基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置及報警方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置，包括：信息獲取模塊、步進電機、車載處理模塊、信息存儲模塊、人機交互模塊；步進電機為信息獲取模塊提供驅動力，所述信息獲取模塊的信號傳遞給信息存儲模塊，所述的車載處理模塊接收來自信息獲取模塊、信息存儲模塊、步進電機、人機交互模塊的信號，所述的車載處理模塊輸出執行信號傳遞至步進電機，所述的車載處理模塊將圖像處理結果傳輸至人機交互模塊。本發明專利技術利用信息獲取模塊和步進電機，對障礙物形成三維圖像，在危險距離輔以聲音報警，以此實現車輛防撞及報警。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及行車輔助系統
，尤其涉及一種基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置及報警方法。
技術介紹
近年來，我國汽車工業迅速發展，汽車保有量也逐年遞增，但是交通事故頻率也隨之增加。行車輔助系統尤其是車輛防撞與報警，可以給予駕駛者以警示，目前，市面上已有一些車輛防撞警示的產品，但多是依靠聲音報警，或者是二維圖像，并且不能從圖像上直觀準確地看出車輛與障礙物的距離遠近。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供一種基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置及報警方法，在危險距離輔以報警，提高安全性。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置，包括：信息獲取模塊、步進電機、車載處理模塊、信息存儲模塊、人機交互模塊；所述步進電機為信息獲取模塊提供驅動力，所述信息獲取模塊的信號傳遞給信息存儲模塊，所述的車載處理模塊接收來自信息獲取模塊、信息存儲模塊、步進電機、人機交互模塊的信號，所述的車載處理模塊輸出執行信號傳遞至步進電機，所述的車載處理模塊將圖像處理結果傳輸至人機交互模塊。進一步地，所述信息獲取模塊包括線激光器、CMOS攝像機、圖像采集卡；所述人機交互模塊包括顯示器、鍵盤、報警器；所述信息獲取模塊采用線激光器發出多線激光，對障礙物形成三維圖像，所述的車載處理模塊根據三維圖像判斷障礙物與車輛距離的遠近并將障礙物與車輛距離的遠近用顏色不同來表示，所述的車載處理模塊輸出圖像顏色信息至人機交互模塊的顯示器，若障礙物與車輛距離低于預設的危險距離時，所述的車載處理模塊輸出報警信息至人機交互模塊的報警器。一種采用上述基于線激光的“3D掃描”車輛防撞與報警裝置的報警方法，具有如下步驟：步驟1：開始；步驟2：打開線激光器發出多線激光；步驟3：結合CMOS攝像機采集一幀圖片；步驟4：車載處理模塊控制步進電機轉到下一角度；步驟5：再次結合CMOS攝像機采集一幀圖片；步驟6：減去背景，計算當前幀的三維坐標并保存；步驟7：判斷是否大于設定的采集幀數，若是，則進行下一步；否則，回返執行步驟4；步驟8：車載控制模塊識別出激光點并計算出障礙物與車輛的實際距離，若障礙物與車輛距離低于預設的危險距離時，所述的車載處理模塊輸出報警信息至人機交互模塊的報警器。本專利技術的有益效果是：本專利技術利用信息獲取模塊和步進電機，對障礙物形成三維圖像，在危險距離輔以聲音報警，以此實現車輛防撞及報警。附圖說明下面結合附圖對本專利技術進一步說明。圖1是本專利技術的控制原理圖；圖2是本專利技術的3D掃描原理圖；圖3是本專利技術的3D掃描坐標計算原理圖；圖4是本專利技術的報警方法的流程圖；圖5是本專利技術的功能概念圖；圖6是本專利技術的顯示器的成像結果；圖7是本專利技術的CMOS攝像機拍攝的圖片結果。其中:10、信息存儲模塊，20、信息獲取模塊，30、步進電機，40、人機交互模塊，50、車載處理模塊，21、線激光器，22、CMOS攝像機，23、圖像采集卡，41、顯示器，42、鍵盤，43、報警器。具體實施方式現在結合附圖對本專利技術作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本專利技術的基本結構，因此其僅顯示與本專利技術有關的構成。如圖1所示，一種基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置，包括：信息獲取模塊20、步進電機30、車載處理模塊50、信息存儲模塊10、人機交互模塊40；所述步進電機30為信息獲取模塊提供驅動力，所述信息獲取模塊20的信號傳遞給信息存儲模塊10，所述的車載處理模塊50接收來自信息獲取模塊10、信息存儲模塊20、步進電機30、人機交互模塊40的信號，所述的車載處理模塊50輸出執行信號傳遞至步進電機30，所述的車載處理模塊50將圖像處理結果傳輸至人機交互模塊40。