[发明专利]基于单目视觉的汽车巡航控制方法及其实现系统

说明书

技术领域

本发明属于汽车主动安全驾驶领域，特别是一种基于单目视觉的汽车巡航控制方法及其实现系统。

背景技术

汽车巡航控制系统是借助于汽车中的传感器来辅助驾驶员提高驾驶的安全性和便利性。汽车巡航控制系统属于纵向距离控制，用于发现目标(其它车辆)，决策目标路径位置(主要目标决策)，测量相对主要目标汽车的距离和速度，实施适当制动以保持与主要目标的安全距离，并在没有目标被检测的情况下恢复巡航速度。目前，现有的系统关于距离测量的技术主要使用了如下传感器：毫米波雷达、激光雷达和立体成像。这些传感器提供了场景中每个特征点的显式范围测量，为将目标从背景场景中分割出来提供了有用的提示信息。

在人类视觉系统中，立体视觉基准线被设计用于手可以接触的距离和更远距离的十分粗略的近似测量。汽车巡航控制系统中的距离控制要求100米左右的范围测量，而此时人类视觉已经不可能进行精确的绝对的范围估计。另一方面，基于视网膜的发散性(目标的尺寸变化)人类视觉系统能够进行非常精确的接触时间的估计。雷达和激光雷达所提供的范围精度对于距离控制来说是足够的，但是人类视觉的例子则表明只使用透视投影的方法也可能获取令人满意的行为控制。立体设计不但包括用于深度计算的额外摄像机和处理能力的代价，而且还包括系统标定的维持问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全性高、计算复杂度小、硬件配置需求低，并容易批量生产、成本低的基于单目视觉汽车巡航控制方法及其实现系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于单目视觉的汽车巡航控制方法，步骤如下：

(1)将摄像机固定安装在驾驶员前方的后视镜附近，从摄像机中获取单目图像；

(2)对图像进行分割和汽车检测，即使用模板匹配的方法对汽车进行检测；

(3)如果前方不存在任何汽车，那么保持或者恢复巡航速度，并结束当前帧图像数据的处理过程；如果前方检测出有汽车存在，那么进行汽车距离和速度计算；

(4)计算图像中汽车下沿距离图像底部的像素距离y＝H_m-V′-H_t；

(5)测量并保存前方汽车与当前汽车的距离Z=fHy;]]>

(6)根据与上一次已存距离数据Z_t0的比较，测量相对前方汽车的速度

s＝|Z-Z_t0|/t-t0，其中t为当前时刻，t0前一时刻；

(7)根据测量速度s，计算相对前方汽车的安全距离D＝s*Δt，其中Δt为预设时间；

(8)如果与前方汽车的距离Z小于安全距离D，那么通过汽车制动控制系统实施适当制动，否则结束当前帧图像数据的处理过程，从而转入下一帧图像数据的处理。

本发明基于单目视觉的汽车巡航控制方法中，使用模板匹配的方法对汽车进行检测的步骤为：

第一步，给定汽车图像m(u，v)和模板图像t(u，v)，其中m(u，v)的宽高度分别为W_m和H_m，t(u，v)的宽高度分别为W_t和H_t，u为横坐标变量，v为纵坐标变量；