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CN109828315A - 基于红外线的路面监控系统及方法、汽车 - Google Patents

基于红外线的路面监控系统及方法、汽车 Download PDF

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CN109828315A
CN109828315A CN201910195534.7A CN201910195534A CN109828315A CN 109828315 A CN109828315 A CN 109828315A CN 201910195534 A CN201910195534 A CN 201910195534A CN 109828315 A CN109828315 A CN 109828315A
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China
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infrared ray
infrared
light
monitoring system
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CN201910195534.7A
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陈兆禹
戴协
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HASCO Vision Technology Co Ltd
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HASCO Vision Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种基于红外线的路面监控系统及方法、汽车，涉及汽车自动化驾驶技术领域，以解决现有的路面实时监测方式结构复杂、效果不佳且成本较高的技术问题。本发明所述的基于红外线的路面监控系统，包括：红外线射灯总成，摄像头以及与摄像头连接的图像处理器；红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹，摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。

Description

基于红外线的路面监控系统及方法、汽车
技术领域
本发明涉及汽车自动化驾驶技术领域，特别涉及一种基于红外线的路面监控系统及方法、汽车。
背景技术
目前，自动驾驶利用多种车载传感器(如雷达、超声传感器、GPS、磁罗盘等)感知车辆周围环境，控制车辆的转向和速度，动态路径规划，实现车辆自动行驶。自动驾驶技术发展主要包括三大系统：定位导航系统(车辆定位技术)、环境感知系统(视觉/非视觉识别技术)和规划控制系统(路径规划，速度、方向与辅助控制技术)。
针对自动驾驶的环境感知系统，汽车需要一套基于视觉或非视觉识别技术的路面检测系统，常用的有摄像头，激光雷达，毫米波、超声波雷达等，摄像头动态范围小，受强光和太阳影响，对强计算能力有高要求。激光雷达价格昂贵，缺少色彩信息，在监测能产生反射或透明的物体时准确性不够。毫米波、超声波雷达对于某些材料敏感，无法判断所识别物体的大小，且相对分辨率较低。
因此，如何提供一种基于红外线的路面监控系统及方法、汽车，能够以极为简单且成本较低的方法实现自动驾驶过程中的路面实时监测，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于红外线的路面监控系统及方法、汽车，以解决现有的路面实时监测方式结构复杂、效果不佳且成本较高的技术问题。
本发明提供一种基于红外线的路面监控系统，包括：红外线射灯总成，摄像头以及与所述摄像头连接的图像处理器；所述红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹，所述摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，所述图像处理器计算所述摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。
实际应用时，所述红外线射灯总成包括：透镜，遮挡机构，反射镜，以及红外光源；所述红外光源与所述遮挡机构分别安装在所述反射镜的两端，所述透镜安装在所述遮挡机构一侧并远离所述红外光源设置，且所述遮挡机构位于所述透镜的焦平面处设置；所述红外光源发射红外线，通过所述反射镜反射，且红外线通过所述遮挡机构，形成明暗相间的条纹光型，并通过所述透镜，将红外线透射至前方路面上形成斑马纹光型。
其中，所述红外线射灯总成还包括：透镜支架，所述透镜安装在所述透镜支架上。
具体地，所述红外线射灯总成还包括：散热器，所述散热器安装在所述红外光源的背面。
进一步地，所述遮挡机构采用光栅；或，所述遮挡机构采用有间隔遮挡的遮挡片；或，所述遮挡机构利用所述透镜折射形成间隔透光的导光板。
实际应用时，所述红外线射灯总成包括有两个，且分别布置在汽车的两侧车灯上。
其中，一侧车灯红外线被所述遮挡机构转变为水平条纹，另一侧车灯红外线被所述遮挡机构转变为垂直条纹，并由所述摄像头拍摄画面；或，两侧车灯红外线同时开启水平条纹和垂直条纹，并由所述摄像头拍摄画面；或，两侧车灯红外线以一定频率间歇开启水平条纹和垂直条纹，并由所述摄像头拍摄画面。
