CN109760583B - 基于闭环控制的自适应坡道的车辆照明装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于闭环控制的自适应坡道的车辆照明装置及其控制方法，所述装置包括：图像采集装置，用于车辆进入坡道前采集其车灯在前方坡道上照射范围内的图像；图像处理器，包括：测距信号点标记模块，用于在所述图像中标记出测距信号点；和定点测距模块，用于计算出各测距信号点与车辆的距离；姿态监测装置，用于测量车灯出射光线的上边界与参考平面所成角度δ；处理器，根据所述角度δ、所述测距信号点的垂直高度、以及测距信号点与车辆的距离计算出坡道角度，并根据所述坡道角度生成车灯姿态控制控制指令；执行装置，用于根据所述车灯姿态控制指令调节车灯的姿态。

Description

基于闭环控制的自适应坡道的车辆照明装置及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车照明技术领域，具体涉及自适应坡道的车辆照明装置及其控制方法。

背景技术

目前，在车祸中由于夜间照明不良而引起的交通事故占比高达40％。其中，容易产生视野盲区的坡道路段是事故的一个高发区，原因主要有两点：一是车辆上坡时照程变短，无法准确判断对面来车；二是车辆在高度不断变化的坡道上行驶时，驾驶员容易在对面来车灯光照射下产生炫目。因此，需要对坡道角度进行测量，然后根据坡道角度自动调节照明的范围。

对于坡道角度测量，现有的各种方法均需车辆上坡后才能完成测量，无法在上坡前就进行预测式的测量。另外，现有的方法还需要在己方车辆的前方有车辆行驶，根据前方车辆车灯的空间位置判断坡道的角度，例如公开号为CN108569193A、CN 101973229A的专利文献。

发明内容

本发明提供一种自适应坡道的车辆照明装置的控制方法，包括：采集坡道上车灯照射范围内的图像；在所述图像中标记出测距信号点；计算出各测距信号点与车辆的距离；测量车灯出射光线的上边界与参考平面所成角度δ，根据所述角度δ计算出所述测距信号点的垂直高度；根据所述角度δ、所述测距信号点的垂直高度以及测距信号点与车辆的距离计算出坡道角度；基于所述坡道角度调节车灯的姿态。在车辆即将开始上坡和/或即将完成下坡的过程中，其调节车灯向上的照射角度，为驾驶员提供充足照明；在车辆上坡过程和/或下坡过程中，调节前车灯向下的照射角度，避免对对面车辆的驾驶人员造成炫目影响。

在上述的方法，在所述图像中标记出测距信号点包括：提取出至少两幅所述图像中的光斑，并将所述光斑中线的最前端点标记出来作为测距信号点。

在上述的方法，所述图像由近光灯照射产生。

在上述的方法，在所述图像中标记出测距信号点包括：提取所述图像中的两边车道线或道路边沿，标定出所述车道线或所述道路边沿的最远点与最近点共四点，选取所述最远点连线上与车辆处于同一平面内的第一点和所述最近点连线上与车辆处于同一平面内的第二点作为测距信号点。

在上述的方法，所述图像由远光灯照射产生。

在上述的方法，标记所述测距信号点之前，提取所述图像的亮斑，判断所述亮斑内是否有车辆；在判断结果为是的情况下，调整车灯的照射角度。即在确保车灯不会对其他车辆造成影响后，再提取所述图像中的两边车道线或道路边沿，标记出测距信号点。

本发明又提供一种自适应坡道的车辆照明装置，包括：图像采集装置，用于车辆进入坡道前采集其车灯在前方坡道上照射范围内的图像；图像处理器，包括：测距信号点标记模块，用于在所述图像中标记出测距信号点；和定点测距模块，用于计算出各测距信号点与车辆的距离；姿态监测装置，用于测量车灯出射光线的上边界与参考平面所成角度δ；处理器，根据所述角度δ、所述测距信号点的垂直高度、以及测距信号点与车辆的距离计算出坡道角度，并根据所述坡道角度生成车灯姿态控制控制指令；执行装置，用于根据所述车灯姿态控制指令调节车灯的姿态。在车辆即将开始上坡和/或即将完成下坡的过程中，其调节车灯向上的照射角度，为驾驶员提供充足照明；在车辆上坡过程和/或下坡过程中，调节前车灯向下的照射角度，避免对对面车辆的驾驶人员造成炫目影响。

