機器視覺安全技術

1、LOGO機器視覺安全技術機器視覺安全技術Company Logo機器視覺安全技術機器視覺安全技術應用背景應用背景1技術組成技術組成2研究現狀研究現狀Company Logo應用背景應用背景v交通事故的產生交通事故的產生 直接原因：違章操作和疲勞駕駛 道路交通事故的誘發(fā)因素：超速行駛、疲勞駕駛、長時間占道行駛、越線行駛、壓線行駛和安全車距不足。Company Logo應用背景應用背景LDWSABSEBDESPACC主動安全技術主動安全技術避免事故的發(fā)生避免事故的發(fā)生Company Logo技術組成技術組成數字圖像處理技術數字圖像處理技術前方車輛識別技術前方車輛識別技術視覺傳感采集技術視覺傳感采集

2、技術道路標示線識別技術道路標示線識別技術Company Logo視覺傳感采集技術視覺傳感采集技術v 視覺傳感器視覺傳感器 構成構成：視覺傳感器是整個機器視覺系統信息的直接來源，主要由一個或者兩個圖形傳感器組成，有時還要配以光投射器及其他輔助設備。 產品產品：PMT視覺傳感器、CCD視覺傳感器、CMOS視覺傳感器等。 優(yōu)點優(yōu)點：與超聲波、激光、雷達等相比較而言，可以獲得更加豐富多彩的道路環(huán)境、運行軌跡等信息。而且很多道路與交通環(huán)境信息，如交通信號信息、交通標志信息、道路標線信息、前方車輛信息等都主要是作為視覺信號起作用，其他感知手段難以有效獲得其表現內涵，因此基于機器視覺感知理解技術的汽車主動安

3、全系統研究倍受關注。Company Logo視覺傳感采集技術視覺傳感采集技術vPMT視覺傳感器視覺傳感器 PMT是最早出現的視覺傳感器，從上世紀五十年代發(fā)展到現在，技術已經非常成熟，是目前性能最好的傳感器。 PMT就像一個圓柱體小燈泡，直徑約一寸，長度約二寸；內置多個電極，將進入的光信號轉化為電信號，即使很微弱的光線也可準確補捉。Company Logo視覺傳感采集技術視覺傳感采集技術vCMOS視覺傳感器視覺傳感器 CMOS視覺傳感器又叫互補金屬氧化物半導體，它本是計算機系統內一種重要的芯片，保存了系統引導最基本的資料。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所

4、做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶-電） 和 P（帶+電）級的半導體，這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。Company Logo視覺傳感采集技術視覺傳感采集技術vCCD視覺傳感器視覺傳感器 CCD視覺傳感器又叫電荷耦合器件，是按一定規(guī)律排列的MOS(金屬一氧化物一半導體)電容器組成的陣列，用于實現光電轉換、信號儲存、轉移、輸出、處理及用作電子快門等。 CCDCCD優(yōu)點：優(yōu)點： 1）體積小重量輕、功耗低、可靠性高、壽命長； 2）空間分辨率高； 3）光電靈敏度高、動態(tài)范圍大； 4）模擬、數字輸出方便；與微機接口方便；Company Logo數字圖像處理技術數字圖像

5、處理技術v 數字圖像處理器數字圖像處理器 功能功能： 將視覺傳感器傳輸來的圖像信號，根據根據像素分布和將視覺傳感器傳輸來的圖像信號，根據根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字信號亮度、顏色等信息，轉變成數字信號, ,并進行運算處理。并進行運算處理。 產品產品： DSP處理器 DSPDSP優(yōu)點優(yōu)點：1）能夠高速、實時地進行數字信號處理運算；2）對元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部參與影響?。?）容易實現集成；3）可以分時復用，共享處理器；4）方便調整處理器的系數實現自適應濾波。Company Logo道路標識線識別技術道路標識線識別技術v 道路標識線識別技術道路標識線識別技術 首先利用道

6、路標識線的顏色或幾何形狀特征從圖像中檢測出可能包含道路標識線的區(qū)域，即感興趣區(qū)域，再對車道標識線進行識別，從而判斷車輛在道路上的位置。 存在的問題存在的問題：由于道路環(huán)境情況多變且異常復雜，充滿了各由于道路環(huán)境情況多變且異常復雜，充滿了各種不確定性因素，導致種不確定性因素，導致 CCD CCD視覺傳感器采集的道路圖像環(huán)境視覺傳感器采集的道路圖像環(huán)境信息中很大程度上摻雜著如陰影遮擋、可見度高、可見度低信息中很大程度上摻雜著如陰影遮擋、可見度高、可見度低及雨雪之類惡劣天氣等大量的隨機干擾因素，及雨雪之類惡劣天氣等大量的隨機干擾因素， 這些干擾因這些干擾因素增加了道路標識線檢測的難度。素增加了道路標

