基于信號燈信息提示的駕駛輔助系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于信號燈信息提示的駕駛輔助系統，包括有數據采集及預處理模塊、交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊、距離和速度計算模塊和控制模塊；數據采集及預處理模塊、交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊、距離和速度計算模塊均與控制模塊連接；本發明在信號燈路段，根據車輛前置攝像頭獲取的圖像，識別交通信號燈及倒計時信息，計算車輛到達信號燈的距離，預測車輛到達停止線的時間，并給出駕駛員相應的操作提示，提高了駕駛安全性，減少了交通事故的發生。
【專利說明】
基于信號燈信息提示的駕駛輔助系統
技術領域
[0001] 本發明設及一種基于信號燈信息提示的駕駛輔助系統，尤其設及在交通信號燈路 段通過圖像處理技術識別信號燈信息、計算距離并預測車輛到達信號燈路口的時間，提示 駕駛員做出相應的操作。
【背景技術】
[0002] 隨著城市化進程的發展和汽車化進程不斷加快，汽車己經成為人們出行不可缺少 的交通工具。隨著汽車保有量的不斷增加和應用普及速度加快，交通擁堵W及各種原因的 交通事故也日益嚴重。交通信號燈已經成為疏導交通車輛最常見和最有效的手段。交通信 號燈的出現，使交通得W有效管制，對于疏導交通流量、提髙道路通行能力，減少交通事故 有明顯效果。尤其在我國，為了幫助駕駛員預先做好下一步駕駛操作的屯、理準備，絕大多數 城市的交通信號燈裝置除了提供前進、停止和警告信息外，還提示倒計時信息。但很多時候 由于駕駛員錯誤的估計到達信號燈停止線的時間、W及一些駕駛員的不良駕駛習慣，導致 在信號燈路口，信號交換時（綠燈變紅燈)極容易出現交通事故。而現有的很多駕駛員輔助 系統，只是根據已有的數據庫信息提示前方是否有紅綠燈，而并不提示當前實時的信號燈 信息無法對駕駛員提供實時的幫助。

【發明內容】

[0003] 本發明針對現有的駕駛員輔助系統的不足，提出了基于信號燈信息提示的駕駛輔 助系統，在信號燈路段，根據車輛前置攝像頭獲取的圖像，識別交通信號燈及倒計時信息， 根據圖像信息計算車輛到達信號燈的距離，預測車輛到達停止線的時間，并給出駕駛員相 應的提示。
[0004] 本發明包括有數據采集及預處理模塊、交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊、 距離和速度計算模塊和控制模塊;數據采集及預處理模塊、交通信號燈及倒計時信息檢測 識別模塊、距離和速度計算模塊均與控制模塊連接；
[0005] 所述的數據采集及預處理模塊:在各種不同交通環境下采集車前方交通場景視頻 和速度時間序列數據;對惡劣天氣圖像使用暗通道假設，向導濾波等進行圖像預處理;對預 處理后視頻圖像轉換成等尺寸圖像。
[0006] 所述的交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊:信號燈倒計時檢測，通過對不同 顏色空間的通道分量設定闊值獲得信號燈倒計時的候選區域，并通過大小、位置、形狀信息 對候選區域進行篩選，并通過支持向量機算法確定候選區域中信號燈的位置，識別信號燈 的顏色。根據信號燈的位置信息，檢測到倒計時的位置信息，識別倒計時數字。
[0007] 所述的交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊:根據信號燈在圖像中的大小W及 信號燈的真實大小，計算圖像中的場景在現實中的尺寸;并根據信號燈在圖像中的偏角，W 及車載視頻裝置的視覺廣角，計算出當前圖像拍攝時，車輛距離信號燈的距離;計算出連續 兩帖圖像的拍攝時車輛與信號燈的距離變化，并結合兩帖圖像之間的時間差信息，計算車 輛速度。
[0008] 所述的控制模塊:根據車輛速度和車輛與信號燈的距離，計算車輛到達停止線的 時間tstop，根據信號燈識別出的時間tlight，W及信號燈的顏色給出駕駛員提示;如果能通過 綠燈，則保持現有速度;如果不能通過則提示駕駛員做好減速停車的準備。
[0009] 本發明的有益效果：
[0010] 本發明在信號燈路段，根據車輛一個前置攝像頭獲取的圖像，識別交通信號燈及 倒計時信息，計算車輛到達信號燈的距離，預測車輛到達停止線的時間，并給出駕駛員相應 的操作提示，提高了駕駛安全性，減少了交通事故的發生。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明的結構框圖。
[0012] 圖2為本發明的工作流程圖。
[0013] 圖3為本發明的交通信號檢測流程圖。
[0014] 圖4為本發明的車輛與信號燈之間距離計算說明圖。