实际应用时，所述红外线射灯总成布置在汽车的一侧车灯上，并被所述遮挡机构转变为水平条纹或垂直条纹；所述摄像头布置在汽车的另一侧，拍摄照射在路面上的水平条纹或垂直条纹的光型。
相对于现有技术，本发明所述的基于红外线的路面监控系统具有以下优势：
本发明提供的基于红外线的路面监控系统中，包括：红外线射灯总成，摄像头以及与摄像头连接的图像处理器；红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹，摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。由此分析可知，本发明提供的基于红外线的路面监控系统中，红外线射灯总成发射出明暗间隔状的水平或者垂直红外线条纹，当条纹照射到物体表面时，被照射到的物体通过漫反射红外线，并随着物体轮廓变化，红外线条纹也会被调制，使得条纹形状发生扭曲变形，并用摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，可以得到路面(路面起伏、坑洞，以及障碍物距离、位置、形状、大小、高度等)信息，且图像处理器计算出的路面情况实时反馈至车身的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。综上，本发明提供的基于红外线的路面监控系统，能够以简单的结构和较低的成本解决车辆行进过程中的路面监测难题，同时解决现有的路面实时监测方式结构复杂、效果不佳且成本较高的技术问题。
本发明还提供一种基于红外线的路面监控方法，包括如下步骤：红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹；摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态；图像处理器计算所述摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统。
相对于现有技术，本发明所述的基于红外线的路面监控方法具有以下优势：
本发明提供的基于红外线的路面监控方法中，包括如下步骤：红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹；摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态；图像处理器计算所述摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统。由此分析可知，本发明提供的基于红外线的路面监控方法中，红外线射灯总成发射出明暗间隔状的水平或者垂直红外线条纹，当条纹照射到物体表面时，被照射到的物体通过漫反射红外线，并随着物体轮廓变化，红外线条纹也会被调制，使得条纹形状发生扭曲变形，并用摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，可以得到路面(路面起伏、坑洞，以及障碍物距离、位置、形状、大小、高度等)信息，且图像处理器计算出的路面情况实时反馈至车身的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。综上，本发明提供的基于红外线的路面监控方法，能够以较低的成本解决车辆行进过程中的路面监测难题，同时解决现有的路面实时监测方式效果不佳且成本较高的技术问题。
本发明再提供一种汽车，包括：如上述任一项所述的基于红外线的路面监控系统；或，使用如上述所述的基于红外线的路面监控方法。
所述汽车与上述基于红外线的路面监控系统及方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统中红外线射灯总成的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统的红外线射灯总成中一种遮挡机构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统的红外线射灯总成中另一种遮挡机构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的基于红外线的路面监控方法的流程结构示意图。
图中：1－透镜；2－透镜支架；3－遮挡机构；4－反射镜；5－散热器；6－红外光源。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供一种基于红外线的路面监控系统，包括：红外线射灯总成，摄像头以及与摄像头连接的图像处理器；红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹，摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。
相对于现有技术，本发明实施例所述的基于红外线的路面监控系统具有以下优势：
本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统中，如图1所示，包括：红外线射灯总成，摄像头以及与摄像头连接的图像处理器；红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹，摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。由此分析可知，本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统中，红外线射灯总成发射出明暗间隔状的水平或者垂直红外线条纹，当条纹照射到物体表面时，被照射到的物体通过漫反射红外线，并随着物体轮廓变化，红外线条纹也会被调制，使得条纹形状发生扭曲变形，并用摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，可以得到路面(路面起伏、坑洞，以及障碍物距离、位置、形状、大小、高度等)信息，且图像处理器计算出的路面情况实时反馈至车身的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。综上，本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统，能够以简单的结构和较低的成本解决车辆行进过程中的路面监测难题，同时解决现有的路面实时监测方式结构复杂、效果不佳且成本较高的技术问题。
