CN107633703A - 一种行车记录仪及其前向防撞预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种行车记录仪及其前向防撞预警方法。该行车记录仪包括：视频采集单元，用于采集实时视频图像；目标识别单元，用于接收视频图像并将其与样本特征数据库进行匹配识别，以获取目标物体的特征信息；距离测量单元，用于测量目标物体与车体间的实时间距；控制单元，用于接收实时间距和特征信息，并结合预设的安全间距以及安全速度输出控制信息；以及报警单元，用于根据控制信息输出报警提示信息。相比于现有技术，本发明将测距传感器与行车记录仪相结合，在测量实时间距的同时，将采集的视频图像与特征数据进行匹配，以精确识别目标物体的各类特征信息，从而更准确地实现前向碰撞预警功能，扩展了现有行车记录仪的安全辅助功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种驾驶安全辅助技术，尤其涉及一种用于机动车辆的行车记录仪及采用行车记录仪实现的前向防撞预警方法。
背景技术
近年来，随着车载信息技术的不断发展，行车记录仪的功能也越来越强大，行车记录仪在车辆上的应用也越来越广泛。简单来说，行车记录仪是记录车辆在行驶过程中的视频及音频等相关信息的仪器，能够还原车辆在一段时间内的周边环境以及车内环境。例如，行车记录仪内置存储卡，所拍摄的视频数据都保存在存储卡中。在车辆出现交通事故或其他意外事故时，通过调取行车记录仪中的视频信息可以还原事故发生时的现场情况，并据此确定各方所承担的责任。此外，为了保证行车记录仪能够记录完整的行车视频，行车记录仪通常持续、不间断的录像，最终得到录像时长较大的一个视频文件。当用户需要完整行车视频中指定时间段内的视频时，首先将存储卡从行车记录仪中取出，并将其与计算机连接，通过计算机展示存储卡中的完整行车视频，然后，在电脑上对完整行车视频进行剪辑，最后才能得到期望获取的指定时间段内的视频数据，这将使得用户获取指定时间段内视频数据的操作十分不便。
另一方面，在众多的交通事故中，以前向防撞预警(ForwardCollision Warning，FCW)与超车侧向碰撞事故这两种类型最为常见。如果能够在事故发生前提醒驾驶员并采取一定的安全措施，对减少交通事故的发生则是非常有用的，汽车防撞预警系统正是基于提高车辆的主动安全性来实现在行车过程中，给驾驶员提供必要的技术设施。在现有技术中，传统行车记录仪往往都是单目摄像头，仅用于车辆前后的视频图像录制，并不具备任何前向碰撞预警功能。此外，虽然专门的高级驾驶辅助系统(Advanced DriverAssistance Systems，ADAS)具备前向碰撞预警功能，但其主要是提供行车辅助功能，无法实现行车时的图像/视频录制和回放功能，并且ADAS产品价格也比较昂贵。再者，采用视觉雷达技术进行前向碰撞预警时，通过摄像头采集图像数据进行距离判断，容易受雨雪大雾天气、光线太亮或光线太暗等环境因素的严重影响，可靠性低。
有鉴于此，如何设计一种用于机动车辆的行车记录仪，或对现有的行车记录仪进行有效改进，以克服现有技术中的上述缺陷或不足，是相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术的行车记录仪存在的上述缺陷，本发明提供了一种用于机车车辆的行车记录仪以及采用行车记录仪实现的前向防撞预警方法。
依据本发明的一个方面，提供了一种用于机动车辆的行车记录仪，包括：
视频采集单元，用于采集该行车记录仪的可视范围内的实时视频图像，并存储所述视频图像；
目标识别单元，与所述视频采集单元相连接，用于接收所述视频图像并将其与样本特征数据库中的特征数据进行匹配识别，从而根据匹配结果获取目标物体的特征信息；
距离测量单元，设置于所述机动车辆的车体前端，用于测量所述目标物体与车体之间的实时间距；
