[发明专利]一种基于图像处理的防追尾预警系统

权利要求书

1.一种基于图像处理的防追尾预警系统，其用于在跟车时对车距进行实时监控并在车距小于安全距离时发出预警，其特征在于：该系统包括车辆信息获取单元、信息处理分析单元以及车辆通信单元；

所述车辆信息获取单元，包括安装在车辆前部的高精度摄像头以及安装在车辆内部的OBD采集器，通过所述高精度摄像头采集前方车辆的车牌信息，通过所述OBD采集器采集车辆自身车速，并将采集到的信息发送至信息处理分析单元；

所述信息处理分析单元，该单元通过对车辆信息获取单元发送的车牌图像进行识别，进而获得两车之间的实际距离以及两车的相对速度和相对加速度，并根据采集到的车辆自身车速，计算出安全车距；并通过两车之间的实际距离计算获得警戒车速；进一步的将两车之间的实际距离与安全距离进行对比判断，当两车之间的实际距离小于安全距离时发出预警信号，当两车之间距离大于安全距离时，为后车驾驶员提供警戒车速；同时设定两车相对加速度的临界值，当测得两车相对加速度大于设定的两车相对加速度临界值时，如前车出现急刹车，则后车内发出预警信号并将该预警信号传递至其后方的车辆；

车辆通信单元，包括无线通讯模块，通过所述无线通讯模块，使得在同一车道上行使的车辆之间建立起临时通讯，并将所述信息处理分析单元发出的预警信号在相邻车辆之间进行传输；

所述的对车辆信息获取单元发送的车牌图像进行识别的方法包括：

1)原始图像获取：通过调用所述高精度摄像头采集到的前车信息获取视频流；

2)图像预处理：通过对获取的视频流进行裁剪、抽帧处理，获取有效的车辆图片；

3)车牌位置提取：利用有效的车辆图片中车牌的边缘、形状特征，再结合Roberts算子边缘检测，从而识对车牌进行识别；

4)车牌预处理：对车牌图像进行处理，将车牌图像转换成便于计算机处理的二值化图像，灰度处理，平滑处理，提取边缘、腐蚀图像、去除杂质；

5)字符分割：寻找车牌上连续有文字的块，若长度大于设定的阈值，则认为该块有两个字符组成，对图像进行切割，需要分成七个字符，同时舍弃第一个字符，归一化切割出与模板中字符图像的大小相匹配的字符；

6)字符识别：将切割得到的字符图像与已制作好的字符模板进行匹配，得到相减数值最小的则为识别结果，输出此模板字符对应值，并存储数据；

7)输出结果：将识别出的车牌字符输出，用于后续无线通讯模块的查询连接；

获取实时安全距离和警戒车速的方法包括：获取自身车速以及两车的相对速度，通过信息处理分析单元中存储的安全距离算法和警戒车速算法，得到两车的安全距离以及警戒车速；

为获取实时安全距离和警戒车速，首先，建立汽车制动模型：

从驾驶人开始踏下制动踏板到制动结束，制动过程分为四个部分：

1)驾驶员反应动作时间t₁,是驾驶员发现识别前方状况并作出决策的时间，及把脚从油门换到制动踏板上的时间；

2)制动协调时间t₂,包括消除制动踏板间隙所用时间和消除各种铰链、轴承间隙及制动摩擦片完全靠在制动鼓或制动盘上的时间；

3)减速度增长时间t₃,制动力从零开始逐渐增加，此时间由车辆本身刹车系统决定；

4)持续制动时间t₄,此时制动力达到并维持在一个定值；

制动过程开始时后车车速记为v₀，前车和后车最大加速度分别记为a₁、a₂，制动结束继续保持跟驰行驶的车速记为v₁；

其次，建立车辆跟驰模型：

当前车与后车的制动过程相同，由于后车开始作出反应是在前车已经有刹车的迹象，因此前车的制动时间没有t₁及t₂，为了保证两车不发生追尾事故，则本车与前方目标实际车辆间实际距离D必须大于安全车距D_r：

其中

t＝t₁+t₂+t₃

当前后车制动能力相当，加速度相同为a₁情况下，

由摄像头测得与前车之前的距离D可得后车的警戒车速V_r，利用安全车距的公式推出，此时本车警戒车速V_r：

其中，a为汽车百公里制动距离最大减速度，a＝10.24m/s²，两车相对速度v由摄像头计算得到，自身车速v₀由OBD接口得到，v₁计算公式为：

v₁＝v₀+v 。