图1为本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统中红外线射灯总成的结构示意图。
实际应用时，如图1所示，上述红外线射灯总成包括：透镜1，遮挡机构3，反射镜4，以及红外光源6；红外光源6与遮挡机构3分别安装在反射镜4的两端，透镜1安装在遮挡机构3一侧并远离红外光源6设置，且遮挡机构3位于透镜1的焦平面处设置；红外光源6发射红外线，通过反射镜4反射，且红外线通过遮挡机构3，形成明暗相间的条纹光型，并通过透镜1，将红外线透射至前方路面上形成斑马纹光型，从而当条纹照射到物体表面时，被照射到的物体通过漫反射红外线，并随着物体轮廓变化，红外线条纹也会被调制，使得条纹形状发生扭曲变形，进而得到路面起伏、坑洞，以及障碍物距离、位置、形状、大小、高度等信息。
其中，如图1所示，上述红外线射灯总成还可以包括：透镜支架2，透镜1可以安装在透镜支架2上。
具体地，如图1所示，上述红外线射灯总成还可以包括：散热器5，该散热器5可以安装在红外光源6的背面。
进一步地，上述遮挡机构3可以采用光栅；或，上述遮挡机构3可以采用有间隔遮挡的遮挡片；或，上述遮挡机构3可以利用透镜1折射形成间隔透光的导光板。
图2为本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统的红外线射灯总成中一种遮挡机构的结构示意图；图3为本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统的红外线射灯总成中另一种遮挡机构的结构示意图。
更进一步地，上述遮挡机构3可以是水平条纹遮挡机构，如图2所示；上述遮挡机构3也可以是垂直条纹遮挡机构，如图3所示。
实际应用时，上述红外线射灯总成可以包括有两个，且分别布置在汽车的两侧车灯上。
其中，一侧车灯红外线被遮挡机构3转变为水平条纹，另一侧车灯红外线被遮挡机构3转变为垂直条纹，并由摄像头拍摄画面；或，两侧车灯红外线同时开启水平条纹和垂直条纹，并由摄像头拍摄画面；或，两侧车灯红外线以一定频率间歇开启水平条纹和垂直条纹，并由摄像头拍摄画面。
实际应用时，上述红外线射灯总成可以布置在汽车的一侧车灯上，并被遮挡机构3转变为水平条纹或垂直条纹；摄像头可以布置在汽车的另一侧，拍摄照射在路面上的水平条纹或垂直条纹的光型。
具体实施例一：
红外线射灯总成中的红外光源6(LED光源)发射出红外光波，红外线经过反射镜4反射至遮挡机构3，汽车两侧的红外线射灯总成分别布置带水平条纹的遮挡机构3和垂直条纹的遮挡机构3。一侧车灯红外线经水平条纹的遮挡机构3和透镜1后，转变为明暗间隔状的红外线水平条纹，另一侧车灯红外线经垂直条纹的遮挡机构3和透镜1后，转变为明暗间隔状的红外线垂直条纹，投射至路面分别形成水平和垂直的斑马纹光型。具体地，可以两侧车灯同时开启水平和垂直条纹，并由摄像头拍摄画面。
当水平和垂直的条纹照射到物体表面时，连续斑马纹将随物体轮廓发生扭曲变形，用摄像头收集路面的实时水平和垂直的红外条纹形态，并经图像处理器处理条纹形态，可以得到路面起伏、坑洞等，以及障碍物距离、位置、大小、高度等更准确的信息。水平条纹形成的路面图片对于计算路面前后情况有优势，竖直条纹形成的路面图片对于计算路面左右情况有优势；水平和垂直红外线条纹共存可以提高路面监测的分辨率。最后，图像处理器计算出的路面情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统，从而达到路面监测与自动驾驶的目的。
具体实施例二：
红外线射灯总成1中的红外光源6(LED光源)发射出红外光波，红外线经过反射镜4反射至遮挡机构3，汽车两侧的红外线射灯总成分别布置带水平条纹的遮挡机构3和垂直条纹的遮挡机构3。一侧车灯红外线经水平条纹的遮挡机构3和透镜1后，转变为明暗间隔状的红外线水平条纹，另一侧车灯红外线经垂直条纹的遮挡机构3和透镜1后，转变为明暗间隔状的红外线垂直条纹，投射至路面分别形成水平和垂直的斑马纹光型。两侧红外线射灯以一定频率间歇开启水平和垂直条纹；并且，在不同的路面条件下，可以单独开启发射水平或者垂直条纹的红外线射灯总成，这样可以节省功能开启电量，并由摄像头拍摄画面。
以一定频率间歇开启水平和垂直条纹照射到物体表面时，斑马纹将随物体轮廓发生扭曲变形，用摄像头收集路面的实时水平和垂直的红外条纹形态，并经图像处理器处理条纹形态，可以得到路面起伏、坑洞等，以及障碍物距离、位置、大小、高度等更准确的信息。水平条纹形成的路面图片对于计算路面前后情况有优势，竖直条纹形成的路面图片对于计算路面左右情况有优势；水平和垂直红外线条纹共存可以提高路面监测的分辨率。最后，图像处理器计算出的路面情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统，从而达到路面监测与自动驾驶的目的。
图4为本发明实施例提供的基于红外线的路面监控方法的流程结构示意图。
