車載機器視覺技術(shù)保障您的行路安全

引言

　　隨著我國道路交通事業(yè)發(fā)展迅猛，汽車保有量已超過1.5億輛，并且保持繼續(xù)增長的趨勢。道路交通運輸?shù)呐畈l(fā)展為我國的運輸事業(yè)提供了強有力的支撐，但同時也帶來了巨大的交通安全隱患。道路交通事故已成為各種事故之首，是建立交通運輸安全可持續(xù)發(fā)展的交通體系的重大阻礙。因此，通過技術(shù)手段建立道路交通安全保障系統(tǒng)以減少交通事故是是當(dāng)務(wù)之急。本文在剖析駕駛過程中駕駛員視覺功能的基礎(chǔ)上，對基于車載機器視覺的各種汽車安全技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行介紹與分析，并展望該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

　　1 駕駛過程描述

　　根據(jù)人行為的刺激—機體一反應(yīng)經(jīng)典模式，駕駛汽車的行為可分為三個階段，如圖1所示，即感知階段、判斷決策階段和操作階段。在感知階段，駕駛員對實時的交通狀態(tài)信息進行獲取和初步理解，通過感覺器官感知汽車的運行環(huán)境條件；在判斷決策階段，駕駛員結(jié)合駕駛經(jīng)驗和技能，通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)分析判斷，確定有利于汽車安全行駛的措施；在操作階段，駕駛員依據(jù)判斷決策，通過運動器官作出實際反應(yīng)和行動。汽車行駛時，駕駛行為是這三個階段所組成的一個不斷往復(fù)進行的信息處理過程，也就是感知作用于判斷決策從而影響到操作。感知階段是保證安全駕駛的基礎(chǔ)。如果沒有感知到準(zhǔn)確和及時的環(huán)境信息，極有可能導(dǎo)致判斷決策和動作的失誤，釀成交通事故。在感知階段獲取信息主要靠視覺、觸覺、嗅覺和聽覺，其中80%以上是通過駕駛員視覺獲取信息的。駕駛視覺直接影響感知信息量的廣度、深度和準(zhǔn)確性，因此，駕駛員的視覺特性與行車安全有直接的聯(lián)系?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/車載">車載機器視覺的汽車安全輔助駕駛技術(shù)旨在提高駕駛員視覺效能，通過改善視覺和駕駛行為的關(guān)系，并輔助駕駛以減少因視覺原因帶來不當(dāng)操作，從而使人-車-路系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，提高車輛的主動安全性。

　　2 車輛外部信息的機器視覺輔助駕駛技術(shù)

　　人眼的作用能力是有限的，獲得通過一系列車輛外部信息的機器視覺輔助駕駛技術(shù)可以提高視覺適應(yīng)性、增加視覺范圍、增強視覺理解深度。從車輛操作過程來劃分，車輛外部信息的機器視覺輔助駕駛技術(shù)的研究包括：駕駛環(huán)境的視覺增強與擴展和駕駛環(huán)境的機器視覺識別。

　　2.1 駕駛環(huán)境的視覺增強與擴展及顯示

　　2.1.1 視覺增強

　　視覺增強系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)中先進車輛控制技術(shù)之一，能夠提供在不同氣候（霧天，雨天，沙塵）、一天中不同的時間的增強駕駛員視覺。一般有兩種增強方法：①通過傳感器感知系統(tǒng)來監(jiān)控道路交通環(huán)境，處理信息而得到實時道路交通狀況，并將相關(guān)的視覺信息提供給駕駛員，從而達到智能視覺增強的目的；②通過改善駕駛員的視覺環(huán)境，提高駕駛員視覺效果。主要是除去擋風(fēng)玻璃上的雨水和霜、提高汽車前照燈的智能化等，達到增強低能見度、低照度等不利條件下的駕駛員視覺目的。

　　利用人眼的視覺特性，采用CCD、紅外傳感器、車速傳感器、GPS及毫米波雷達等傳感器獲取道路信息，進行信息處理和融合，提取低能見度、低照度下交通環(huán)境的有用信息并剔除噪聲，并以圖像的形式提供給駕駛員。低能見度視覺增強系統(tǒng)最早應(yīng)用在飛機著陸中，二十世紀(jì)80年代末期至90年代初期，人們提出了視景系統(tǒng)（VisionSystem）概念。采用不同手段和不同綜合方法構(gòu)成的視景系統(tǒng)分為：

　?。?）傳感器視景系統(tǒng)（SensorVS）

　　前視傳感器實時檢測到的駕駛艙外視見景象，可以由單傳感器生成或多傳感器綜合，其視景接近真實世界的自然景象。

　　（2）合成視景系統(tǒng)（SVS）

　　由地形數(shù)據(jù)庫存儲的地形模型構(gòu)建的虛擬視景稱為合成視景（SV）。

　?。?）增強視景系統(tǒng)（EVS）

　　傳感器視景和合成視景的疊合稱為增強視景（Enhancedvision）。既有實時探測到的自然視景，也有數(shù)據(jù)庫生成的虛擬視景，兩者匹配疊合，即利用虛擬視景的深刻輪廓線去增強模糊視景，包括了SensorVS和SVS兩個系統(tǒng)，它們在惡劣的氣象條件下可以增強窗外視景的可見性[1]。