機器視覺安全技術(shù)

1、LOGO機器視覺安全技術(shù)機器視覺安全技術(shù)Company Logo機器視覺安全技術(shù)機器視覺安全技術(shù)應(yīng)用背景應(yīng)用背景1技術(shù)組成技術(shù)組成2研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀Company Logo應(yīng)用背景應(yīng)用背景v交通事故的產(chǎn)生交通事故的產(chǎn)生 直接原因：違章操作和疲勞駕駛 道路交通事故的誘發(fā)因素：超速行駛、疲勞駕駛、長時間占道行駛、越線行駛、壓線行駛和安全車距不足。Company Logo應(yīng)用背景應(yīng)用背景LDWSABSEBDESPACC主動安全技術(shù)主動安全技術(shù)避免事故的發(fā)生避免事故的發(fā)生Company Logo技術(shù)組成技術(shù)組成數(shù)字圖像處理技術(shù)數(shù)字圖像處理技術(shù)前方車輛識別技術(shù)前方車輛識別技術(shù)視覺傳感采集技術(shù)視覺傳感采集

2、技術(shù)道路標(biāo)示線識別技術(shù)道路標(biāo)示線識別技術(shù)Company Logo視覺傳感采集技術(shù)視覺傳感采集技術(shù)v 視覺傳感器視覺傳感器 構(gòu)成構(gòu)成：視覺傳感器是整個機器視覺系統(tǒng)信息的直接來源，主要由一個或者兩個圖形傳感器組成，有時還要配以光投射器及其他輔助設(shè)備。 產(chǎn)品產(chǎn)品：PMT視覺傳感器、CCD視覺傳感器、CMOS視覺傳感器等。 優(yōu)點優(yōu)點：與超聲波、激光、雷達等相比較而言，可以獲得更加豐富多彩的道路環(huán)境、運行軌跡等信息。而且很多道路與交通環(huán)境信息，如交通信號信息、交通標(biāo)志信息、道路標(biāo)線信息、前方車輛信息等都主要是作為視覺信號起作用，其他感知手段難以有效獲得其表現(xiàn)內(nèi)涵，因此基于機器視覺感知理解技術(shù)的汽車主動安

3、全系統(tǒng)研究倍受關(guān)注。Company Logo視覺傳感采集技術(shù)視覺傳感采集技術(shù)vPMT視覺傳感器視覺傳感器 PMT是最早出現(xiàn)的視覺傳感器，從上世紀(jì)五十年代發(fā)展到現(xiàn)在，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，是目前性能最好的傳感器。 PMT就像一個圓柱體小燈泡，直徑約一寸，長度約二寸；內(nèi)置多個電極，將進入的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，即使很微弱的光線也可準(zhǔn)確補捉。Company Logo視覺傳感采集技術(shù)視覺傳感采集技術(shù)vCMOS視覺傳感器視覺傳感器 CMOS視覺傳感器又叫互補金屬氧化物半導(dǎo)體，它本是計算機系統(tǒng)內(nèi)一種重要的芯片，保存了系統(tǒng)引導(dǎo)最基本的資料。CMOS的制造技術(shù)和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所

4、做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶-電） 和 P（帶+電）級的半導(dǎo)體，這兩個互補效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。Company Logo視覺傳感采集技術(shù)視覺傳感采集技術(shù)vCCD視覺傳感器視覺傳感器 CCD視覺傳感器又叫電荷耦合器件，是按一定規(guī)律排列的MOS(金屬一氧化物一半導(dǎo)體)電容器組成的陣列，用于實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信號儲存、轉(zhuǎn)移、輸出、處理及用作電子快門等。 CCDCCD優(yōu)點：優(yōu)點： 1）體積小重量輕、功耗低、可靠性高、壽命長； 2）空間分辨率高； 3）光電靈敏度高、動態(tài)范圍大； 4）模擬、數(shù)字輸出方便；與微機接口方便；Company Logo數(shù)字圖像處理技術(shù)數(shù)字圖像

5、處理技術(shù)v 數(shù)字圖像處理器數(shù)字圖像處理器 功能功能： 將視覺傳感器傳輸來的圖像信號，根據(jù)根據(jù)像素分布和將視覺傳感器傳輸來的圖像信號，根據(jù)根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號, ,并進行運算處理。并進行運算處理。 產(chǎn)品產(chǎn)品： DSP處理器 DSPDSP優(yōu)點優(yōu)點：1）能夠高速、實時地進行數(shù)字信號處理運算；2）對元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部參與影響??；3）容易實現(xiàn)集成；3）可以分時復(fù)用，共享處理器；4）方便調(diào)整處理器的系數(shù)實現(xiàn)自適應(yīng)濾波。Company Logo道路標(biāo)識線識別技術(shù)道路標(biāo)識線識別技術(shù)v 道路標(biāo)識線識別技術(shù)道路標(biāo)識線識別技術(shù) 首先利用道