控制单元，与所述视频采集单元、所述目标识别单元以及所述距离测量单元相耦接，所述控制单元用于接收所述实时间距和所述特征信息，并结合预设的安全间距以及预设的安全速度输出控制信息；以及
报警单元，与所述主控单元相耦接，用于根据来自所述控制单元的控制信息输出报警提示信息。
在其中的一实施例，所述目标物体的特征信息包括物体的类型、物体的大小、物体的实时状态和/或物体的运动趋势。
在其中的一实施例，所述距离测量单元为多普勒雷达传感器、激光测距传感器、红外测距传感器或超声波传感器。
在其中的一实施例，所述行车记录仪还包括数据接口，用于通过网络下载或更新所述样本特征数据库。
在其中的一实施例，所述行车记录仪还利用所述数据接口导出或移除所述视频采集单元所存储的视频图像。
在其中的一实施例，所述控制单元为单片集成电路、微控制器、数字处理器、现场可编程逻辑门阵列或ARM芯片。
在其中的一实施例，所述视频采集单元为单目或双目的高清摄像头，且所述高清摄像头的分辨率为720P或1080P。
依据本发明的另一个方面，提供了一种基于行车记录仪的前向防撞预警方法，包括以下步骤：
采集行车记录仪的可视范围内的实时视频图像，并存储所述视频图像；
接收所述视频图像并将其与样本特征数据库中的特征数据进行匹配识别，从而根据匹配结果获取目标物体的特征信息；
通过测距传感器来测量所述目标物体与车体间的实时间距；
根据所述实时间距和所述特征信息，并结合预设的安全间距以及预设的安全速度，输出控制信息；以及
根据所述控制信息输出报警提示信息以实现前向防撞预警。
在其中的一实施例，目标物体的特征信息包括物体的类型、物体的大小、物体的实时状态和/或物体的运动趋势。
在其中的一实施例，所述测距传感器为多普勒雷达传感器、激光测距传感器、红外测距传感器或超声波传感器。
采用本发明的行车记录仪及其前向防撞预警方法，其视频采集单元采集行车记录仪可视范围内的实时视频图像并予以存储，目标识别单元接收视频图像并将其与样本特征数据库中的特征数据进行匹配识别，从而根据匹配结果获取目标物体的特征信息，距离测量单元测量目标物体与车体之间的实时间距，控制单元用于接收实时间距和特征信息，并结合预设的安全间距以及预设的安全速度输出控制信息，报警单元与主控单元相耦接从而根据来自控制单元的控制信息输出报警提示信息。相比于现有技术，本发明将测距传感器与行车记录仪相结合，在测量车辆与前方目标物体之间的实时间距的同时，通过目标物体识别技术将行车记录仪采集的视频图像与样本特征数据库中的特征数据进行匹配，以精确识别目标物体的各类特征信息，从而更准确地实现前向碰撞预警功能，扩展了现有行车记录仪的安全辅助功能。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出依据本发明一实施方式，具有前向防撞功能的行车记录仪的结构示意图；
图2示出图1的行车记录仪的一较佳实施例；
图3示出图2的行车记录仪中的预处理单元的结构示意图；以及
图4示出依据本发明另一实施方式，基于行车记录仪的前向防撞预警方法的流程框图。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
如背景技术部分所述，在现有的ADAS装置中，摄像头实时将拍摄到的道路视频通过图像传感器处理成数字视频传给微处理器进行处理，以识别各种类型的前车尾部的特征模型，并计算前车尾部和当前车辆的距离。此外，ADAS装置还可通过CAN总线获取车速信号，这样就可判断出与前车是否处于安全的跟车距离，或者距离追尾需要多久的时间。但是，ADAS装置的产品价格比较昂贵，而且其主要提供的是行车辅助功能，并不能实现行车时的图像/视频录制和回放功能。
图1示出依据本发明一实施方式，具有前向防撞功能的行车记录仪的结构示意图。
参照图1，在该实施方式中，本发明的行车记录仪包括视频采集单元10、目标识别单元12、距离测量单元14、控制单元16和报警单元。