在上述的自适应坡道的车辆照明装置，所述测距信号点标记模块包括第一标记模块，用于提取出至少两幅所述图像中的光斑，并将所述光斑中线的最前端点标记出来作为测距信号点。

在上述的自适应坡道的车辆照明装置，所述图像由远光灯照射产生。

在上述的自适应坡道的车辆照明装置，所述测距信号点标记模块包括第二标记模块，用于提取所述图像中的两边车道线或道路边沿，标定出所述车道线或所述道路边沿的最远点与最近点共四点，选取所述最远点连线上与车辆处于同一平面内的第一点和所述最近点连线上与车辆处于同一平面内的第二点作为测距信号点。

在上述的自适应坡道的车辆照明装置，所述图像由远光灯照射产生。

在上述的自适应坡道的车辆照明装置，图像处理器还包括车辆识别模块，用于在标记所述测距信号点之前，提取所述图像的亮斑，判断所述亮斑内是否有车辆；在判断结果为是的情况下，调整车灯的照射角度。即在确保车灯不会对其他车辆造成影响后，再提取所述图像中的两边车道线或道路边沿，标记出测距信号点。

本发明可在不需要前方有车辆的情况下，对坡度进行预测式的识别。而且针对近光灯和远光灯照射时的不同特点，相应地采用不同识别模式，保证坡道测量的准确性。本发明通过姿态监测装置实时监测车灯的角度，通过这种闭环设计可消除车灯调节过程中的误差累积，保持长期使用后调节角度的准确性，其次也可避免车灯在遇外力影响后姿态产生指令外的偏移。本发明能极大的提高车灯照明效率及行车的安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1示出了基于闭环控制的自适应坡道的车辆照明装置的系统框图。

图2示出了近光灯环境下的坡度测量示意图。

图3示出了图2中所示的坡度测量示意图的局部放大图。

图4示出了远光灯环境下测距信号点的选取示意图。

图5示出了远光灯环境下的坡度测量示意图。

图6示出了车灯出射光线的上边界与参考平面所成角度δ的测量示意图。

具体实施方式

一种自适应坡道的车辆照明装置的控制方法，包括：通过图像采集装置采集坡道上车灯照射范围内的图像；通过图像处理器的测距信号点标记模块，在所述图像中标记出测距信号点；通过图像处理器的定点测距模块计算出各测距信号点与车辆的距离；测量车灯出射光线的上边界与参考平面所成角度δ；根据所述角度δ计算出所述测距信号点的垂直高度；根据所述测距信号点的垂直高度以及测距信号点与车辆的所述距离计算出坡道角度；基于所述坡道角度调节车灯的照射角度。

其中，在所述图像中标记出测距信号点包括两种模式：

模式一，可适用于近光灯开启的环境，具体方案是：对所述图像进行灰度处理，并通过光斑提取算法提取出所述图像中的光斑，将光斑的中线的最前端点标注出来作为测距信号点；并在ΔT时间后再次对采集的另一图像以同样方法处理。将处理完成的两幅图像发送给定点测距模块。为了提高测量的准确性，采集的图像可多于两幅。

模式二，可适用于远光灯开启的环境，由于远光灯照射距离过远，不便于直接读取其光斑中心线上的最远点位置，因此对所述图像进行灰度处理后，可提取所述图像中的两边车道线或道路边沿，标定出所述车道线或所述道路边沿的最远点与最近点共四点，选取所述最远点连线上与车辆处于同一平面内的第一点和所述最近点连线上与车辆处于同一平面内的第二点作为测距信号点，参考图4。该模式下的所述第一点和所述第二点在车辆的正前方，并与车辆处于同一平面

