圖像識別技術在汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)中的應用

張文霞，王鶴鵬（長春汽車工業(yè)高等?？茖W校，吉林 長春 130000）

圖像識別技術在汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)中的應用

張文霞，王鶴鵬
（長春汽車工業(yè)高等專科學校，吉林 長春 130000）

圖像識別技術作為汽車安全領域必要的技術手段，對駕駛輔助系統(tǒng)的推廣具有一定的積極作用。當前駕駛輔助系統(tǒng)眾多，文章主要綜述了圖像識別技術在駕駛員疲勞駕駛預警、追尾防撞預警、車道偏移預警、換道預警等領域的應用，著重介紹了圖像識別技術在上述領域目前的研究現(xiàn)狀，并對其以后的發(fā)展趨勢作了相應預測，為圖像識別技術的推廣提供發(fā)展思路。

圖像識別；綜述；駕駛輔助系統(tǒng)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.043

CLC NO.: U463.6Document Code: BArticle ID: 1671-7988(2015)12-120-03

引言

隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車輛安全備受車企以及研發(fā)機構的重視，從而出現(xiàn)了眾多的駕駛輔助系統(tǒng)，比較典型的有ACC自適應巡航控制系統(tǒng)[1]、BSI側面碰撞修正系統(tǒng)、VSC車身穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、ITS智能交通運輸系統(tǒng)、VE視覺增強系統(tǒng)、DCW駕駛狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)[2]等，這些系統(tǒng)已普遍運用在車企所開發(fā)的車型上。不少研發(fā)機構和汽車企業(yè)都致力于開發(fā)低成本、高可靠性、適用范圍廣的駕駛輔助系統(tǒng)。本文針對各個輔助系統(tǒng)的特性，綜述識別技術在各個駕駛輔助系統(tǒng)的關鍵技術，主要綜述了圖像識別技術在駕駛員疲勞駕駛預警、追尾防撞預警、車道偏移預警、換道預警等領域的應用，并對以后發(fā)展趨勢作了相應預測，為圖像識別技術的推廣提供發(fā)展思路。

1、圖像識別技術概述

隨著計算機技術與信息技術的快速發(fā)展，圖像識別技術得到了越來越廣泛的應用。圖像識別技術的涵義很廣，主要是指通過計算機，采用數(shù)學技術方法，對一個系統(tǒng)前端獲取的圖像按照特定的目的進行相應的處理。圖像識別技術就是人類視覺認知的延伸，是人工智能的一個重要領域。

2、圖像識別技術在汽車安全駕駛輔助駕駛系統(tǒng)中的應用

2.1圖像識別技術在疲勞駕駛預警系統(tǒng)中的應用

全球范圍內(nèi)，駕駛員過度疲勞已成為導致交通安全事故的重要原因之一。運用計算機視覺實時獲取并監(jiān)視駕駛行為信息，利用這些信息判斷車輛行駛的安全性，并進一步采用相應報警和防護措施，減少疲勞駕駛引起的道路交通事故。

疲勞駕駛預警系統(tǒng)的工作流程即：首先通過車載信息系統(tǒng)中的 CCD紅外攝像頭進行圖像采集并進行壓縮，然后經(jīng)過服務平臺中搭建的通信網(wǎng)絡上傳至服務中心，服務中心將接收到的圖像進行解壓，對圖像進行預處理并進行識別，判斷出駕駛員此刻是否處于疲勞狀態(tài)，如果處于疲勞狀態(tài)則向車載終端下發(fā)命令并控制車內(nèi)的預警設備對駕駛員進行預警[3]。

疲勞駕駛檢測的整個過程可以由圖1來進行描述，首先在本地采集駕駛員的面部圖像；然后將采集到的圖像序列傳輸至遠程服務中心；服務中心的客戶端對收到的圖像序列通過疲勞駕駛檢測算法進行是否疲勞的判斷，并將檢測結果發(fā)送回本地；本地的車載網(wǎng)關收到檢測結果后，如果需要預警則啟動報警執(zhí)行機構，對駕駛員進行聲音以及光學兩方面的報警，從而避免因疲勞而導致的危險。

2.2圖像識別技術在汽車追尾防撞預警系統(tǒng)中的應用

汽車追尾防撞預警系統(tǒng)是對高速公路上的車輛視頻圖像進行采集后進行處理，對本車前方高速視頻進行采集識別，判斷本車輛前方一定距離內(nèi)是否有車輛，如果視頻圖像中有車輛，那么我們就給出控制信號，啟動汽車防追尾系統(tǒng)的測距預警模塊。前方車輛視頻圖像檢測的整個過程可以由圖 2來進行描述。

基于圖像識別的汽車追尾防撞預警系統(tǒng)，當確認前方有車后，再由激光雷達測距儀測得距離前方車的間距。由此，一路信號送到3位LED數(shù)碼顯示器，直接將實際的距離顯示出來，駕駛者可由此看到較準確的距離顯示，有助于其做出判斷，并采取有效的措施；另一路將采集到的信號送給ARM微處理機進行分析處理。根據(jù)車間距離和安全車間距離的比較發(fā)出信號使報警燈閃爍，同時給單片機信號進行語音報警，提示駕駛者注意。形成汽車在動態(tài)運動的過程中自動進行實時處理的高度自動化的系統(tǒng)，達到汽車防尾追的目的。

