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专利号: 2019100576911
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习的车辆防碰撞预警方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)对以司机第一视角拍摄的视频数据进行预处理,得到降噪后的图像;

(2)进行车速检测,以车道线为参照物,对连续多张图像进行分析,获取当前车辆的行驶速度,将该速度和驾驶员的行为特性、知觉反应特性相结合,得到车辆以该速度行驶时的紧急制动距离;

(3)进行车道线检测,以预处理后的图像为输入,运用边缘检测算法得到车道线的边缘,接着利用随机霍夫直线检测算法得到车道线点的集合,再接着利用集合中点的斜率分出左右车道线点的集合,之后分别将这两个点的集合拟合为最优的两条直线,实现车道线的检测,最后不断更新点的集合,实现车道线的追踪;

(4)将图像中的像素距离和实际距离进行方程拟合,结合步骤(2)和步骤(3)的结果,在车辆前方绘制出根据车速变化的安全区域,并在图像上进行可视化展示;所述可视化方法是根据我国车道线的规格,在图像中车道线竖直方向上标定多个特征点,用一元三次多项式Ph=AL3-BL2+CL+D来构建数学模型,即得到像素距离Ph(px)和实际距离L(m),完成预警区域的可视化;其中,L为实际距离,Ph为图像中的像素距离,A,B,C和D为多项式系数;

(5)在YOLOv3的基础上,优化神经网络结构模型,采集车辆数据,重新训练神经网络,使用优化后的YOLOv3算法,实现对车辆的实时识别和检测,得到车辆在图像中的位置,并将结果保存在车辆信息队列中;

(6)遍历车辆信息队列,结合绘制的安全制动区,对可能发生的交通碰撞事件进行预测,通过人机交互界面,对驾驶员进行提示;

步骤(2)所述的紧急制动距离过以下公式实现:

其中,在司机采取紧急制动措施时,t1为司机的反应时间,t'2为司机的判断时间,t″2为司机做出制动行为所花费的时间, 为附着系数,g=9.8(m/s2)为重力加速度,V为当前车辆的行驶速度;

步骤(5)所述的优化神经网络结构模型包括以下步骤:

(51)通过DarkNet-53网络对全图进行特征提取;

(52)将输入图像分成19*19的网络单元且在每个单元中产生三个预测边界框和原标记框的IOU交并比值,选取最大的边框进行预测,采用SPP网络融合多个感受野适应不同大小的目标;

(53)采用逻辑回归作为分类器,使用19*19、38*38这两种不同尺度的特征图进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的车辆防碰撞预警方法,其特征在于,步骤(1)所述的对视频数据进行预处理主要包括定义感兴趣区域、图像二值化、形态学操作、高斯模糊。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的车辆防碰撞预警方法,其特征在于,步骤(2)所述的车辆行驶速度通过以下公式实现:其中,FPS为视频当前的播放帧数,frameCount(n)为图像ROI区域中车道线连续出现的次数。

4.一种基于深度学习的车辆防碰撞预警系统,其特征在于,所述系统采用权利要求1所述的基于深度学习的车辆防碰撞预警方法,包括图像获取和预处理模块、多线程并行运算模块、车速检测模块、车道线检测模块、安全制动区绘制模块、车辆识别检测模块、碰撞预警模块,其特征在于,所述车速检测模块,运用图像处理技术,对连续多张图像进行分析,计算出当前车辆的行驶速度,与驾驶员的行为特性以及知觉反应特性相结合,得到车辆以该速度行驶时的紧急制动距离;所述车道线检测模块,运用边缘检测算法和霍夫直线检测算法得到车道线点的集合,将其拟合为最优的两条直线,并不断更新这些点的集合,对车道线进行追踪;所述安全制动区绘制模块,对图像中的像素距离和实际距离进行方程拟合,结合车道线检测结果和计算出的车辆紧急制动距离,在车辆前方绘制一块根据车速变化的安全区域,并在图像上进行可视化展示;所述车辆识别检测模块,使用改进后的YOLOv3算法,对视频中的车辆进行识别和检测,得到车辆在图像中的位置信息,并将结果保存在车辆信息队列中;所述碰撞预警模块,遍历车辆信息队列,结合绘制的安全制动区,对可能发生的交通碰撞事件进行预测。