在模式二远光灯环境下，一幅图中可标记出两个测距信号点；而在模式一近光灯环境下，由于照射角度过低而无法测量其近光点位置，故需要测量至少两幅图片。

另外，远光灯开启后，可能会使前方相向行驶的车辆的司机产生炫目，因此图像处理器还包括车辆识别模块，用于在模式二中标记所述测距信号点之前判断前方是否有车辆，具体方法为：对图像进行灰度处理，提取远光灯照射范围内较小亮斑，再对亮斑进行canny边沿算法处理提取车辆轮廓线，与预存的多种车辆轮廓图匹配，判断所述亮斑内是否有车辆；在判断结果为是的情况下，调整车灯的照射角度，避免远光灯对相向行驶的车辆产生影响。

标记出测距信号点后，图像处理器的定点测距模块可测量出每个测距信号点与车辆的距离。参考图2，通过模式一标记的两个测距信号点与车辆的距离为L1和L2，其中，L2是ΔT时间后采集的图像上的测距信号点与车辆的距离。参考图5，通过模式二标记的两个测距信号点(所述第一点和所述第二点)与车辆的距离为L4和L5。图像处理器将各测距信号点与车辆的距离L1、L2，或L4、L5传输给主控制器的处理器。

另外，将测量出的车灯出射光线的上边界与参考平面所成角度δ反馈给处理器，处理器通过查表可得到对应的测距信号点的垂直高度。所述参考平面为当前汽车所处平面，并非水平面。车灯光线方向相对于可动的车灯是固定的，存在一个固有偏角。车灯上的传感器可测出车灯的俯仰角。参考平面的角度即为车身俯仰角，可由车身上的传感器测出。由车灯的俯仰角减去车身俯仰角数值，然后加上车灯光线的固有偏角，即可得δ。参考图6，所述角度δ与测距信号点的垂直高度之间的对照关系可通过简单实验获得：由(L+L6)＝H/sin(δ)，可得L6的长度，其中L为测距信号点与车辆的距离，h为测距信号点的垂直高度；然后再以相似三角形h/H＝L6/(L+L6)或反三角函数h＝L6*sin(δ)均可获得h的数值，由此多次实验可得h相对于于变量δ和L的对应表。

参考图3，在近光灯环境下主控制器的处理器计算坡道角度方案如下：由已知角度δ通过程序查表得出，距离车辆为L1的测距信号点的垂直高度为h1，距离车辆为L3的测距信号点的垂直高度为h2。L2为车辆在ΔT时间内的行驶距离，可通过速度传感器测出，速度传感器测出ΔT时间内的平均速度V，L2＝V*ΔT，因为时间ΔT较短，可视此时车灯角度没有发生变化，即L1平行于L3，则由ΔL＝L1-L3，Δh＝h2-h1，可求得ΔL和Δh，由三角形相似定理及余弦定理，可得测距信号点间距离Δl²＝ΔL²+L1²-2ΔL*L1*cos(δ)，由此可得Δl的大小，再由正弦定理A＝arcsin(Δh/Δl)可完成坡道角度计算。

参考图5，在远光灯环境下处理器计算坡道角度方案如下：由于远光灯光束张角α是固定的，可依据具体车灯测定。由已知角度δ、δ+α，那么可通过程序查表得出，距离车辆为L4的测距信号点的垂直高度为h4，距离车辆为L5的测距信号点的垂直高度为h3，然后在通过与近光灯环境下计算坡道角度一样的方法来对坡度进行预测式的识别。

