[发明专利]一种基于视频融合的汽车微波雷达防撞预警方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于视频融合的汽车微波雷达防撞预警方法，雷达传感器检测前方目标，摄像头采集前方视频图像，将检测到的目标数据和采集到的视频数据发送到视频融合显示终端；视频融合显示终端接收目标数据，对目标进行碰撞报警判别，根据碰撞报警判别结果进行视频融合和告警，视频融合后最终通过不同标记将目标实时标记在显示屏上所显示视频的目标图像上，同时将目标通过不同标记实时显示在显示屏上显示的模拟车道中。本发明还公开了一种实施上述方法的系统。本发明将视频与雷达数据融合，使用户了解前方道路状况；能根据“危险目标碰撞判别准则”提供声音告警，提示驾驶员前方存在危险，降低误判率；能够应对不平整的汽车中控平台，便于安装。

主权项

一种基于视频融合的汽车微波雷达防撞预警方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：雷达传感器检测前方目标，并将检测到的目标数据发送到视频融合显示终端；摄像头采集前方视频图像，并将采集到的视频数据发送到视频融合显示终端，并在显示屏上显示；步骤二：视频融合显示终端接收目标数据，对目标进行碰撞报警判别，根据碰撞报警判别结果进行视频融合和告警，视频融合后最终通过不同标记将目标实时标记在显示屏上所显示视频的目标图像上，同时将目标通过不同标记实时显示在显示屏上显示的模拟车道中；视频融合显示终端还实时记录雷达数据和视频数据；步骤二中，依据目标是否远离、目标是否在同一车道以及与目标的碰撞时间进行碰撞报警判别；根据碰撞报警判别结果进行视频融合和告警的方法包括：a、若目标远离时，则该目标为非危险目标，用绿色方框在显示屏上对目标进行标记；若目标靠近时，则该目标为危险目标，用红色标记，同时显示相对速度；b、若目标在同一车道时，根据碰撞时间产生不同危险级别的声音告警；c、显示屏上显示的视频图像中不断显示前方的道路状况，并用红色方框和/或绿色方框，在显示屏上标记出车辆运动轨迹；步骤b中根据碰撞时间产生不同级别的声音告警的方法为：计算在目标靠近时的碰撞时间：TCT＝D/V，其中，TCT为碰撞时间，D为目标距离，V为目标的瞬时速度；通过TCT来判断告警门限：当TCT>10s时，报警器不告警；当8s<TCT<10s时，报警器产生第5个级别的告警频率100Hz；当5s<TCT<8s时，报警器产生第4个级别的告警频率400Hz；当3s<TCT<5s时，报警器产生第3个级别的告警频率800Hz；当2s<TCT<3s时，报警器产生第2个级别的告警频率1400Hz；当0s<TCT<2s时，报警器产生第1个级别的告警频率2000Hz；所述标记的方法包括：(1)显示屏划分为模拟车道显示区和视频融合显示区，模拟车道显示区用于将雷达目标通过不同标记显示在模拟车道中，视频融合显示区用于将目标实时标记在显示屏上所显示视频的目标图像上；(2)将模拟车道显示区内的像素点坐标量化为距离坐标，将目标以固定大小的方框绘制在模拟车道显示区；(3)计算目标在视频融合显示区中的中心像素坐标，根据目标的中心像素坐标计算目标中心像素坐标点所在方框的左上角和右下角坐标，并在视频融合显示区中绘制目标方框；步骤(2)中将模拟车道显示区内的像素点坐标量化为距离坐标的方法为：根据雷达方程理论可知，雷达测量的目标参数可以解算为：DX为横向距离，DY为纵向距离，VX为横向速度，VY为纵向速度，对应的显示屏坐标为：PX为像素的X坐标，PY为像素的Y坐标；模拟车道显示区的像素为270*450，模拟车道横向实际宽度为D＝30米，对应的像素个数为DP＝270，所以实际坐标转换为像素坐标公式，即模拟车道中像素坐标计算公式为：PX=DPD×DX=27030DX=9×DX---(1)]]>PY＝A×log10(K×DY+B)           (2)式(2)中，A、K、B为常数，通过如下三组实验数据：DY=0,PY=0DY=50,PY=220DY=200,PY=450---(3)]]>将(3)式中的实验数据代入(2)式，分别求得：A=471K=0.04B=1---(4)]]>所以(2)式等价为：PY＝471×log10(0.04×DY+1)       (5)步骤(3)中计算目标在视频融合显示区中的中心像素坐标(SX，SY)的公式为：SX=f×DX-ΔxDY+Δy---(6)]]>Sy=f×zSDY+Δy---(7)]]>(6)、(7)式中，f为物理坐标与实际坐标转换像素坐标参数，Δx为摄像头与雷达中心点的横向差，Δy为摄像头与雷达中心点的纵向差，zs为摄像头与雷达的高度差；以上参数值由实际测量可得：f为480，Δx为0.05，Δy为0，zs为‑1，代入(6)、(7)式得：SX=480×DX-0.05DY---(8)]]>Sy=480×-1DY---(9)]]>步骤(3)中根据目标的中心像素坐标计算目标中心像素坐标点所在方框的左上角(PX1，PY1)和右下角坐标(PX2，PY2)的公式为：PX1=PX0-SX-(Dr-xDr)---(10)]]>PY1=PY0+Sy-2×(Lr-yLr)---(11)]]>PX2=PX0-SX+(Dr-xDr)---(12)]]>PY2＝PY0+Sy (13)(10)‑(13)式中,Dr为方框的长度像素值，Lr为方框的宽度像素值，PX0、PY0分别为视频融合显示区的中心点像素值，x表示目标的纵向距离，y表示目标的横向距离。