如图4所示，本发明实施例还提供一种基于红外线的路面监控方法，包括如下步骤：红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹；摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态；图像处理器计算所述摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统。
相对于现有技术，本发明实施例提供的基于红外线的路面监控方法具有以下优势：
本发明实施例提供的基于红外线的路面监控方法中，如图4所示，包括如下步骤：红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹；摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态；图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统。由此分析可知，本发明实施例提供的基于红外线的路面监控方法中，红外线射灯总成发射出明暗间隔状的水平或者垂直红外线条纹，当条纹照射到物体表面时，被照射到的物体通过漫反射红外线，并随着物体轮廓变化，红外线条纹也会被调制，使得条纹形状发生扭曲变形，并用摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，图像处理器计算摄像头拍摄的路面条纹形态，可以得到路面(路面起伏、坑洞，以及障碍物距离、位置、形状、大小、高度等)信息，且图像处理器计算出的路面情况实时反馈至车身的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。综上，本发明实施例提供的基于红外线的路面监控方法，能够以较低的成本解决车辆行进过程中的路面监测难题，同时解决现有的路面实时监测方式效果不佳且成本较高的技术问题。
本发明实施例再提供一种汽车，包括：如上述任一项所述的基于红外线的路面监控系统；或，使用如上述所述的基于红外线的路面监控方法。
本发明实施例提供的基于红外线的路面监控系统及方法、汽车，有别于目前的主流传感器以及雷达监控方式，能够以极为简单、低成本的方式实现路面监控，车灯中结合红外线射灯总成、摄像头、图像处理器，有效实现了车辆行进过程中的障碍物探测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于红外线的路面监控系统，其特征在于，包括：红外线射灯总成，摄像头以及与所述摄像头连接的图像处理器；
所述红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹，所述摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态，所述图像处理器计算所述摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统，最终达到路面监测与自动驾驶的目的。
2.根据权利要求1所述的基于红外线的路面监控系统，其特征在于，所述红外线射灯总成包括：透镜，遮挡机构，反射镜，以及红外光源；
所述红外光源与所述遮挡机构分别安装在所述反射镜的两端，所述透镜安装在所述遮挡机构一侧并远离所述红外光源设置，且所述遮挡机构位于所述透镜的焦平面处设置；
所述红外光源发射红外线，通过所述反射镜反射，且红外线通过所述遮挡机构，形成明暗相间的条纹光型，并通过所述透镜，将红外线透射至前方路面上形成斑马纹光型。
3.根据权利要求2所述的基于红外线的路面监控系统，其特征在于，所述红外线射灯总成还包括：透镜支架，所述透镜安装在所述透镜支架上。
4.根据权利要求2或3所述的基于红外线的路面监控系统，其特征在于，所述红外线射灯总成还包括：散热器，所述散热器安装在所述红外光源的背面。
5.根据权利要求2所述的基于红外线的路面监控系统，其特征在于，所述遮挡机构采用光栅；
或，所述遮挡机构采用有间隔遮挡的遮挡片；
或，所述遮挡机构利用所述透镜折射形成间隔透光的导光板。
6.根据权利要求2所述的基于红外线的路面监控系统，其特征在于，所述红外线射灯总成包括有两个，且分别布置在汽车的两侧车灯上。
7.根据权利要求6所述的基于红外线的路面监控系统，其特征在于，一侧车灯红外线被所述遮挡机构转变为水平条纹，另一侧车灯红外线被所述遮挡机构转变为垂直条纹，并由所述摄像头拍摄画面；
或，两侧车灯红外线同时开启水平条纹和垂直条纹，并由所述摄像头拍摄画面；
或，两侧车灯红外线以一定频率间歇开启水平条纹和垂直条纹，并由所述摄像头拍摄画面。
8.根据权利要求2所述的基于红外线的路面监控系统，其特征在于，所述红外线射灯总成布置在汽车的一侧车灯上，并被所述遮挡机构转变为水平条纹或垂直条纹；所述摄像头布置在汽车的另一侧，拍摄照射在路面上的水平条纹或垂直条纹的光型。
9.一种基于红外线的路面监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
红外线射灯总成发射出明暗间隔状的红外线条纹；
摄像头拍摄路面的实时红外条纹形态；
图像处理器计算所述摄像头拍摄的路面条纹形态，以得到路面或障碍物信息并计算出路面的情况实时反馈至汽车的自动驾驶系统。
10.一种汽车，其特征在于，包括：如上述权利要求1－8中任一项所述的基于红外线的路面监控系统；
或，使用如上述权利要求9所述的基于红外线的路面监控方法。
CN201910195534.7A 2019-03-14 2019-03-14 基于红外线的路面监控系统及方法、汽车 Pending CN109828315A (zh)

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