7、識線檢測的難度。Company Logo前方車輛識別技術前方車輛識別技術v 前方車輛識別技術前方車輛識別技術 基于車輛線性幾何特征信息的方法，充分利用在圖像信息中目標車輛的形狀、灰度、對稱性等客觀存在的顯著特征，進行目標的區(qū)域分割與信息識別。 存在的問題存在的問題：由于光線和周圍環(huán)境的易變性，導由于光線和周圍環(huán)境的易變性，導致獲取信息量不足，容易產生誤檢或者漏檢。致獲取信息量不足，容易產生誤檢或者漏檢。Company Logo研究現狀研究現狀v國外研究現狀國外研究現狀 國外科研機構及汽車企業(yè)不同程度地開展汽車視覺安全技術領域的探索研究。目前，汽車視覺安全技術的研究主要集中在前方障礙物探測，追尾

8、防撞預警，車道偏離預警和駕駛人狀態(tài)監(jiān)控等方面，作為車輛主動安全技術研究領域的一個重要組成部分，吸引很多國家投入大量的人力、物力、財力進行研究和開發(fā)。Company Logo國外研究現狀國外研究現狀 德國聯邦大學在成功研制 VaMoRsP 智能車系統后，開始發(fā)展新一代的EMS-Vision 視覺系統。 該系統可以隨著速度的變化，自動調節(jié)攝像機的焦距；對周圍較寬范圍內的物體感知，適應不平道路的顛簸環(huán)境，獲得立體視覺的解釋。 美國 CMU 大學機器人研究所研制的 NabLab8，裝備便攜式計算機、視覺傳感器、GPS 全球定位系統，雷達和其它輔助設備。駕駛系統運行在 PANS 硬件平臺之上，該平臺為系

9、統提供了計算平臺、I/O 接口、位置估計、方向盤控制和安全監(jiān)視等功能。 法國帕斯卡大學研制的 Peugeot 系統，該系統充分利用單目機器視覺動態(tài)在線完成對道路標識線的檢測與跟蹤， 道路標識線的左、右兩側邊緣信息通過高斯濾波和平均值估算灰度標準方差以及梯度計算獲取， 并建立了道路多項式函數軌跡模型， 同時利用時空光滑方法降低噪聲干擾，提高道路標識線檢測的魯棒性。 意大利帕爾馬大學的 GOLD 系統，該系統包括 3 個 CCD 視覺傳感器，其中一個視覺傳感器用于檢測道路標識線，另外兩個用于檢測前方車輛障礙物。CCD 視覺傳感器獲取的圖像信息通過圖像采集卡 PCI 總線采集，該系統架設了 PAPR

10、ICA-3 硬件結構，能夠實現圖像處理算法的并行運算，執(zhí)行無人駕駛車輛的控制任務。Company Logo研究現狀研究現狀v國內研究現狀國內研究現狀 在汽車機器視覺主動安全技術領域的研究中， 與國外發(fā)達國家相比較而言， 我國仍處于理論研究和探索階段，目前開展車輛安全輔助駕駛系統研究工作的科研單位和機構中最具代表性的主要有：清華大學、國防科技大學、吉林大學、東南大學、西安交通大學、同濟大學和中科院沈陽自動化研究所等。 Company Logo國內研究現狀國內研究現狀 清華大學研制的 THMR 系列智能車，目前最具代表性的 THMR-V。THMR-V 已經能夠實現結構化環(huán)境下的車道線自動跟蹤，準結構化環(huán)境下的道路跟蹤，復雜環(huán)境下的道路避障、道路停障，視覺臨場感遙控駕駛等功能。 國防科技大學研制的 CITAVT 系列無人駕駛車，目前最具代表性的 CITAVT -IV，采用 A110DSP 自行開發(fā)的圖像處理系統，基于 Unix 操作系統開發(fā)，利用兩臺 CCD 視覺傳感器感知道路狀況， 視覺感知結果交由一臺計算機來完成道路特征和路面障礙的提取，