本站原创摘 要：近年来,随着人们对道路交通安全性要求的提高,视觉技术的应用在汽车安全辅助驾驶上已得到广泛关注.本文对视觉技术在汽车安全方面的应用谈一些体会.
关 键 词：视觉技术汽车安全应用
【分类号】：TG333.7
视觉是人类观察世界、认识世界的重要功能手段,人类从外界获得的信息约有75%来自视觉系统,特别是驾驶员驾驶需要的信息90%来自视觉.在目前汽车辅助驾驶所采用的环境感知手段中,视觉传感器比超声、激光雷达等可获得更高、更精确、更丰富的道路结构环境信息.近年来,随着人们对道路交通安全性要求的提高,视觉技术的应用在汽车安全辅助驾驶上已得到广泛关注.本文对视觉技术在汽车安全方面的应用谈一些体会.
一、视觉技术在汽车安全方面的应用
1.视觉处理系统
视觉处理系统在汽车安全方面主要是担负着障碍物检测识别、交通信号检测识别、交通图案识别检测、公路边缘识别检测、弯道弧度识别检测和前方车辆距离速度检测和路面坑洼坡度识别检测这些主要信息的提取,在这些信息数据的基础上进行道路环境的三维重建.将处理得到的道路环境信息和辅助系统的多传感器的信息进行融合,结合车辆动力学模型和车辆行驶状态参数,由车辆行为决策调度系统做出合理的决策调度,然后由路径规划系统生成合理的路径规划和车辆控制命令,对汽车进行控制.
视觉处理系统基本上是由以下几个部分组成的：图像信息的获取、图像信息的传输、图像信息的处理、处理后的图像和警告信息的显示、自动控制系统的执行命令和执行动作,以及图像信息的存储和管理等.
（1）从硬件上讲,主要包括四个部分：①满足车载环境条件和使用性能的摄像机（图像传感器）；②对图像信息进行处理和目标识别的硬件平台；③处理后的图像显示和警告系统；④图像信息的存储.
（2）从软件技术看,有以下几个方面：①图像的预处理：反差,灰度和伽玛曲线等,使图像达到最好的效果；②图像的特征识别和数据处理,从得到的图像中识别出与行车安全有关的目标信息,计算出相关的参数并进行判断；③在原图像上叠加提示或告警信息的生成与显示；④图像数据的存储和管理.
（3）从技术上讲,视觉技术在军事和航空航天领域以及电子工业领域已经发展很多年,在保安监控领域也已广泛使用.图形识别技术近些年也发展迅速,特别是随着IT行业的多媒体技术的发展,图像处理已在各个领域里得到应用,专用芯片和图像传感器都已成熟,专门为车载使用的芯片和处理器也已推出,软件也日趋完善.所需的软硬件成本已大大降低,具备了在民用汽车上使用的条件.
2.目前视觉技术在汽车安全方面的实现方式
视觉技术在汽车安全方面的应用还属于初期开发阶段,较常见的包括辅助驾驶中的倒车辅助、前视探测,以及车内监控等等,主要是以观测实物图像为目标,基本上属于普通民用的CMOS摄像技术.
目前应用的较多的是通过前视或后视等多个角度的摄像头,为驾驶员提供车辆四周的图像信息,降低驾驶员视觉盲区,提高驾驶安全性,这种方式实现成本低,技术也较成熟,在中高端乘用车和工程车都已普遍使用.但这种方式还存在一定局限性,视觉死角无法完全消除,由于驾驶员视角和摄像头视角不一致,用户体验感不强,辅助效果有限.国际上开始趋向于在汽车四周加装摄像头,通过图像拼接技术形成一个全视角的监控范围,这种技术可以提供一个从天空俯视路况的第三视角效果,非常直观,同时还可以方便的提供距离信息,实现安全驾驶.
除了全视野技术,部分国外车厂在高端车型中已开始配置三维（3D）视觉应用技术.汽车领域的三维（3D）视觉应用主要包括两种实现方案：一种是双目三维成像技术,即通过两台摄像机,模拟人眼,来获取三维信息；另一种是TOF（飞行时间）技术,即发射光束,通过探测光返回的时间来得到更多的三维数据.目前一些国际车厂正努力推动这一技术直向市场化、商用化,但其中主要的阻碍因素有：实现成本较高,以及在技术成熟度和可靠性上还有待进一步提升.
另外,在一些高端车型上开始采用红外夜视系统,帮助提高夜间行驶的安全性,这种技术在夜间效果好,实用性高,只是由于目前红外热成像技术成本较高,没能大面积普及.
二、视觉技术在汽车安全方面应用的发展趋势
前方监测（1）道路识别监测：通过前视摄像机获取道路信息：标志线、车道线、直行和转弯标志等,并判断车辆是否处在正确的车道轨迹上；如果发现偏离,即发出警告,系统控制车辆自动恢复到正确的轨迹上.
（2）障碍物识别：通过前视摄像机,识别前方道路上的机动车辆、非机动车辆、行人等,并对其进行测距、测速,通过计算分析,判断是否有碰撞或其他危险情况,根据不同情况,可采取提醒、告警和辅助控制、强行控制等措施,确保车辆和乘员的安全.
（3）红外夜视图像：采用红外成像技术,对车辆灯光照射的可见光范围之外或对面车辆前大灯强光照射时阴暗区域障碍物的探测和识别.采用红外成像技术,可帮助驾驶员“看清”盲区的情况,并用上述障碍物识别技术来保证车辆夜间行驶的安全.
目前国内外研发中的夜视系统有三种：基于远红外（FIR）的夜视系统、基于近红外（NIR）的夜视系统以及基于多传感器融合（雷达、FIR和NIR融合）的夜视系统.汽车上目前采用较多的是近红外（NIR）夜视系统.
（4）前方路口、道路交通红绿灯、标志牌、告警牌等的识别：通过前视摄像机,识别各种道路的交通标志,提示给驾驶员,起到辅助观察和引导的作用.
车身两侧监测（1）车身两侧及左右反光镜死角监测：行驶过程时,用来弥补传统光学后视镜的死角问题,进行全方位的监视；停车时,可辅助观察车位等,还可用于车辆的盗抢防范.
（2）辅助车辆换道监测：监测车身两侧的道路标线和车辆、行人等障碍物,为行驶过程中的车道变换提供辅助观察和预警.