塊、初始化狀態(tài)判斷模塊、切換執(zhí)行模塊、容錯(cuò)機(jī)制模塊、短時(shí)切換模塊、晝夜切換模塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔明了，便于使用；本方法分為短時(shí)切換和晝夜切換兩種模式，這兩種模式為并行出路的，針對(duì)不同的模式，采用感興趣區(qū)域亮度均值及攝像頭曝光量均值作為特性，設(shè)計(jì)切換方法。本方法能適用于各種不同場(chǎng)景，且準(zhǔn)確率高。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:一種基于前碰撞預(yù)警的晝夜切換方法，包括如下步驟:
[0007](I)通過(guò)攝像頭獲取圖像的特征數(shù)據(jù)；
[0008](2)基于特征數(shù)據(jù)計(jì)算感興趣區(qū)域內(nèi)的亮度均值與曝光量均值，并與設(shè)定的亮度閾值和曝光量的閾值比較，初始化晝夜?fàn)顟B(tài)；
[0009](3)設(shè)置數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)周期，判斷亮度均值的變化趨勢(shì)并結(jié)合亮度值最值差和曝光量閾值判斷是否進(jìn)行晝夜切換；計(jì)算曝光量的變化趨勢(shì)并結(jié)合曝光量最值差和亮度均值閾值判斷是否進(jìn)行短時(shí)切換；
[0010](4)若滿(mǎn)足晝夜切換與短時(shí)切換條件，進(jìn)行切換操作；若不滿(mǎn)足條件則啟動(dòng)容錯(cuò)機(jī)制，通過(guò)修正后進(jìn)行切換操作。
[0011]作為優(yōu)選，所述的基于前碰撞預(yù)警的晝夜切換方法還包括:(5)將一天分為黎明，白天、黃昏和夜晚，在黎明階段，若滿(mǎn)足晝夜切換，則將FCW切換到白天模式；在黃昏階段，若滿(mǎn)足晝夜切換，則將FCW切換到夜晚；在白天階段，開(kāi)啟短時(shí)切換，若滿(mǎn)足短時(shí)切換，則將FCff切換到夜晚；在夜晚階段，關(guān)閉短時(shí)切換。
[0012]作為優(yōu)選，所述步驟(I)的特征數(shù)據(jù)為圖像的亮度與曝光量。
[0013]作為優(yōu)選，所述步驟(2)的的感興趣區(qū)域?yàn)閳D像中的天空區(qū)域部分，計(jì)算亮度均值與曝光量均值與初始化晝夜?fàn)顟B(tài)過(guò)程如下:
[0014](A)計(jì)算連續(xù)N幀數(shù)據(jù)周期的曝光量均值及感興趣區(qū)域內(nèi)亮度均值，N值為預(yù)先設(shè)定;
[0015](B)設(shè)置白天曝光量的最大最小閾值、亮度值的最大最小閾值，根據(jù)判斷當(dāng)前幀曝光量及亮度均值與閾值的關(guān)系，設(shè)定初始狀態(tài)為白天或夜晚。
[0016]作為優(yōu)選，所述步驟(3)判斷晝夜切換的流程如下:
[0017](a)設(shè)置統(tǒng)計(jì)周期，判斷亮度均值的變化趨勢(shì)，結(jié)束一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期判斷后將特征數(shù)據(jù)更新；
[0018](b)設(shè)置平滑周期，對(duì)突變亮度值使用中值濾波進(jìn)行平滑處理；
[0019](c)在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)進(jìn)行特征數(shù)據(jù)閾值判斷及亮度值變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)，決定是否進(jìn)行晝夜切換。
[0020]作為優(yōu)選，所述的步驟(C)的特征數(shù)據(jù)閾值判斷采用最值差分析法及終態(tài)確認(rèn)法，亮度值變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)采用梯度差值法，過(guò)程如下:
[0021](I)統(tǒng)計(jì)相鄰數(shù)據(jù)周期內(nèi)亮度之差，計(jì)算統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)差值為正或?yàn)樨?fù)的個(gè)數(shù)占整個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)亮度值個(gè)數(shù)的比例，設(shè)置比例閾值，判斷是否存在上升或下降趨勢(shì)，若滿(mǎn)足則進(jìn)入步驟(II);
[0022](II)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前周期內(nèi)亮度值最大值與最小值之差，若在該統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)存在上升或下降趨勢(shì)，且最大值與最小值的差值大于設(shè)定閾值，則進(jìn)入步驟(III);
