一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統及其預警方法技術方案

本發明專利技術涉及智能交通技術領域，具體公開了一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統及其預警方法，該系統包括：用于采集交叉口圖像的圖像采集單元；與圖像采集單元連接，用于對目標進行檢測定位與跟蹤，獲得所述目標的行走方向、位置和速度的圖像處理單元；所述目標包括行人和車輛；與圖像處理單元連接，用于對目標的態勢進行分析，并進行安全邊界計算，預測是否會與車輛發生碰撞，若會產生碰撞，發出實時報警信息的中央數據處理單元；與中央數據處理單元連接，用于車輛與中央數據處理單元之間的信息交互的DSRC通信單元。本發明專利技術可以根據交叉路口的路況，對過往車輛提供預警，方便司機駕駛，同時提高交叉路口的安全性。

An early warning system and method of intersection safety based on machine vision and DSRC

【技術實現步驟摘要】
一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統及其預警方法
本專利技術涉及智能交通
，特別是涉及一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統及其預警方法。
技術介紹
交叉口為事故發生的高頻區，同時交叉路口因承載了大量的機動車、非機動車和行人的通行需求，但是交叉口為四方向的同時需求，給交通管理者帶來巨大的麻煩。如今通過設置天橋或者地下人行道隔離行人與機動車，或者設置護欄封閉交叉口來隔離機動車與非機動車，這樣雖然安全，但是會浪費過多的資源，需要許多人力物力。也有通過安裝車輛預警系統來預防交通事故，但是現有車輛預警系統局限與車-車通信，并不能做到車-路-人更大層面的系統結合，且車-車通信通過感知的范圍有限，無法實現全局定位，在受到障礙物遮擋時就會產生感知盲區，使其不能應更復雜的路面狀況；同時，現有的預警系統不能夠預測行人的運動軌跡，當行人的運動軌跡發生突變時，車輛不能夠采取準確的措施達到避免事故發生的目的，不能夠適應各種突發狀況。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統及其預警方法，有效的在預防交通事故的發生，同時減少大量的人力物力，減少使用路障、欄桿等影響城市景觀的措施。為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統，包括：用于采集交叉口圖像的圖像采集單元；與圖像采集單元連接，用于對目標進行檢測定位與跟蹤，獲得所述目標的行走方向、位置和速度的圖像處理單元；所述目標包括行人和車輛；與圖像處理單元連接，用于對目標的態勢進行分析，并進行安全邊界計算，預測是否會與車輛發生碰撞，若會產生碰撞，發出實時報警信息的中央數據處理單元；與中央數據處理單元連接，用于車輛與中央數據處理單元之間的信息交互的DSRC通信單元。作為優選方案，所述DSRC通信單元包括：用于接收中央數據處理單元發來的實時報警信息并發送到車輛的信號發射單元；與信號發射單元連接，用于接收信號發射單元的信息，并通過傳感系統獲取車輛自身信息的車載設備單元；所述車輛自身信息包括車輛的行駛方向和車輛的行駛速度。作為優選方案，所述車載設備單元包括傳感單元、顯示單元、信息接收單元和控制單元。作為優選方案，所述圖像采集單元設置有多個。本專利技術還提供一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警方法，包括以下步驟：S1、圖像采集單元采集交叉口圖像，并轉換為圖像信號傳送給圖像處理單元；S2、將采集到的圖像中的通過YOLOV3算法對目標進行檢測定位與跟蹤，獲得所述目標的行走方向、位置和速度，并將數據發送給中央數據處理單元；S3、將所接受到的數據進行實時處理，對目標的態勢進行分析，并進行安全邊界計算，預測是否會與車輛發生碰撞，若會產生碰撞，控制DSRC通信單元向行駛車輛發出預警。作為優選方案，所述步驟3對目標的態勢進行分析包括：建立行人與車和車與車的碰撞模型，以碰撞時間為目標函數的安全評估方式，規定在一個設定的時間區域內，如果兩個目標的位置會發生重合，則判定為危險運行狀態，即危險程度與車碰撞時間量為依據，時間越短發生的可能性就會越大，危險程度越高。作為優選方案，分析行人與車輛之間碰撞時間包括以下步驟：S71、分析車輛以最小減速度減速停車行駛的距離：其中，amin為車輛最小減速度，dc為車輛減速停車行駛的距離，Vl為車輛當前行駛速度；S72、根據行人信息與車輛信息預測出行走軌跡，得到行人預測路線與車頭中心的交點位置，將以此交點為中心車輛寬度dk為寬，以2dc為長的長方形區域確定為危險區域；S73、根據車輛位置和行人的位置，分析車輛距危險區域的最近距離dz和行人距危險區域的最近距離dr；S74、分別分析車輛和行人到危險區域的時間：其中Vr為行人的行走速度；S75、分析車輛和行人到達路口的時間差；Δt＝tz-tr；S76、分析車輛以最小減速度減速停車所需要的時間：S77、判斷碰撞危險，若Δt∈[-t0,t0],則車輛具有碰撞危險；若不在區間內則車輛不具有碰撞危險，繼續行駛。作為優選方案，當中央數據處理單元判斷有碰撞危險時并做出規避措施提醒，所述規避措施提醒包括加速通過提醒或者減速避讓提醒。作為優選方案，所述加速通過提醒滿足：車輛加速行駛，當行人到達危險區域，車輛已經行駛通過危險區域，且V期≤V限；其中V期為車輛加速通過的期望速度，V限為該路段限制的車輛速度；V期滿足：其中dl為車輛長度。作為優選方案，所述減速避讓提醒滿足：車輛減速行駛，當行人已通過危險區域時，車輛才到達危險區域；所述車輛減速行駛的速度為V期滿足：本專利技術具有以下有益效果：本專利技術采用基于機器視覺與DSRC的安全預警系統能精準的對往來車輛和行人進行預測，從而給予車輛危險信息報警，來預防交通事故的發生；通過布設圖像采集單元采集交叉路口圖像，然后交由圖像處理單元和中央數據處理單元來進行計算分析，最后給車輛發出報警信息；有效的在預防方面遏制了交通事故的發生，同時減少大量的人力物力，減少使用路障、欄桿等影響城市景觀的措施，也因此增加了交叉路口的彈性。附圖說明圖1是本專利技術實施例提供的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統的系統框圖；圖2是本專利技術實施例提供的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警方法的流程圖；圖3是本專利技術實施例提供的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警方法的行人與車輛之間碰撞時間流程圖；圖4是本專利技術實施例提供的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警方法的YOLOV3算法的原理流程圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例1：參見圖1，本專利技術優選實施例中一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統，包括：用于采集交叉口圖像的圖像采集單元；與圖像采集單元連接，用于對目標進行檢測定位與跟蹤，獲得所述目標的行走方向、位置和速度的圖像處理單元；所述目標包括行人和車輛；與圖像處理單元連接，用于對目標的態勢進行分析，并進行安全邊界計算，預測是否會與車輛發生碰撞，若會產生碰撞，發出實時報警信息的中央數據處理單元；與中央數據處理單元連接，用于車輛與中央數據處理單元之間的信息交互的DSRC通信單元。作為優選方案，所述DSRC通信單元包括：用于接收中央數據處理單元發來的實時報警信息并發送到車輛的信號發射單元；與信號發射單元連接，用于接收信號發射單元的信息，并通過傳感系統獲取車輛自身信息本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統，其特征在于，包括：/n用于采集交叉口圖像的圖像采集單元；/n與圖像采集單元連接，用于對目標進行檢測定位與跟蹤，獲得所述目標的行走方向、位置和速度的圖像處理單元；所述目標包括行人和車輛；/n與圖像處理單元連接，用于對目標的態勢進行分析，并進行安全邊界計算，預測是否會與車輛發生碰撞，若會產生碰撞，發出實時報警信息的中央數據處理單元；/n與中央數據處理單元連接，用于車輛與中央數據處理單元之間的信息交互的DSRC通信單元。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統，其特征在于，包括：
用于采集交叉口圖像的圖像采集單元；
與圖像采集單元連接，用于對目標進行檢測定位與跟蹤，獲得所述目標的行走方向、位置和速度的圖像處理單元；所述目標包括行人和車輛；
與圖像處理單元連接，用于對目標的態勢進行分析，并進行安全邊界計算，預測是否會與車輛發生碰撞，若會產生碰撞，發出實時報警信息的中央數據處理單元；
與中央數據處理單元連接，用于車輛與中央數據處理單元之間的信息交互的DSRC通信單元。