6、路標(biāo)識線的顏色或幾何形狀特征從圖像中檢測出可能包含道路標(biāo)識線的區(qū)域，即感興趣區(qū)域，再對車道標(biāo)識線進行識別，從而判斷車輛在道路上的位置。 存在的問題存在的問題：由于道路環(huán)境情況多變且異常復(fù)雜，充滿了各由于道路環(huán)境情況多變且異常復(fù)雜，充滿了各種不確定性因素，導(dǎo)致種不確定性因素，導(dǎo)致 CCD CCD視覺傳感器采集的道路圖像環(huán)境視覺傳感器采集的道路圖像環(huán)境信息中很大程度上摻雜著如陰影遮擋、可見度高、可見度低信息中很大程度上摻雜著如陰影遮擋、可見度高、可見度低及雨雪之類惡劣天氣等大量的隨機干擾因素，及雨雪之類惡劣天氣等大量的隨機干擾因素， 這些干擾因這些干擾因素增加了道路標(biāo)識線檢測的難度。素增加了道路標(biāo)

7、識線檢測的難度。Company Logo前方車輛識別技術(shù)前方車輛識別技術(shù)v 前方車輛識別技術(shù)前方車輛識別技術(shù) 基于車輛線性幾何特征信息的方法，充分利用在圖像信息中目標(biāo)車輛的形狀、灰度、對稱性等客觀存在的顯著特征，進行目標(biāo)的區(qū)域分割與信息識別。 存在的問題存在的問題：由于光線和周圍環(huán)境的易變性，導(dǎo)由于光線和周圍環(huán)境的易變性，導(dǎo)致獲取信息量不足，容易產(chǎn)生誤檢或者漏檢。致獲取信息量不足，容易產(chǎn)生誤檢或者漏檢。Company Logo研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀v國外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀 國外科研機構(gòu)及汽車企業(yè)不同程度地開展汽車視覺安全技術(shù)領(lǐng)域的探索研究。目前，汽車視覺安全技術(shù)的研究主要集中在前方障礙物探測，追尾

8、防撞預(yù)警，車道偏離預(yù)警和駕駛?cè)藸顟B(tài)監(jiān)控等方面，作為車輛主動安全技術(shù)研究領(lǐng)域的一個重要組成部分，吸引很多國家投入大量的人力、物力、財力進行研究和開發(fā)。Company Logo國外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀 德國聯(lián)邦大學(xué)在成功研制 VaMoRsP 智能車系統(tǒng)后，開始發(fā)展新一代的EMS-Vision 視覺系統(tǒng)。 該系統(tǒng)可以隨著速度的變化，自動調(diào)節(jié)攝像機的焦距；對周圍較寬范圍內(nèi)的物體感知，適應(yīng)不平道路的顛簸環(huán)境，獲得立體視覺的解釋。 美國 CMU 大學(xué)機器人研究所研制的 NabLab8，裝備便攜式計算機、視覺傳感器、GPS 全球定位系統(tǒng)，雷達和其它輔助設(shè)備。駕駛系統(tǒng)運行在 PANS 硬件平臺之上，該平臺為系

9、統(tǒng)提供了計算平臺、I/O 接口、位置估計、方向盤控制和安全監(jiān)視等功能。 法國帕斯卡大學(xué)研制的 Peugeot 系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用單目機器視覺動態(tài)在線完成對道路標(biāo)識線的檢測與跟蹤， 道路標(biāo)識線的左、右兩側(cè)邊緣信息通過高斯濾波和平均值估算灰度標(biāo)準(zhǔn)方差以及梯度計算獲取， 并建立了道路多項式函數(shù)軌跡模型， 同時利用時空光滑方法降低噪聲干擾，提高道路標(biāo)識線檢測的魯棒性。 意大利帕爾馬大學(xué)的 GOLD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 3 個 CCD 視覺傳感器，其中一個視覺傳感器用于檢測道路標(biāo)識線，另外兩個用于檢測前方車輛障礙物。CCD 視覺傳感器獲取的圖像信息通過圖像采集卡 PCI 總線采集，該系統(tǒng)架設(shè)了 PAPR

10、ICA-3 硬件結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像處理算法的并行運算，執(zhí)行無人駕駛車輛的控制任務(wù)。Company Logo研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀v國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀 在汽車機器視覺主動安全技術(shù)領(lǐng)域的研究中， 與國外發(fā)達國家相比較而言， 我國仍處于理論研究和探索階段，目前開展車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)研究工作的科研單位和機構(gòu)中最具代表性的主要有：清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、吉林大學(xué)、東南大學(xué)、西安交通大學(xué)、同濟大學(xué)和中科院沈陽自動化研究所等。 Company Logo國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀 清華大學(xué)研制的 THMR 系列智能車，目前最具代表性的 THMR-V。THMR-V 已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的車道線自動跟蹤，準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的道路跟蹤，復(fù)雜環(huán)境下的道路避障、道路停障，視覺臨場感遙控駕駛等功能。 國防科技大學(xué)研制的 CITAVT 系列無人駕駛車，目前最具代表性的 CITAVT -IV，采用 A110DSP 自行開發(fā)的圖像處理系統(tǒng)，基于 Unix 操作系統(tǒng)開發(fā)，利用兩臺 CCD 視覺傳感器感知道路狀況， 視覺感知結(jié)果交由一臺計算機來完成道路特征和路面障礙的提取，