参考图1，自适应坡道的车辆照明装置的包括主控制器、执行装置、摄像头(图像采集装置)、图像处理器和姿态监测装置。

图像采集装置可安装在车头，用于采集坡道上车灯照射范围内的图像。图像采集装置的输出端连接图像处理器，图像处理器包括：测距信号点标记模块，用于在所述图像中标记出测距信号点；定点测距模块，用于计算出各测距信号点与车辆的距离；车辆识别模块，用于在上述方法的模式二中标记所述测距信号点之前判断前方是否有车辆。

姿态监测装置可采用加速度传感器，包括：左前大灯姿态监测装置，安装在左前大灯内，用于监测左前大灯的姿态信息；右前大灯姿态监测装置，安装在右前大灯内，监测右前大灯的姿态信息；车身姿态监测装置，用于监测整个车体的姿态信息。其中，左前大灯姿态监测装置、右前大灯姿态监测装置和车身姿态监测装置均连接到主控制器，所述姿态信息包括监测对象的俯仰角、横滚角及航向角。姿态监测装置、主控制器和执行装置形成闭环控制，保证车灯姿态的准确调节。本发明中的车灯指左前大灯和右前大灯。

主控制器包括处理器和存储器，处理器执行上述的坡道角度计算步骤，并根据坡道角度对车灯的姿态进行控制。执行装置可采用电机，其与主控制器连接，用于根据处理器生成的车灯姿态控制指令调节车灯的照射角度。

Claims (4)

1.一种自适应坡道的车辆照明装置的控制方法，其特征在于，包括：

采集坡道上近光灯或远光灯照射范围内的图像；

在所述图像中标记出测距信号点，所述图像由近光灯照射产生时提取出至少两幅所述图像中的光斑，并将所述光斑中线的最前端点标记出来作为测距信号点，所述图像由远光灯照射产生时提取所述图像中的两边车道线或道路边沿，标定出所述车道线或所述道路边沿的最远点与最近点共四点，选取所述最远点连线上与车辆处于同一平面内的第一点和所述最近点连线上与车辆处于同一平面内的第二点作为测距信号点；

计算出各测距信号点与车辆的距离；

测量车灯出射光线的上边界与汽车所处平面所成角度δ，根据所述角度δ计算出所述测距信号点的垂直高度；

根据所述角度δ、所述测距信号点的垂直高度以及测距信号点与车辆的距离，利用相似三角形和三角函数计算出坡道角度；

基于所述坡道角度调节车灯的姿态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在远光灯照射时，标记所述测距信号点之前，提取所述图像的亮斑，判断所述亮斑内是否有车辆，若有车辆，调整车灯的照射角度，不对其他车辆造成影响。

3.一种自适应坡道的车辆照明装置，其特征在于，包括：

图像采集装置，用于车辆进入坡道前采集其近光灯或远光灯在前方坡道上照射范围内的图像；

图像处理器，包括：测距信号点标记模块，用于在所述图像中标记出测距信号点，所述图像由近光灯照射产生时提取出至少两幅所述图像中的光斑，并将所述光斑中线的最前端点标记出来作为测距信号点，所述图像由远光灯照射产生时提取所述图像中的两边车道线或道路边沿，标定出所述车道线或所述道路边沿的最远点与最近点共四点，选取所述最远点连线上与车辆处于同一平面内的第一点和所述最近点连线上与车辆处于同一平面内的第二点作为测距信号点；和定点测距模块，用于计算出各测距信号点与车辆的距离；

姿态监测装置，用于测量车灯出射光线的上边界与汽车所处平面所成角度δ；

处理器，根据所述角度δ、所述测距信号点的垂直高度、以及测距信号点与车辆的距离，利用相似三角形和三角函数计算出坡道角度，并根据所述坡道角度生成车灯姿态控制指令；

执行装置，用于根据所述车灯姿态控制指令调节车灯的姿态。

4.根据权利要求3所述的自适应坡道的车辆照明装置，其特征在于，图像处理器还包括车辆识别模块，用于在标记所述测距信号点之前，提取所述图像的亮斑，若有车辆，调整车灯的照射角度，不对其他车辆造成影响。

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