[发明专利]一种基于3D深度测量的汽车安全系统

说明书

技术领域

本发明属于深度测量及其应用领域，特别涉及了一种基于3D深度测量的汽车安全系统。

背景技术

汽车安全系统一直是世界范围内共同探究的问题，从早期的驾驶员主动预警到现在通过汽车传感器获取环境信息来采取安全保护措施，均有一定成效，但随着汽车数量增加，驾驶环境变的更加复杂，汽车事故仍然频出不穷，尤其是在夜间行驶和前方行人突然横穿马路的情况。

目前，3D深度测量技术已经得到一定的应用，尤其在体感游戏领域、教育领域、3D扫描仪上得到了一定的发展。将3D深度测量技术运用到汽车安全系统上或许能够成为汽车安全系统新的研究方向。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于3D深度测量的汽车安全系统，克服现有技术存在的缺陷，将3D深度测量技术运用到汽车安全系统上。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于3D深度测量的汽车安全系统，包括第一3D深度测量传感器、第二3D深度测量传感器、第三3D深度测量传感器、人体骨架计算模块、主控模块、车速传感器、报警模块和刹车机构；所述第一～第三3D深度测量传感器分别安装于车头的左侧、右侧和中间位置，用于测量车头前方的不同位置区域，每个3D深度测量传感器均包括红外发射器和红外接收器，且在红外发射器内部设有光栅薄板；所述第一～第三3D深度测量传感器的红外发射器分别向前方发射激光，激光经过光栅薄板打散成光点并发生反射，由对应的红外接收器接收反射回的光点，人体骨架计算模块根据反射回的光点坐标值提取出前方行人的人体骨架，主控模块根据骨架数据判断前方行人的距离和行走趋势，再根据判断结果和车速传感器获取的当前车速，驱动报警模块发出相应的报警提示，并控制刹车机构进行相应的制动。

进一步地，红外发射器经过光栅薄板，打散成数万颗光点，由红外接收器获取反射回的光点图像，得到图像上每个光点的坐标值(x,y,z)，其中，(x,y)为光点的二维坐标，z为点(x,y)处的深度值。

进一步地，人体骨架计算模块将设定范围内的z值光点集合起来，形成前景深度图，并根据前景深度图构建人体区域图像，并由人体骨架计算模块在人体区域的图像中抓取若干个骨架点，将这些骨架点连接并实时跟踪，形成完整的人体骨架图，主控模块根据人体骨架图得到前方行人各部位的位置信息，并据此判断出行人的行走趋势，即远离车头前方区域还是靠近车头前方区域。

进一步地，在获取人体骨架图时，设定人体头部取一个骨架点，每个手臂取3个骨架点，每个腿部取3个骨架点，肩膀、腰部和颈部共取7个骨架点，将这些骨架点连接并实时跟踪，形成完整的人体骨架图。

进一步地，当主控模块判断出行人正在靠近车头前方区域时，主控模块通过车速传感器采集当前车速，并根据下式计算在当前车速下撞到行人的时间t：

上式中，S为该行人与汽车的距离，v为当前车速；

再根据时间t和下式计算减速度a：

上式中，v₀为减速前的车速；

主控根据减速度a控制刹车机构进行相应的制动，实现汽车的自动制动。

进一步地，所述报警模块采用语音播放芯片，用于语音提示是否有行人正在靠近车头前方区域、该行人与汽车的距离以及在当前车速下撞到该行人的时间t。

进一步地，所述报警模块还包括设置在驾驶座位上的微振动机构，当系统检测到有行人靠近车头前方区域时，主控模块驱动该微振动机构发出轻微振动，以示提醒。

进一步地，所述报警模块还包括设置在汽车内的提示灯，当系统检测到有行人靠近车头前方区域时，主控模块驱动该提示灯连续闪烁，以示提醒。

进一步地，该系统还包括与主控模块连接的显示模块，用于动态显示前方探测区域内每个行人的行走趋势模拟图。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明通过在汽车头部配备3个3D深度测量传感器，由这3个传感器分别获取汽车正前方、左前方和右前方3块区域的行人活动信息，3D深度测量传感器可以在白天和夜间识别人体，由主控模块进行计算并预警，并自动启动刹车机构来执行制动操作，减少驾驶员因在夜间行驶时存在盲区或因反应延迟而造成的交通事故

附图说明

图1是本发明的系统组成框图；

图2是本发明中3D深度测量传感器的结构示意图；

图3是本发明中3D深度测量传感器的安装位置示意图；

图4是本发明中3D深度测量传感器的工作示意图；