2.3圖像識別技術在車道偏移預警系統(tǒng)中的應用

車道偏移預警系統(tǒng)(LDWS)可以對行駛路線偏移車道標志線的駕駛員進行警告，以預防事故的發(fā)生。車道偏移的檢測通過基于灰度閾值分割的梯度邊緣檢測技術，在對路面圖像進行邊緣檢測的同時，配合以路面的灰度信息，準確地分離出車道標志線的邊緣，再依此定義車道的跟蹤區(qū)域—感興趣區(qū)域(ROI)，利用車道邊緣信息定義邊緣分布函數(shù) EDF，通過對跟蹤區(qū)域中車道線梯度方向的分析，獲取兩條車道標志線在道路圖像中的方向，以此作為車道偏移判斷與預警的主要根據(jù)[5]。

車道偏移系統(tǒng)流程圖件圖 3，車道的視頻圖像由安置在車輛前方的攝像頭采集；車道的檢測以基于灰度閾值分割和基于圖像邊緣的檢測技術為主；平面中任意一條直線可以用兩個參數(shù)ρ和θ完全確定下來，其中ρ指明了該直線到原點（對于左右兩條車道標志線，以圖像左下角為原點）的距離，θ確定了該直線的方向，即用ρ與θ進行車道線的擬合（確定車道線直線方程）；利用邊緣分布函數(shù)及每當車輛行駛經(jīng)過時間 t之后對 ROI區(qū)域進行及時修正，這保證的對車道線的追蹤；定義危險車道偏移區(qū)域, 當車行駛到這區(qū)域則需對駕駛員進行報警。

2.4圖像識別技術在換道預警系統(tǒng)中的應用

當前應用的換道輔助系統(tǒng)多以轉向燈信號作為識別駕駛人換道意圖的主要依據(jù)，由于實際駕駛過程中轉向燈開啟率低及開啟時間提前量不夠，使系統(tǒng)存在漏報及錯誤報警。如果能在換道開始前提前識別出駕駛人的操作意圖，不再單獨依靠轉向燈信號作為識別依據(jù)，則可預先對駕駛人所處環(huán)境進行安全性評估，在危險的醞釀期向駕駛人預警，從而規(guī)避交通事故的發(fā)生，并降低不安全駕駛行為對交通流的擾動。

換道意圖識別的整個過程可以由圖4來進行描述，首先利用攝像頭采集駕駛員頭部的視頻圖像；然后將采集到的圖像序列傳輸?shù)街醒胩幚碓O備；在對圖像序列進行頭部運動特征提?。辉谶M行是否有換道意圖的判斷及汽車環(huán)境的安全性評估；根據(jù)判斷結果確定是否采用換道預警系統(tǒng)進行干預；如果需要換道預警系統(tǒng)干預，對駕駛員進行聲音以及光學兩方面的報警，從而避免因駕駛員對道路安全性的錯誤評估而導致的危險。

3、總結

開發(fā)的汽車安全輔助系統(tǒng)，不僅能夠有效降低交通事故發(fā)生頻率，而且對較少交通延誤具有一定的積極作用。圖像識別技術的進一步發(fā)展不僅可以改善現(xiàn)有車載輔助系統(tǒng)高成本、低可靠性的狀況，且為車輛多元化智能化發(fā)展提供必要的理論支撐。但是圖像處理算法需要更優(yōu)化，處理速度更快，實現(xiàn)圖像的智能生成、處理、識別；同時攝像頭采集的圖片質(zhì)量受很多因素的影響，這些都是圖像識別技術需要解決的問題。因此，如果能夠找到一些相關的算法，并能滿足應用過程中實時性，將為成功構造出具有實際應用價值的汽車安全輔助系統(tǒng)提供保證。

[1] 管欣,王景武,高振海.基于最優(yōu)預瞄加速度決策的汽車自適應巡航控制系統(tǒng)[J].吉林大學學報(工學版),2004,34(02).

[2] 楊秀民,萬劍,嚴新平等.基于車載機器視覺的汽車安全技術[J].中國安全科學學報,2008,18(05).

[3] 基于可信汽車服務平臺的疲勞駕駛預警系統(tǒng)研究[D].吉林大學碩士學位論文,2011.

Application of image recognition technology in vehicle safety driver assistance systems

Zhang Wenxia, Wang Hepeng
( Changchun Automobile Industry Insititute, Jilin Changchun 130000 )

Image recognition technology as car security domain the necessary technical means, to drive the promotion of auxiliary system has certain positive role. The current driving auxiliary system is numerous, this paper summarized the image recognition technology in driver fatigue driving warning, tailgating collision avoidance warning, lane migration early warning, lane changing early warning, and emphatically introduces the image recognition technology in the field of the research of present situation, and for future development trend for the corresponding forecast, for image recognition technology to provide the promotion of development train of thought.

image recognition; review; driving auxiliary system

U463.6

B

1671-7988（2015）12-120-03

張文霞，就職于長春汽車工業(yè)高等?？茖W校。