所述信息獲取模塊20包括線激光器21、CMOS攝像機22、圖像采集卡23；所述人機交互模塊40包括顯示器41、鍵盤42、報警器43；所述信息獲取模塊20采用線激光器21發出多線激光，對障礙物形成三維圖像，所述的車載處理模塊50根據三維圖像判斷障礙物與車輛距離的遠近并將障礙物與車輛距離的遠近用顏色不同來表示，所述的車載處理模塊50輸出圖像顏色信息至人機交互模塊40的顯示器41，若障礙物與車輛距離低于預設的危險距離時，所述的車載處理模塊50輸出報警信息至人機交互模塊40的報警器43。本專利技術中，車輛行駛過程中遇到的障礙物一般是表面復雜的實物，用信息獲取模塊對其進行掃描會獲取高密度的點云，并且該點云具有散亂排列的特征。這種點云數據量巨大、密集程度高。這樣采集到的結果圖會繁雜不清。因此，需要在對CMOS拍攝到的圖片進行處理，處理方法如下。如圖4所示，一種采用上述基于線激光的“3D掃描”車輛防撞與報警裝置的報警方法，具有如下步驟：步驟1：開始；步驟2：打開線激光器發出多線激光；步驟3：結合CMOS攝像機采集一幀圖片；步驟4：車載處理模塊控制步進電機轉到下一角度；步驟5：再次結合CMOS攝像機采集一幀圖片；步驟6：減去背景，計算當前幀的三維坐標并保存；步驟7：判斷是否大于設定的采集幀數，若是，則進行下一步；否則，回返執行步驟4；步驟8：車載控制模塊識別出激光點并計算出障礙物與車輛的實際距離，若障礙物與車輛距離低于預設的危險距離時，所述的車載處理模塊輸出報警信息至人機交互模塊的報警器。本專利技術中，根據線激光器發出多線激光，獲得的三維輪廓線點數據實現三維數據可視化，用以偵測并分析車輛附近的物體及環境的形狀、構造與外觀數據，采集的數據信息在OpenGL平臺上用于三維模型重塑計算，從而構建車輛附近障礙物的三維圖像，并用不同顏色標記障礙物與車輛距離的遠近。1、三維坐標的形成本專利技術中，采用非接觸式的光學測距方法，在實物上以激光的形式反射，輔以CMOS攝像頭接收，從而提取數據，數據經過篩選過濾，在OpenGL中轉換為實物的三維坐標，如圖2、圖3所示。在圖3中，計算長度l及角度α。其中，l表示線段AR的長度；h表示線段AD的長度；b表示線段DR的長度；a表示線段RL的長度，表示校準常量；r表示線段AL的長度；α表示yaw_angel(偏航角)，即角度∠DAR；表示角度∠ALC。根據圖2和上面計算出的長度l利用以下公式計算出待測點A的三維坐標。x＝l×cos(h-a)×sin(α+θ)y＝l×cos(h-a)×cos(α+θ)z＝l×sin(γ)其中，a表示線段RL的長度，表示校準常量；r表示線段AL的長度；α表示yaw_angel(偏航角)，即角度∠DAR；θ表示步進電機的實時轉角；γ表示pitch_angel(俯仰角)。CMOS攝像機將3D掃描的拍攝畫面輸送到車載處理模塊，車載處理模塊識別出激光點然后計算出障礙物的實際距離。由于一般車載處理模塊的PC機運算速度已達到每秒幾千億次，而且PC機的結果精度也可達到幾十位有效數字，所以PC機對掃描速度基本沒有影響。主要制約掃描速度的因素就在于CMOS攝像機的幀率，一般的CMOS攝像機的幀率為30fRs，也就是每秒可以拍30張照片，所以如果要掃描180°，并且每x度測一次距離得到公式如下：同時，掃描頻率的大小還與車速的大小有關，當車輛倒車速度增加時，掃描頻率也隨之增加。因此，掃描頻率與車速成反比關系，關系如下：其中，x表示CMOS攝像機掃描的角度；f表示CMOS攝像本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置，其特征在于：包括：信息獲取模塊、步進電機、車載處理模塊、信息存儲模塊、人機交互模塊；所述步進電機為信息獲取模塊提供驅動力，所述信息獲取模塊的信號傳遞給信息存儲模塊，所述的車載處理模塊接收來自信息獲取模塊、信息存儲模塊、步進電機、人機交互模塊的信號，所述的車載處理模塊輸出執行信號傳遞至步進電機，所述的車載處理模塊將圖像處理結果傳輸至人機交互模塊。

【技術特征摘要】
1.一種基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置，其特征在于：包括：信息獲取模塊、步進電機、車載處理模塊、信息存儲模塊、人機交互模塊；所述步進電機為信息獲取模塊提供驅動力，所述信息獲取模塊的信號傳遞給信息存儲模塊，所述的車載處理模塊接收來自信息獲取模塊、信息存儲模塊、步進電機、人機交互模塊的信號，所述的車載處理模塊輸出執行信號傳遞至步進電機，所述的車載處理模塊將圖像處理結果傳輸至人機交互模塊。2.根據權利要求1所述的一種基于線激光的3D掃描車輛防撞與報警裝置，其特征在于：所述信息獲取模塊包括線激光器、CMOS攝像機、圖像采集卡；所述人機交互模塊包括顯示器、鍵盤、報警器；所述信息獲取模塊采用線激光器發出多線激光，對障礙物形成三維圖像，所述的車載處理模塊根據三維圖像判斷障礙物與車輛距離的遠近并將障礙物與車輛距離的遠近用顏色不...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓毅，薛諾諾，楊燕雨，方海洋，許耀華，樊曉楠，
申請(專利權)人：張家港長安大學汽車工程研究院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32