[0015] 圖5為本發明的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 請參閱圖1所示，本發明包括有數據采集及預處理模塊1、交通信號燈及倒計時信 息檢測識別模塊2、距離和速度計算模塊3和控制模塊4;數據采集及預處理模塊1、交通信號 燈及倒計時信息檢測識別模塊2、距離和速度計算模塊3均與控制模塊4連接；
[0017] 請參閱圖2所示，首先，利用計算機視覺知識，使用圖像檢測和識別方法，檢測出當 前視頻帖中的信號燈。本發明中的視頻帖圖像是由數據采集及預處理模塊1實時采集，并實 時進行處理。信號燈信息的采集及處理流程詳見圖3。將原始的RGB彩色圖像分別轉換為HSV 彩色空間，并完成下列映射：
[001 引
[0019] 當轉換結束后，不同顏色的信號燈將滿足不同闊值：
[0020]
[0021]使用顏色獲取候選區域后，通過大小、形狀和位置信息進行篩選，將篩選后的候選 區域輸入支持向量機模型，通過二分類方法判斷是否為信號燈區域。根據結果分為兩種情 況，檢測到信號燈和未檢測到信號燈。當檢測到信號燈時，根據檢測到的信號燈位置信息截 取出最終確定的信號燈倒計時區域，并將兩位數圖像拆分成兩幅個位數的圖像，并通過支 持向量機分類器，使用OVA算法完成信號燈數字的多分類（總計10個類別0-9)，并每隔 500ms，完成一次校驗工作，保證識別的準確性。當未檢測到信號燈時，如果前一個相鄰帖也 未檢測到信號燈倒計時，則確認此帖圖像不包含信號燈;如果前一帖檢測出倒計時，則根據 前一帖的識別結果推測當前帖的倒計時信息。然后，計算車輛與信號燈之間的距離。如圖4 所示，《為t時刻車輛與最近的信號燈之間的距離，f為攝像頭的視野寬度，Ws為信號燈板的 長度，是圖像的寬度，為真實場景下信號燈的寬度η。根據如下公式，可W計算出車輛與信 號燈之間的距離<。
[0022]
[0023] 對相鄰的兩帖圖像均計算出車輛與信號燈的距離鴻1與當圖像采集設備固定 時，每秒采集的圖像個數是固定的，一般為25巧S，因此兩個相鄰帖圖像的時間間隔為1 /25。
[0024]
[0025] 如圖5所示，根據距離和速度，計算到達停止線的時間tstDp，分為紅燈和綠燈兩種 情況：1 )信號燈為紅色:tstup<tlight，適當減速慢行，減速慢行，做好停車準備;tstupHlight，保 持當前速度即可。2)信號燈為綠色：tstop<tlight，保持當前速度行駛，可W通過信號燈;tstop〉 tlight，減速慢行，做好停車準備。
【主權項】
1. 一種基于信號燈信息提示的駕駛輔助系統，其特征在于:包括有數據采集及預處理 模塊、交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊、基于圖像的距離和速度計算模塊和控制模 塊;數據采集及預處理模塊、交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊、距離和速度計算模塊 均與控制模塊連接； 所述的數據采集及預處理模塊:在各種不同交通環境下采集車前方交通場景視頻和速 度時間序列數據;對惡劣天氣圖像使用暗通道假設，向導濾波等進行圖像預處理;對預處理 后視頻圖像轉換成等尺寸圖像； 所述的交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊:信號燈倒計時檢測，通過對不同顏色 空間的通道分量設定閾值獲得信號燈倒計時的候選區域，并通過大小、位置、形狀信息對候 選區域進行篩選，并通過支持向量機算法確定候選區域中信號燈的位置，識別信號燈的顏 色。根據信號燈的位置信息，檢測到倒計時的位置信息，識別倒計時數字； 所述的交通信號燈及倒計時信息檢測識別模塊:根據信號燈在圖像中的大小以及信號 燈的真實大小，計算圖像中的場景在現實中的尺寸;并根據信號燈在圖像中的偏角，以及車 載視頻裝置的視覺廣角，計算出當前圖像拍攝時，車輛與信號燈之間的距離;計算出連續兩 幀圖像的拍攝時車輛距離信號燈的距離之差，并結合兩幀圖像之間的時間差信息，計算車 輛速度； 所述的控制模塊:根據車輛速度和車輛與信號燈的距離，計算車輛到達停止線的時間 tstop，根據信號燈識別出的時間tllght，以及信號燈的顏色給出駕駛員提示；如果能通過綠 燈，則保持現有速度;如果不能通過則提示駕駛員做好減速停車的準備。2. 根據權利要求1所述的一種基于信號燈信息提示的駕駛輔助系統，其特征在于:根據 圖像信息，計算車輛與信號燈之間的距離劣:<為〖時刻車輛與最近的信號燈之間的距離，f為攝像頭的視野寬度，Ws為信號燈板的長 度，<是圖像的寬度，η為真實場景下信號燈的寬度。
【文檔編號】G08G1/0962GK105825696SQ201610242660
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】隗海林, 包翠竹, 李明達, 田崇河, 王涵, 豆雪珊
【申請人】吉林大學