基于計算機視覺的安全輔助駕駛系統(tǒng)

董志超　樊武闖　屈勇

摘 要：本文主要論述了基于計算機視覺的安全輔助駕駛系統(tǒng)的重要性和應用方向。旨在為汽車安全駕駛性能的提升和優(yōu)化提供一些參考。

關鍵詞：計算機視覺;安全輔助駕駛系統(tǒng);汽車;安全性能

引言

近些年，很多的高速交通事故往往都是一起多車，一輛汽車的駕駛事故造成多輛車受損，人員傷亡，造成慘重的事故代價。對于一些家庭而言，甚至造成毀滅性的傷害。高發(fā)的交通事故下安全輔助駕駛系統(tǒng)應運而生，并一度取得市場歡迎。研究計算機視覺安全輔助駕駛系統(tǒng)對于改善汽車安全輔助駕駛的性能和提高汽車駕駛安全有著重要的意義。基于此，本文研究該課題。

一、安全輔助駕駛系統(tǒng)概述

（一）定義

安全輔助駕駛系統(tǒng)是用于行車輔助的系統(tǒng)，包括車道保持輔助系統(tǒng)、自動泊車輔助系統(tǒng)、剎車輔助系統(tǒng)、倒車輔助系統(tǒng)和行車輔助系統(tǒng)等，是保證駕駛安全、降低安全事故發(fā)生的重要系統(tǒng)。隨著計算機技術、智能技術、網(wǎng)絡控制技術在安全輔助駕駛系統(tǒng)中的應用，安全輔助駕駛系統(tǒng)的性能不斷得到提升，汽車安全駕駛得到更加可靠的保障?；谟嬎銠C視覺的安全輔助系統(tǒng)是新一代的安全輔助駕駛系統(tǒng)，它具有自動化和智能化的特點，對于駕駛員安全狀態(tài)的監(jiān)控更加精準，同時能夠更加快速、準確的控制汽車行車當中的功能，檢測車輛前方的障礙物及判斷汽車行車過程中的一些安全問題，并控制系統(tǒng)規(guī)避障礙和解決問題，來保障行車安全。

（二）應用安全輔助駕駛系統(tǒng)的重要性

現(xiàn)代社會，各個城市的汽車數(shù)量與年俱增，交通壓力也不斷增大。汽車經(jīng)過多次提速后雖然給駕駛著帶來更好的駕駛體驗，但同時也潛藏著一些危險因素。就駕駛人員而言，并非每位汽車駕駛員有著高超的技術，馬路上不乏有一些駕駛新手，或酗酒駕駛人員，或心情狀態(tài)不好的駕駛人員，這些都是可能交通事故發(fā)生的潛在危險，對于他人和自身的安全與生命都從某種程度上構成了一定的威脅。在汽車中引進安全輔助駕駛系統(tǒng)來提升機車駕駛的安全性能成為現(xiàn)代汽車創(chuàng)新大道一大方向，同時也為降低汽車駕駛的潛在危險和預防汽車交通事故提供了解決途徑。

安全輔助駕駛系統(tǒng)引進計算機技術、智能控制技術等，對于駕駛員的駕駛狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，從而向系統(tǒng)發(fā)送汽車功能控制的指令，預防汽車駕駛途中由于駕駛人員忽視造成的交通事故。經(jīng)過分析，我認為安全輔助駕駛系統(tǒng)對于汽車制造創(chuàng)新和提高汽車駕駛安全有著重要的促進作用?；谟嬎銠C視覺的安全輔助駕駛系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性更強，因此在輔助安全駕駛方面的性能更好。這一技術的應用表明我國汽車安全駕駛技術的進步與發(fā)展。

二、基于計算機視覺的安全輔助駕駛系統(tǒng)的應用

（一）車道線檢測技術

車道線檢測技術是基于智能傳感設備實現(xiàn)智智能檢測和數(shù)據(jù)采集的。其中包括技術算技術、單目視覺技術、立體視覺技術、激光雷達技術等等。采集的信息由系統(tǒng)的基于模型方法、特征方法計算，并提供精準的系統(tǒng)決策。激光雷達設備鏡頭對不同顏色、不同材質會形成不同的反射速率，利用雷達激光視覺的反射速率的差異對來識別道路。就識別原理而言，雷達激光的視覺識別屬于平面識別，精準度一般?；诹Ⅲw視覺技術和單目視覺技術的設備對于圖像識別的匹配度更高，也是目前車道線識檢測應用主要技術。

