[发明专利]基于单目机器视觉的汽车主动安全系统及其控制方法

权利要求书

1、基于单目机器视觉的汽车主动安全系统，其特征在于：包括输入装置、处理装置和输出装置；所述的输入装置包括速度传感器(2)、加速度传感器(3)、制动传感器(4)和摄像机(1)，摄像机(1)安装于汽车前方；所述的处理装置是处理器(6)；所述的输出装置是制动执行器(5)；速度传感器(2)、加速度传感器(3)、制动传感器(4)、摄像机(1)及制动执行器(5)均与处理器(6)相连。

2、一种针对权利要求1所述的基于单目机器视觉的汽车主动安全系统的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)摄像机(1)采集前方目标障碍物信息，并将该信息传送给处理器(6)，处理器(6)计算出本车与前方目标障碍物之间的实际距离；

2)速度传感器(2)、加速度传感器(3)将采集到的本车的速度、加速度信息传送给处理器(6)，处理器(6)根据本车的速度、加速度信息实时计算出目前工况下本车与前车需要保持的安全距离；

3)实时判断本车与目标障碍物的实际距离是否小于步骤2)中实时计算出的安全距离；如果否，则主动安全系统不采取制动；如果是，则处理器要根据制动传感器信号判断驾驶员是否采取了制动，如果是，则处理器不采取制动，否则，处理器则对制动执行器发出制动命令使本车制动。

3、根据权利要求2所述的基于单目机器视觉的汽车主动安全系统的控制方法，其特征在于：步骤1)中所述的计算本车与前方目标障碍物之间的实际距离，具体包括以下步骤：

i)获取摄像机的内部参数：所述的内部参数包括有效焦距和像素对应的物理尺寸的比值a_y、摄像机光轴与像平面交点的帧存坐标(u₀，v₀)；

ii)处理器(6)利用道路上已知长度的线段来确定摄像机对地的安装高度h：首先测得地面上已知线段两个端点p₁、p₂之间的距离l，其中：p₁、p₂在摄像机内的的帧存坐标分别为(u₁，v₁)、(u₂，v₂)，则摄像机对地的安装高度h为：

h＝l(v₂-v₀)(v₁-v₀)/[(v₁-v₂)a_y]

iii)摄像机(1)采集前方目标障碍物的原始图像信息，并将所采集的信息传递给处理器(6)，处理器(6)对原始图像进行预处理，预处理后获得目标点的帧存坐标(u，v)，则本车与前方目标障碍物之间的实际距离d为：

d＝ha_y/(v-v₀)。

4、根据权利要求2所述的基于单目机器视觉的汽车主动安全系统的控制方法，其特征在于：步骤2)中所述的本车与前方障碍物在目前工况下需要保持的安全距离按以下方法确定：

i)实时采集前后两个时间点本车与前方目标障碍物之间的距离，两次采集的距离的差值除以两次采集点的时间间隔，就得到本车相对于目标障碍物的相对速度v_rel，则目标障碍物的速度v₂＝v₁-v_rel，其中：v₁为此时本车的速度；

ii)通过两个时间采集点t₁、t₂之间目标障碍物的速度变化Δv₂，求得目标障碍物的加速度a₂；

iii)由速度传感器和加速度传感器分别得到本车的速度v₁和加速度a₁，则驾驶员所期望的相对减速度记为δ_a：若目标障碍物静止则δ_a＝v₁；若目标障碍物运动则δ_a＝a₁-a₂；

iv)消除本车与前方目标障碍物的相对速度v_rel所需要的距离d_br为：

d_br＝v_rel²/(2δ_a)

v)消除本车与目标障碍物间相对速度后，本车与目标障碍物间仍需要保持的距离为d_re，d_re的取值应大于0.3m，则汽车主动安全距离ds＝d_br+d_re。