2.如權利要求1所述的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統，其特征在于:所述DSRC通信單元包括：
用于接收中央數據處理單元發來的實時報警信息并發送到車輛的信號發射單元；
與信號發射單元連接，用于接收信號發射單元的信息，并通過傳感系統獲取車輛自身信息的車載設備單元；所述車輛自身信息包括車輛的行駛方向和車輛的行駛速度。


3.如權利要求2所述的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統，其特征在于:所述車載設備單元包括傳感單元、顯示單元、信息接收單元和控制單元。


4.如權利要求1所述的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統，其特征在于:所述圖像采集單元設置有多個。


5.一種如權利要求1-4任一所述的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警系統的預警方法，其特征在于:包括以下步驟：
S1、圖像采集單元采集交叉口圖像，并轉換為圖像信號傳送給圖像處理單元；
S2、將采集到的圖像中的通過YOLOV3算法對目標進行檢測定位與跟蹤，獲得所述目標的行走方向、位置和速度，并將數據發送給中央數據處理單元；
S3、將所接受到的數據進行實時處理，對目標的態勢進行分析，并進行安全邊界計算，預測是否會與車輛發生碰撞，若會產生碰撞，控制DSRC通信單元向行駛車輛發出預警。


6.如權利要求5所述的基于機器視覺與DSRC的交叉口安全預警方法，其特征在于:所述步驟3對目標的態勢進行分析包括：建立行人與車和車與車的碰撞模型，以碰撞時間為目標函數的安全評估方式，規定在一個設...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王前選，楊維樂，洪偉航，方翰隆，林楷山，湯錦勛，林燕娟，李鵬，林群煦，成利剛，劉吉華，
申請(專利權)人：五邑大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44