[0023](III)利用曝光量特征判斷當(dāng)前統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)曝光量均值與設(shè)定閾值間的關(guān)系，作為是否進(jìn)行晝夜切換的條件。
[0024]作為優(yōu)選，所述步驟(3)判斷短時(shí)切換的流程如下:
[0025]I)設(shè)置統(tǒng)計(jì)周期，判斷曝光量的變化趨勢(shì)，結(jié)束一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期判斷后將特征數(shù)據(jù)更新；
[0026]2)在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)進(jìn)行特征數(shù)據(jù)閾值判斷及曝光量變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)；采用方法與晝夜切換過(guò)程相同，采用的特征數(shù)據(jù)不同，過(guò)程如下:
[0027]2.1)統(tǒng)計(jì)相鄰數(shù)據(jù)周期內(nèi)曝光量之差，計(jì)算統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)差值為正或?yàn)樨?fù)的個(gè)數(shù)占整個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)亮度值個(gè)數(shù)的比例，設(shè)置比例閾值，判斷是否存在上升或下降趨勢(shì)，滿(mǎn)足條件進(jìn)入步驟2.2);
[0028]2.2)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前周期內(nèi)曝光量最大值與最小值之差，若在該統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)存在上升或下降趨勢(shì)，且最大值與最小值的差值大于設(shè)定閾值，則進(jìn)入步驟2.3);
[0029]2.3)利用亮度均值特征判斷當(dāng)前統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)亮度均值與設(shè)定閾值間的關(guān)系，作為是否進(jìn)行短時(shí)切換的條件。
[0030]一種應(yīng)用如上所述的基于前碰撞預(yù)警的晝夜切換方法的裝置，包括:數(shù)據(jù)提取模塊、初始化狀態(tài)判斷模塊、切換執(zhí)行模塊、容錯(cuò)機(jī)制模塊、短時(shí)切換模塊、晝夜切換模塊；數(shù)據(jù)提取模塊與初始化狀態(tài)判斷模塊連接，初始化狀態(tài)判斷模塊與切換執(zhí)行模塊連接；切換執(zhí)行模塊分別與短時(shí)切換模塊、晝夜切換模塊連接；容錯(cuò)機(jī)制模塊分別與初始化狀態(tài)判斷模塊、切換執(zhí)行模塊、短時(shí)切換模塊、晝夜切換模塊連接。
[0031]作為優(yōu)選，所述的短時(shí)切換模塊包括數(shù)據(jù)記錄單元、特征數(shù)據(jù)閾值判斷單元、特征數(shù)據(jù)趨勢(shì)判斷單元；數(shù)據(jù)記錄單元與特征數(shù)據(jù)閾值判斷單元連接；特征數(shù)據(jù)閾值判斷單元與特征數(shù)據(jù)趨勢(shì)判斷單元連接。
[0032]作為優(yōu)選，所述的晝夜切換模塊包括數(shù)據(jù)記錄單元、平滑處理單元、特征數(shù)據(jù)閾值判斷單元、特征數(shù)據(jù)趨勢(shì)判斷單元；數(shù)據(jù)記錄單元與平滑處理單元連接；平滑處理單元與特征數(shù)據(jù)閾值判斷單元連接；特征數(shù)據(jù)閾值判斷單元與特征數(shù)據(jù)趨勢(shì)判斷單元連接。
[0033]本發(fā)明的有益效果在于:(I)本方法切換模式均通過(guò)提取特征數(shù)據(jù)、特征數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)分析、并結(jié)合最值差閾值及終態(tài)確認(rèn)法等方式實(shí)現(xiàn)，能適用于各種場(chǎng)景及天氣變化，有利于FCW的正常運(yùn)行；(2)針對(duì)短時(shí)及晝夜的變化時(shí)間特征，短時(shí)切換主要采用曝光量作為變化特征，并結(jié)合亮度均值進(jìn)行終態(tài)確認(rèn)，晝夜切換主要采用亮度值作為變化特征，并結(jié)合曝光量均值進(jìn)行終態(tài)確認(rèn)，該方法減少了參考區(qū)域的特征數(shù)據(jù)被干擾的可能性，增加的最值差及終態(tài)確認(rèn)法減少了系統(tǒng)誤判的可能性，確