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专利号: 2020100751627
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
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:

1.一种基于路侧双闪灯识别的车辆预警方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,实时获取高速公路上的路况信息,提取每个车辆的图像;获取每个车辆的车速;

其中,通过间隔设置于高速公路路边的摄像头和毫米波雷达获取路况信息和每个车辆的车速;

步骤2,采用图像灰度分析选取每个车辆的图像中的候选区域;使用最大类间方差法将候选区域进行分割,再经形态学变换,得到候选车灯区域;

步骤3,判断候选车灯区域是否为2,若是,则对候选车灯区域进行几何配对,确定车尾灯并转至步骤4;否则,判断为转向灯开启,转至步骤1重新获取车辆图像;

所述采用图像灰度分析选取每个车辆的图像中的候选区域,具体为:(2.1)采用HSV颜色空间进行阈值过滤,得到对应的候选车辆尾灯区域二值图;

其中,所述阈值过滤中的阈值为342°

H为色调,S为饱和度;

(2.2)对候选车辆尾灯区域二值图进行高斯变换,得到对应的分散点灰度值;

(2.3)将每个分散点灰度值进行归一化后作为加权比例系数;将原始车辆图像从RGB空间转换成对应灰度图;将每个加权比例系数与RGB空间对应灰度图中对应各点的灰度值进行乘积,确定对应的候选区域;

所述使用最大类间方差法将候选区域进行分割,具体为;

通过遍历0‑255作为分割阈值,将候选区域分为两个区域,分别计算每个分割阈值对应的两个区域的方差,并将方差最大时对应的两个区域作为最终分割结果;

所述对候选车灯区域进行几何配对,具体为:(3.1)设定两个候选车灯区域分别为A、B,其面积分别为S1、S2;

(3.2)判断两个候选车灯区域的面积是否相近:|S1‑S2|<K*minS

其中,K为面积比例系数,| |为取绝对值操作,minS为S1和S2中的较小值;

(3.3)判断两个候选车灯区域的中心位置,判断两个候选车灯区域中心位置在竖直方向上的距离ydistance是否满足水平配对阈值:ydistance<G*minHeight其中,minHeight表示A区域高度和B区域高度的较小值,G是高度比例系数;

(3.4)判断两个候选车灯区域在水平方向上的距离xdistance是否满足车尾灯间距约束条件:

M*minWidth<xdistance<N*minWidth其中,M、N分别为宽度比例系数,minWidth为A区域宽度与B区域宽度中的较小值;

若候选车灯区域满足步骤(3.2)‑(3.4),则几何配对成功,确定该候选车灯区域为车尾灯;

步骤4,采用车辆跟踪算法对每对车尾灯进行跟踪,记录每对车尾灯的开启、熄灭时间;

所述采用车辆跟踪算法对每对车尾灯进行跟踪,具体为;

首先,获取当前时刻每个车辆的位置信息,当前时刻每个车辆的车速vi、及对应车身长度为li,相邻时刻时间间隔为t;

然后,利用RGB颜色空间确定当前时刻每个车辆图片的所有像素点的R、G、B分量值;判断相邻时刻的车辆图像是否满足同一车辆判断条件,若是,则判断为同一车辆,即车辆跟踪成功;

所述同一车辆判断条件具体为:

(a)同一车辆在相邻两帧图像中处于同一车道;

(b)同一车辆的车身长度li在相邻两帧图像中的变化不超过1%;

(c)计算相邻时刻车辆的行驶距离si=vi×t,以si为半径搜索车辆,则下一时刻该车辆应处于搜索范围内;

(d)分别计算当前时刻车辆图像中所有像素点的R、G、B分量对应的平均值,同一车辆在相邻时刻的R分量平均值、G分量平均值、B分量平均值的变化分别不超过5%;

所述同一车辆在相邻两帧图像中处于同一车道的判断依据为:首先,根据车辆位置信息,得到车辆到毫米波雷达之间的距离di、车辆与毫米波雷达连线与水平方向的夹角θ,进而得到车辆在水平方向上距毫米波雷达的距离di';

其中,水平方向为水平面内与车辆行驶方向垂直的方向;

然后,根据车辆在水平方向上距毫米波雷达的距离di'与车道宽度,确定车辆所处的车道位置;

步骤5,判断每对车尾灯开启持续时间是否大于雾灯阈值,若是,则判断为雾灯开启;否则,进一步判断车尾灯开启持续时间是否满足双闪灯开启判断条件,若是,则确认双闪灯开启,否则,判断为制动灯开启;

其中,所述双闪灯开启判断条件为同时满足以下条件:车尾灯开启持续时间低于3s、存在3次以上的开启和熄灭过程、前3次的车尾灯开启持续时间之间的标准差不超过0.5、相邻两次车尾灯开启时刻之间的时间间隔不超过1s;

步骤6,跟踪双闪灯开启的车辆,获取双闪灯开启的车辆的加速度,并根据车辆加速度确定车辆状态风险等级,统计风险范围内的高风险等级车辆数量,并据此进行相应预警;

2

所述根据车辆加速度确定车辆状态风险等级,具体为:将车辆加速度在‑7.5~‑5.5m/s2

区间内设为1级,表示车辆在极限制动;将车辆减速度在‑5.5~‑4m/s区间内设定为2级,表2

示车辆在紧急制动;将车辆减速度在‑4~‑2.5m/s区间内设为3级,表示车辆在常规制动;

2

将车辆减速度在‑2.5~‑1.5m/s区间内设为4级,表示车辆在进行车速保持;将车辆减速度2

在‑1.5~0m/s区间内设为5级,表示车辆在正常行驶;

所述统计风险范围内的高风险等级车辆数量,并据此进行相应预警,其具体为:首先,当任一个一体化监控装置检测到的车辆状态风险等级达到2级或1级的车辆数量达到5辆时,则以该一体化监控装置检测到的行车方向的最后一辆双闪灯开启车辆的位置为起点至前方500米的路段设为风险统计路段,统计双闪灯开启车辆的数量,并依此制定路段运行风险等级量表;

然后,以风险统计路段内车辆状态风险等级达到2级或1级的车辆数量为划分依据进行路段风险等级划分:

车辆数量为0~5时,对应安全路段,不进行预警;

车辆数量为6~10时,对应风险路段,对后方车辆进行谨慎驾驶预警;

车辆数量达到11以上时,对应危险路段,对后方车辆进行减速慢行预警;

所述基于路侧双闪灯识别的车辆预警方法,包括:一体化监控装置、预警显示器、预警播音器和控制中心;所述一体化监控装置间隔排列设置于公路路侧,其上集成有毫米波雷达和摄像头,所述毫米波雷达用于获取公路上每个车辆的车速和位置信息,并将其传输给控制中心;所述摄像头用于获取公路上的路况信息,并将其传输给控制中心;

所述控制中心用于根据获取的路况信息、车速和位置信息识别出车辆是否开启双闪灯,并确定当前路况的危险等级,当确定需要进行危险预警时,向预警显示器和预警播音器分别发出相应的预警信息;

所述预警显示器等间距布置于公路路侧,用于显示预警信息,提醒驾驶员前方路况危险;

所述预警播音器等间距布置于公路路侧,用于播放预警信息,提醒驾驶员前方路况危险。