详细而言，视频采集单元10用于采集该行车记录仪的可视范围内的实时视频图像，并存储视频图像。目标识别单元12与视频采集单元10相连接，用于接收视频图像并将其与样本特征数据库20的特征数据进行匹配识别，从而根据匹配结果获取目标物体的特征信息。例如，目标物体的特征信息包括物体的类型、物体的大小、物体的实时状态和/或物体的运动趋势。
距离测量单元14设置于机动车辆的车体前端，用于测量目标物体与车体之间的实时间距。较佳地，距离测量单元14为多普勒雷达传感器、激光测距传感器、红外测距传感器或超声波传感器。例如，多普勒雷达可覆盖0.1米以上的距离，其测量精度高，定向性较好；红外传感器可覆盖0.02米～0.3米的距离，测距精度较高，成本较低，通常用在0.02米～0.1米的近距离障碍物检测；超声波传感器的覆盖距离相比红外传感器更远一些，诸如0.1米～10米。其能够实现立体式覆盖，且覆盖空间范围大，成本较低，往往用在1米～5米的距离范围内。
控制单元16与视频采集单元10、目标识别单元12以及距离测量单元14相耦接。控制单元16用于接收实时间距和特征信息，并结合预设的安全间距以及预设的安全速度输出控制信息。报警单元18与主控单元16相耦接，用于根据来自控制单元16的控制信息输出报警提示信息。较佳地，控制单元16可以采用诸如单片集成电路、微控制器、数字处理器、现场可编程逻辑门阵列或ARM芯片。
在一具体实施例，行车记录仪还包括数据接口，用于通过网络下载或更新样本特征数据库20。此外，行车记录仪还可利用数据接口导出或移除视频采集单元10所存储的视频图像。
在一具体实施例，视频采集单元10为单目或双目的高清摄像头，且高清摄像头的分辨率为720P或1080P。应当指出，无论是单目摄像头还是双目摄像头，两者的共同特点就是通过摄像头采集图像数据，然后从图像数据上得到距离信息。当进行前向碰撞预警时，需要实时关注车体与前方障碍物间的距离变化，并估计即将碰撞的时间。也就是说，必须首先进行距离测量，通过距离的测量值确认不同时刻的距离变化，并根据距离变化来估计碰撞时间，进而在碰撞之前进行防撞预警。
图2示出图1的行车记录仪的一较佳实施例，图3示出图2的行车记录仪中的预处理单元的结构示意图。
将图2与图1进行比较，在该实施例中，图2的行车记录仪与图1的行车记录仪的主要区别是在于，视频采集单元10与目标识别单元12之间增设了预处理单元22。在此，预处理单元22用于对视频采集单元10所采集的视频图像进行预处理，并将预处理之后的视频图像送入目标识别单元12。
参照图3，预处理单元22还包括捕捉单元221、第一滤波单元223、图像分割单元225、图像提取单元227和第二滤波单元229。捕捉单元221用于捕捉和截取视频图像中的图像帧。第一滤波单元223与捕捉单元221相连接，用于对图像帧进行去噪和平滑滤波操作。例如，捕捉单元221截取视频流中的每一个关键帧图像，因为目标物体的识别只能在关键帧图像上进行。第一滤波单元223针对关键帧进行初步的去噪和非线性平滑滤波处理，减小图像中的噪声，以便预先去除图像中的琐碎细节，为后续分析和处理图像作好准备。图像提取单元227用于从背景图像提取目标物体。第二滤波单元229与图像提取单元227相连接，用于对所提取的目标物体进行去噪和平滑滤波操作。
图4示出依据本发明另一实施方式，基于行车记录仪的前向防撞预警方法的流程框图。
参照图4，在该实施方式中，本发明的基于行车记录仪的前向防撞预警方法通过步骤S1～S9予以实现。行车记录仪的结构已结合图1进行了详细说明，在此不再赘述。
结合图4和图1，首先，在步骤S1中，视频采集单元10采集行车记录仪的可视范围内的实时视频图像，并存储视频图像。接着，在步骤S3中，目标识别单元12接收视频图像并将其与样本特征数据库中的特征数据进行匹配识别，从而根据匹配结果获取目标物体的特征信息。然后，在步骤S5中，距离测量单元14通过测距传感器来测量目标物体与车体间的实时间距。接着，在步骤S7中，控制单元16根据实时间距和特征信息，并结合预设的安全间距以及预设的安全速度，输出控制信息。最后，在步骤S9中，报警单元18根据控制信息输出报警提示信息以实现前向防撞预警。