（二）交通標志識別技術

交通標志識別技術主要幫助駕駛員識別交通標志，通過系統(tǒng)幫助駕駛員做出正確、可靠的決策。如識別交通標示的形狀、顏色等。由于圖片信息采集受眾多條件影響，導致視覺設備無法準確或清晰的識別到標志性的信息。如天氣、光照等因素造成的圖片不清晰;交通標志被遮擋、破損、移位、扭曲、磨損、掉色等。視覺設備對圖像的精準識別是居于顏色、形狀等進行預判的，因此凡是影響交通標志顏色、形狀的問題都會影響安全輔助駕駛系統(tǒng)識別和判定交通標志的準確性。目前國內最具代表性的交通標志識別系統(tǒng)為智能交通系統(tǒng)，它在一般情況下對于交通標志識別的準確率高達99.2%。部分時候系統(tǒng)會出現(xiàn)識別延遲的問題，它也是影響系統(tǒng)識別交通標志和幫助駕駛員安全決策的重要因素。

（三）車輛識別技術

車輛識別技術是結合多種傳感器在交通環(huán)境下對不同車輛的位置、深度、速度等進行決策。常用微博雷達、毫米雷達、激光雷達技術及單目視覺、立體視覺等采集和識別車輛的邊緣特征、陰影、顏色、對稱性、紋理等，并在系統(tǒng)空間中搜索出預制匹配的其余，從而來確定ROI區(qū)域。

（四）行人檢測技術

行人檢測技術是為了識別前方的行人。檢測設備通過檢測行人的姿態(tài)、穿著、行為等，幫助駕駛員預判行人的位置，確定準確的行人運動的目標區(qū)域。再由計算機系統(tǒng)對獲取的圖片的背景采用減除法、光流法、幀差法等除去，獲得行人的靜態(tài)圖片，在進一步對其他特征進行檢測。目前應用最多的為機器學習行人檢測的方法。

（五）駕駛員狀態(tài)檢測技術

駕駛員狀態(tài)檢測技術主要是為了檢測駕駛員的疲勞駕駛狀態(tài)。人在疲勞狀態(tài)下神態(tài)、頭部的行為、目光等都會發(fā)生顯著變化。借助傳感器對駕駛員的頭部、目光、凝視方向、眼瞼動作等進行檢測。再檢測到系統(tǒng)程序設定的疲勞狀態(tài)后系統(tǒng)自動報警，對駕駛員做出警示，播報駕駛員的疲勞程度，提醒駕駛員休息。如果駕駛員持續(xù)較長時間的疲勞駕駛狀態(tài)并為得到改善，超過系統(tǒng)設定的提示時間系統(tǒng)會自動開啟聲光報警并自動停車。

三、結語

綜上所述，基于計算機視覺的安全輔助駕駛系統(tǒng)對改善汽車安全駕駛功能意義重大?；谟嬎銠C的視覺技術具有智能判斷駕駛員狀態(tài)的作用，其硬件性能和功能屬性都能較好的適應汽車駕駛狀態(tài)下長時間對于駕駛人員狀態(tài)的監(jiān)控和預判。通過預判向系統(tǒng)發(fā)送行車狀態(tài)，調整行車狀態(tài)，從而使汽車能夠保持安全的駕駛狀態(tài)，減少行車安全事故的發(fā)生。

參考文獻

[1]張向珂，張世慶，聞鳳連，田洪勝.高精度相位法超聲測距系統(tǒng)研究[J].傳感器與微系統(tǒng)，2010（02）：45-47.

[2]李林糠.基于計算機視覺的安全輔助駕駛系統(tǒng)[D].西安電子科技大學，2018.

[3]蘭曉斌.基于計算機視覺的汽車安全輔助駕駛技術[J].時代農機，2016（01）：71+73.

[4]楊希.基于機器視覺的汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)研究[D].華東交通大學，2018.