行車(chē)安全輔助警示記錄系統CADAS

研究動(dòng)機與介紹

隨著(zhù)工業(yè)的進(jìn)步，行車(chē)安全以及車(chē)輛防盜的問(wèn)題已擺在世界人民面前。根據報導[1]，中國每年超過(guò)11萬(wàn)人死于車(chē)禍，大部分的事故皆由人為因素引起，而疲勞與分心則是主要的原因。雖然瞌睡偵測、腦電波等相關(guān)研究都致力于提醒駕駛員，但是其效果并非相當令人滿(mǎn)意；加上系統的反應時(shí)間以及系統成本因素，無(wú)法全面普及。

除了行駛安全的問(wèn)題讓人擔憂(yōu)之外，車(chē)輛本身的防盜裝置亦使人煩心。根據資料顯示[2]，中國每年有超過(guò)7.2萬(wàn)輛汽車(chē)失竊，平均每7分鐘就有一輛汽車(chē)遭竊，即使目前的車(chē)輛在出廠(chǎng)時(shí)都配備防盜鎖，且使用者自己也會(huì )加裝防盜竊裝置，但是效果并不顯著(zhù)，目前監控系統最多做到傳送文字短信至使用者手機作為提醒，但是無(wú)法將實(shí)時(shí)監控的影像連續不斷地傳送出來(lái)，這樣就很容易產(chǎn)生誤報的情形，如果只是大卡車(chē)經(jīng)過(guò)了你的愛(ài)車(chē)旁邊產(chǎn)生震動(dòng)而觸發(fā)，使用者也必須要趕緊回到車(chē)輛附近，這樣太浪費時(shí)間與人力。

近年來(lái)，搭配CCD攝像機發(fā)展的高效率圖像處理技術(shù)正蓬勃發(fā)展。主要原因在于軟件撰寫(xiě)的彈性、CCD攝像機架設的彈性、CCD攝像機所擷取資料的多元化以及成本不高等優(yōu)勢。以汽車(chē)安全輔助配備來(lái)看，超音波雷達在過(guò)去的汽車(chē)安全防護上廣泛運用。但是，有效距離有限，只能在駕駛員倒車(chē)時(shí)給予距離信息的參考。圖像的應用其實(shí)也有，不過(guò)目前僅僅局限于圖像監視的功能上，例如倒車(chē)圖像顯示等。

我們認為，圖像處理系統可以提供更高的智能，足以協(xié)助一般使用者在車(chē)輛行駛中的安全防護工作。除此之外，我們也希望能夠提供警方或者租貸車(chē)輛廠(chǎng)商能夠利用車(chē)輛中實(shí)時(shí)記錄的資料來(lái)有效還原事故現場(chǎng)，理清肇事責任。甚至，我們還期盼能在車(chē)輛停放后，讓使用者能利用手機隨時(shí)隨地監控到車(chē)內情況，提供給使用者一個(gè)更安心的圖像式防盜系統。

研究方法

因此，我們開(kāi)發(fā)出一個(gè)系統—CADAS (CSSP. Advanced Driver Safety Assist System)，利用圖像技術(shù)，偵測車(chē)輛前方道路信息，估算車(chē)輛目前在所行駛的車(chē)道上的位置而判斷車(chē)輛目前是否處于危險的狀態(tài)；更進(jìn)一步，我們在車(chē)后方架設另一臺攝像機，將取得的圖像信息送入同一套系統中，且采用同一套算法，利用已經(jīng)偵測出來(lái)的車(chē)道線(xiàn)信息將前方車(chē)輛及后車(chē)輛的相對位置一并處理，提高系統危險警示的穩定度。

在車(chē)輛行駛影像紀錄器方面，目前市面上的車(chē)輛行駛記錄器均是以類(lèi)似飛機黑盒子的方式設計，若不幸發(fā)生事故，還得等待黑盒子內的記錄資料譯碼才能有機會(huì )理清，且因為記錄信息過(guò)少，往往無(wú)法正確還原事故現場(chǎng)。CADAS希望能利用H.264實(shí)時(shí)壓縮技術(shù)，將事故發(fā)生狀況精確記錄，提供給警方作為輔助。

我們還有一個(gè)想法，將傳統的汽車(chē)監控系統和具備行動(dòng)網(wǎng)絡(luò )功能的嵌入式系統做緊密結合，做為車(chē)輛電子產(chǎn)業(yè)的先鋒。這一步對于汽車(chē)監控領(lǐng)域會(huì )是一個(gè)令人驚訝的躍進(jìn)，因為市面上所有類(lèi)似的系統都沒(méi)有具備傳輸影像的功能。我們將龐大的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )監控主機加以改善提升進(jìn)化，移植到輕薄短小的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )嵌入式單板上。除了基本的定位追蹤、防盜警示功能之外，還加入了圖像的支持。影像傳輸的方式除了透過(guò)IEEE 802.11x無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )之外，更重要的是可以利用3G/無(wú)線(xiàn)傳輸，不分時(shí)空地保護使用者的愛(ài)車(chē)。

如圖1所示，CADAS是結合兩片TI的DSP實(shí)驗板而成。一片為T(mén)I DM642，負責實(shí)時(shí)快速計算前后車(chē)道線(xiàn)以及車(chē)輛偵測算法，并將偵測結果透過(guò)Zigbee無(wú)線(xiàn)傳輸至另一片實(shí)驗板作警示用。而另一片實(shí)驗板則是采用TI OMAP 5912，本片實(shí)驗板最大的特色就是結合ARM以及DSP在一顆IC上，讓我們可以利用ARM強大的控制功能，結合OS來(lái)驅動(dòng)所有的外圍設備來(lái)符合我們所需要的功能。在OMAP 5912上，我們將Embedded Linux成功植入，并透過(guò)相對應的Driver，使得USB Camera、Wireless LAN Module、Touch Panel、GPRS Module、GPS Module與Zigbee可以在OS的掌控之下，成功地工作并互相配合，達到我們所期盼的要求。

圖1 系統整體圖

系統功能及創(chuàng )新

CADAS結合了這些外圍，成功實(shí)現了以下幾項創(chuàng )新功能：

獨特的前后方車(chē)道線(xiàn)以及車(chē)輛偵測

我們將特別針對DSP所設計的算法實(shí)現在DM642上，藉由程序撰寫(xiě)以及搭配硬件平臺的內存、EDMA管理最佳化，讓此套復雜的算法能夠在單顆DSP上達到30fps的效能，可以實(shí)時(shí)擷取前后雙方的影像并判別車(chē)輛是否偏離車(chē)道，以及是否與其它車(chē)輛距離過(guò)近，進(jìn)而提出警告。在車(chē)道線(xiàn)偵測的部分，我們在各種不同的道路情況下，包含晴天、陰天、雨天以及夜晚，都能夠成功的偵測出車(chē)道線(xiàn)以及車(chē)輛的信息，在穩定度及可靠性上都是一大突破。