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如何构建基于图像的车道偏离安全系统

许多处理器控制着当今汽车的各个性能方面,而“车辆体验”的单一功能并未受到技术的影响。无论是气候控制,发动机控制还是娱乐,过去十年来制造商产品的功能都在不断发展。这种演变背后的力量之一,信号处理器的性能成本比迅速提高,即将对另一个关键的汽车组件 - 安全子系统产生深远的影响。

虽然目前大多数安全可靠功能利用各种传感器 - 主要涉及微波,红外线,激光,加速度计或位置检测 - 最近才推出处理器,可满足实时计算要求,允许视频图像处理为安全技术做出重大贡献。 ADI公司的Blackfin 媒体处理器系列具有高处理速度,多种数据移动功能和视频专用接口,为这个不断增长的市场提供了极具吸引力的解决方案。本文将讨论Blackfin处理器在新兴的基于视频的汽车安全领域可以发挥的作用。

汽车安全系统中的视频

在很多方面,汽车安全性可以大大提高通过使用高性能媒体处理器的视频系统进行增强。但是,由于响应时间短对于挽救生命至关重要,因此必须确定性地实时进行图像处理和视频过滤。自然倾向于使用处理器可以为给定应用处理的最高视频帧速率和分辨率,因为这为决策提供了最佳数据。此外,处理器需要再次实时地比较车辆速度和相对车辆 - 物体距离与期望条件。此外,处理器必须与许多车辆子系统(例如发动机,制动,转向和安全气囊控制器)交互,处理来自所有这些系统的传感器信息,并向驾驶员提供适当的视听输出。最后,处理器应能够与导航和电信系统连接,以对故障,事故和其他问题作出反应并记录。

图1显示了汽车安全系统的基本视频操作元素,指示图像传感器可能放置在整个车辆中的位置,以及车道偏离系统如何集成到底盘中。有一些值得注意的事情。首先,多个传感器可以由不同的汽车安全功能共享。例如,后部传感器可以在车辆后退时使用,以及在车辆向前移动时跟踪车道。此外,车道偏离系统可以接受来自多个摄像机源中的任何一个的馈送,为给定情况选择适当的输入。在基本系统中,视频流将其数据馈送到嵌入式处理器。在更先进的系统中,处理器接收其他传感器信息,例如来自GPS接收器的位置数据。

如何构建基于图像的车道偏离安全系统

智能安全气囊

媒体处理器在汽车安全中的新兴用途是用于“智能安全气囊系统”,其基于部署决定谁坐在受安全气囊影响的座椅上。目前,基于重量的系统使用最广泛,但视频传感将在五年内变得流行。可以使用热相机或普通相机,速率高达每秒200帧,并且可以使用多于一个 - 以提供每个乘员的立体图像。目标是描述居住者的位置和姿势 - 而不仅仅是他们的体型。如果发生冲突,系统必须选择是完全限制部署,使用较低的力部署还是完全部署。在帮助确定身体姿势时,图像处理算法必须能够区分人的头部和其他身体部位。

在该系统中,媒体处理器必须以高帧率获取多个图像流,处理在所有类型的照明条件下分析每个乘员的大小和位置的图像,并持续监控位于整个车内的所有碰撞传感器,以便在几毫秒内做出最佳部署决策。

避碰和自适应巡航控制

另一个备受瞩目的安全应用是自适应巡航控制(ACC),防撞系统的子集。 ACC是一种便利功能,可控制发动机和制动系统,以调节汽车的速度及其与前方车辆的距离。采用的传感器包括微波,雷达,红外和视频技术的组合。媒体处理器可以通过安装在靠近汽车后视镜的道路上的摄像机实时处理每秒17到30帧的帧。图像处理算法可以包括用于变化的照明场景的帧到帧图像比较,对象识别和对比度均衡。视频传感器输入的目标是提供有关车道边界和道路曲率的信息,并对障碍物进行分类,包括汽车前方的车辆。

ACC系统被宣传为便利功能,而真正的防撞系统通过协调汽车的制动,转向和发动机控制器,积极致力于避免事故。因此,由于任务的复杂性,关键的可靠性考虑以及法律和社会后果,它们的发展速度较慢。据估计,到2010年,这些系统的部署可能正在顺利进行。鉴于典型的5年汽车设计周期,此类系统设计已在进行中。

碰撞警告系统,如ACC,是碰撞避免类别的子集。这些警告可能即将发生的事故,但他们没有积极地避免它。在这个利基市场中有两个主要的子类别:

盲点监视器战斗机围绕车辆周边策略安装,以提供驾驶员盲点的视觉显示,并在处理器感知到其他车辆存在时发出警告一个盲区。在倒档时,这些系统也可作为备用警告,提醒驾驶员注意车辆后部的障碍物。显示器可与后视镜集成,提供车辆周围环境的完整无障碍视野。此外,该系统可能包括在车厢内的“盲点”视频,允许驾驶员监控后方婴儿,例如。

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