采用本发明的行车记录仪及其前向防撞预警方法，其视频采集单元采集行车记录仪可视范围内的实时视频图像并予以存储，目标识别单元接收视频图像并将其与样本特征数据库中的特征数据进行匹配识别，从而根据匹配结果获取目标物体的特征信息，距离测量单元测量目标物体与车体之间的实时间距，控制单元用于接收实时间距和特征信息，并结合预设的安全间距以及预设的安全速度输出控制信息，报警单元与主控单元相耦接从而根据来自控制单元的控制信息输出报警提示信息。相比于现有技术，本发明将测距传感器与行车记录仪相结合，在测量车辆与前方目标物体之间的实时间距的同时，通过目标物体识别技术将行车记录仪采集的视频图像与样本特征数据库中的特征数据进行匹配，以精确识别目标物体的各类特征信息，从而更准确地实现前向碰撞预警功能，扩展了现有行车记录仪的安全辅助功能。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种用于机动车辆的行车记录仪，其特征在于，所述行车记录仪包括：
视频采集单元，用于采集该行车记录仪的可视范围内的实时视频图像，并存储所述视频图像；
目标识别单元，与所述视频采集单元相连接，用于接收所述视频图像并将其与样本特征数据库中的特征数据进行匹配识别，从而根据匹配结果获取目标物体的特征信息；
距离测量单元，设置于所述机动车辆的车体前端，用于测量所述目标物体与车体之间的实时间距；
控制单元，与所述视频采集单元、所述目标识别单元以及所述距离测量单元相耦接，所述控制单元用于接收所述实时间距和所述特征信息，并结合预设的安全间距以及预设的安全速度输出控制信息；以及
报警单元，与所述主控单元相耦接，用于根据来自所述控制单元的控制信息输出报警提示信息。
2.根据权利要求1所述的行车记录仪，其特征在于，所述目标物体的特征信息包括物体的类型、物体的大小、物体的实时状态和/或物体的运动趋势。
3.根据权利要求1所述的行车记录仪，其特征在于，所述距离测量单元为多普勒雷达传感器、激光测距传感器、红外测距传感器或超声波传感器。
4.根据权利要求1所述的行车记录仪，其特征在于，所述行车记录仪还包括数据接口，用于通过网络下载或更新所述样本特征数据库。
5.根据权利要求4所述的行车记录仪，其特征在于，所述行车记录仪还利用所述数据接口导出或移除所述视频采集单元所存储的视频图像。
6.根据权利要求1所述的行车记录仪，其特征在于，所述控制单元为单片集成电路、微控制器、数字处理器、现场可编程逻辑门阵列或ARM芯片。
7.根据权利要求1所述的行车记录仪，其特征在于，所述视频采集单元为单目或双目的高清摄像头，且所述高清摄像头的分辨率为720P或1080P。
8.一种基于行车记录仪的前向防撞预警方法，其特征在于，该前向防撞预警方法包括以下步骤：
采集行车记录仪的可视范围内的实时视频图像，并存储所述视频图像；
接收所述视频图像并将其与样本特征数据库中的特征数据进行匹配识别，从而根据匹配结果获取目标物体的特征信息；
通过测距传感器来测量所述目标物体与车体间的实时间距；
根据所述实时间距和所述特征信息，并结合预设的安全间距以及预设的安全速度，输出控制信息；以及
根据所述控制信息输出报警提示信息以实现前向防撞预警。
9.根据权利要求8所述的前向防撞预警方法，其特征在于，所述目标物体的特征信息包括物体的类型、物体的大小、物体的实时状态和/或物体的运动趋势。
10.根据权利要求8所述的前向防撞预警方法，其特征在于，所述测距传感器为多普勒雷达传感器、激光测距传感器、红外测距传感器或超声波传感器。
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