車(chē)載機器視覺(jué)技術(shù)保障您的行路安全

引言

　　隨著(zhù)我國道路交通事業(yè)發(fā)展迅猛，汽車(chē)保有量已超過(guò)1.5億輛，并且保持繼續增長(cháng)的趨勢。道路交通運輸的蓬勃發(fā)展為我國的運輸事業(yè)提供了強有力的支撐，但同時(shí)也帶來(lái)了巨大的交通安全隱患。道路交通事故已成為各種事故之首，是建立交通運輸安全可持續發(fā)展的交通體系的重大阻礙。因此，通過(guò)技術(shù)手段建立道路交通安全保障系統以減少交通事故是是當務(wù)之急。本文在剖析駕駛過(guò)程中駕駛員視覺(jué)功能的基礎上，對基于車(chē)載機器視覺(jué)的各種汽車(chē)安全技術(shù)的研究現狀進(jìn)行介紹與分析，并展望該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

　　1 駕駛過(guò)程描述

　　根據人行為的刺激—機體一反應經(jīng)典模式，駕駛汽車(chē)的行為可分為三個(gè)階段，如圖1所示，即感知階段、判斷決策階段和操作階段。在感知階段，駕駛員對實(shí)時(shí)的交通狀態(tài)信息進(jìn)行獲取和初步理解，通過(guò)感覺(jué)器官感知汽車(chē)的運行環(huán)境條件；在判斷決策階段，駕駛員結合駕駛經(jīng)驗和技能，通過(guò)中樞神經(jīng)系統分析判斷，確定有利于汽車(chē)安全行駛的措施；在操作階段，駕駛員依據判斷決策，通過(guò)運動(dòng)器官作出實(shí)際反應和行動(dòng)。汽車(chē)行駛時(shí)，駕駛行為是這三個(gè)階段所組成的一個(gè)不斷往復進(jìn)行的信息處理過(guò)程，也就是感知作用于判斷決策從而影響到操作。感知階段是保證安全駕駛的基礎。如果沒(méi)有感知到準確和及時(shí)的環(huán)境信息，極有可能導致判斷決策和動(dòng)作的失誤，釀成交通事故。在感知階段獲取信息主要靠視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，其中80%以上是通過(guò)駕駛員視覺(jué)獲取信息的。駕駛視覺(jué)直接影響感知信息量的廣度、深度和準確性，因此，駕駛員的視覺(jué)特性與行車(chē)安全有直接的聯(lián)系?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/車(chē)載">車(chē)載機器視覺(jué)的汽車(chē)安全輔助駕駛技術(shù)旨在提高駕駛員視覺(jué)效能，通過(guò)改善視覺(jué)和駕駛行為的關(guān)系，并輔助駕駛以減少因視覺(jué)原因帶來(lái)不當操作，從而使人-車(chē)-路系統更加穩定可靠，提高車(chē)輛的主動(dòng)安全性。

　　2 車(chē)輛外部信息的機器視覺(jué)輔助駕駛技術(shù)

　　人眼的作用能力是有限的，獲得通過(guò)一系列車(chē)輛外部信息的機器視覺(jué)輔助駕駛技術(shù)可以提高視覺(jué)適應性、增加視覺(jué)范圍、增強視覺(jué)理解深度。從車(chē)輛操作過(guò)程來(lái)劃分，車(chē)輛外部信息的機器視覺(jué)輔助駕駛技術(shù)的研究包括：駕駛環(huán)境的視覺(jué)增強與擴展和駕駛環(huán)境的機器視覺(jué)識別。

　　2.1 駕駛環(huán)境的視覺(jué)增強與擴展及顯示

　　2.1.1 視覺(jué)增強

　　視覺(jué)增強系統是智能交通系統中先進(jìn)車(chē)輛控制技術(shù)之一，能夠提供在不同氣候（霧天，雨天，沙塵）、一天中不同的時(shí)間的增強駕駛員視覺(jué)。一般有兩種增強方法：①通過(guò)傳感器感知系統來(lái)監控道路交通環(huán)境，處理信息而得到實(shí)時(shí)道路交通狀況，并將相關(guān)的視覺(jué)信息提供給駕駛員，從而達到智能視覺(jué)增強的目的；②通過(guò)改善駕駛員的視覺(jué)環(huán)境，提高駕駛員視覺(jué)效果。主要是除去擋風(fēng)玻璃上的雨水和霜、提高汽車(chē)前照燈的智能化等，達到增強低能見(jiàn)度、低照度等不利條件下的駕駛員視覺(jué)目的。

　　利用人眼的視覺(jué)特性，采用CCD、紅外傳感器、車(chē)速傳感器、GPS及毫米波雷達等傳感器獲取道路信息，進(jìn)行信息處理和融合，提取低能見(jiàn)度、低照度下交通環(huán)境的有用信息并剔除噪聲，并以圖像的形式提供給駕駛員。低能見(jiàn)度視覺(jué)增強系統最早應用在飛機著(zhù)陸中，二十世紀80年代末期至90年代初期，人們提出了視景系統（VisionSystem）概念。采用不同手段和不同綜合方法構成的視景系統分為：

　?。?）傳感器視景系統（SensorVS）

　　前視傳感器實(shí)時(shí)檢測到的駕駛艙外視見(jiàn)景象，可以由單傳感器生成或多傳感器綜合，其視景接近真實(shí)世界的自然景象。

　?。?）合成視景系統（SVS）

　　由地形數據庫存儲的地形模型構建的虛擬視景稱(chēng)為合成視景（SV）。

　?。?）增強視景系統（EVS）

　　傳感器視景和合成視景的疊合稱(chēng)為增強視景（Enhancedvision）。既有實(shí)時(shí)探測到的自然視景，也有數據庫生成的虛擬視景，兩者匹配疊合，即利用虛擬視景的深刻輪廓線(xiàn)去增強模糊視景，包括了SensorVS和SVS兩個(gè)系統，它們在惡劣的氣象條件下可以增強窗外視景的可見(jiàn)性[1]。