基于视觉信息处理的车辆 主动安全系统1.0
目前汽车工业面临的挑战
挑战 长期的目标
能源 廉价的可再生能源
排放 无排气管的环境影响
安全 * 车辆不会碰撞
拥塞 不会拥塞的路径规划
可行性 在可接受的花费内达到要求
世界银行预测每十年死于道路交通事故的人数会翻倍
厂商的策略
安全和便利的科技是在汽车购买中的关键 因素
安全和便利的科技基于减少事故发生率、降低事故的损失，给客户更安全更舒适的 驾驶体验
目标在于怎样用可承担的花费完全避免事故的发生
车辆自主驾驶技术的设想和发展
定位：GPS系统与数字地图技术
车外路况：全方位传感器（摄像头，雷达 等）
驾驶员状况：摄像头等
运行：通过软件算法以及车内电控器和执行机构完成
效果：车辆导航，车外危险预警，车内驾驶员状况提示，车辆更安全的行使。
最终目标：车辆自主驾驶
自主驾驶的实现
不断发展的科技水平是我们最终使车辆达到自主驾驶的坚实支撑。
远程传感器、通讯、算法和车辆驾驶接口可以使我们的驾驶更安全更便捷。
自主驾驶系统的感知
安全系统使用的常规传感器
常规传感器的作用
主动巡航控制 ，前方碰撞警告，碰撞前预制动
视觉增强的主动巡航控制：行人侦测
行道线脱离警告和自我保持
启用和停止主动巡航控制的有效缓冲
后方碰撞预警
后方情况告知支持
侧方向盲区警告
变道辅助
安全系统使用的通讯机制
通讯机制
使用GPS的车辆到车辆（V2V）和车辆到交通基础设施（V2I）的通讯是一种全新的全方位传感器
通讯为车辆的各种应用提供了一种新的方 法
通讯可以有效的减少开销和系统复杂性
在各种天气条件下用很好的鲁棒性
缺点：实施工程浩大
通往自主驾驶之路
自主驾驶的挑战
驾驶者的依赖和滥用 -- 人机界面
鲁棒性的操作
交通基础设施的要求
通讯的安全
可以接受的花费
汽车产业的将来
实现所有功能
研究的主题
建模
传感器/传动装置
评估
常规传感器
通讯的安全
驾驶员模型
建模
使用于实时应用和非实时模拟的鲁棒性疲劳测试模型
优化疲劳模型的软件包参数
组件，子系统，传动装置，有效的传感器， 能量储存，排放组件和环境等
模型确认以及软件工具的测试和认证
传感器/传动装置
低成本的传感器
智能车轮
BBW和SBW系统可靠和优异的表现
评估
道路摩擦力
道路表面不规则度
实时系统的瞬时偏角
常规传感器
优化传感器配置（例如最大化传感器应用）
在对象侦测中包含可信度评估的传感器数据融合
低成本传感器的选择
对动态环境的分析和理解
通讯的安全
市场的普及度
标准的指定和发展
无线通讯技术（网络的可测性和鲁棒性，协同性，安全性，在高速移动环境下射频通道的能力）
GPS技术（精确度和实用性）
驾驶员模型
驾驶风格实地认证和确认
驾驶技术实地认证和确认
可进行的经常性的驾驶员技术认证的技术
鲁棒的和无间断的驾驶员驾驶疏忽的检测
我国的交通事故现状
我国2005年道路交通事故45万起，造成98738人死亡、47万人受伤，直接财产损失 18．8亿元。死亡人数占我国各类重特大安全事故死亡总人数的约3/4。其中因为驾驶员因素导致的交通事故起数、死亡人数分别占到总数的92.7％和92.2％
我国交通事故特点
高速路面的交通事故率高
因为酒后驾车，超速行驶，疲劳驾驶造成的交通事故率高
中国汽车保有量仅占全世界汽车总量８％，交通事故死亡人数却占了全世界的１６％ 左右 ，死亡率高
主动安全系统的作用
有效的防止很多事故的发生
研究证明，很多事故在驾驶员数秒的疏忽下发生。如果可以在数秒的时间之前有效预警提示驾驶员，都可以避免或减少伤害和损失
特殊的职业人群保护
类似于长途客车，长途货车，出租车驾驶员等，由于职业关系，长期处于疲劳驾驶状态，也因此导致了很多事故的发生
日本的事故统计揭示，因疲劳产生的事故约占1~1.5%。法国国家警察总署事故报告 表明，因疲劳瞌睡而发生车祸的，占人身伤害事故的14.9%，占死亡事故的20.6%。我国疲劳驾驶情况也非常多
疲劳驾驶的危害是巨大的
主动安全系统的意义
有效减少交通事故，特别是恶性事故的发生，减少国家和人民的损失，社会更和谐
有助于改善交通状况，使人们的生活更便利，更安全
提升了人们生活的安全感，和以此提升的对社会认同感
对于汽车产业来说，这也是一个新的机遇和商机，一个有着光明前途的巨大挑战
主动安全系统的现状
安全性是一个迫切的需求
安全性科技是目前汽车电子科技关注的主要内容
安全性科技是目前使用在汽车上实例化最多的电子科技应用内容
目前的安全性科技正在逐步进入一个高速发展的时期
目前的安全系统不能完全满足需求
汽车安全技术
我们的研究
车道线偏离告警
利用计算机视觉图像检测与跟踪车道上的白线，当车辆在非超车状态下，有脱离行驶车道迹象时，向驾驶员发出警告。
前方车辆车速与跟车距离的检测
可采用图像运动目标检测和跟踪以及距离传感器探测的感知融合技术加以实现。
夜间行车驾驶视景增强
通过基于高灵敏度可见光传感器图像和主动测距传感器信息融合方案的研究和对比，探索具有合理、有效、性价比优越的实现方案。
实现夜间或低照度下正前方最近车辆或危险目标的信息提示，并在有潜在危险发生时进行报警。
驾驶员工作状态检测
驾驶人员的工作状态是决定行车安全的重要因素之一，由于驾驶人员工作状态不良而引发的交通事故，主要原因在于驾驶人员的疲劳和精神疏忽。
因此，对驾驶人员工作心理状况的动态实时监测，在其困倦和注意力分散时及时加以提醒，是非常必要的。
驾驶员的工作状态，可利用视觉图像对驾驶员行为动作的跟踪观测，分析获得，这也是当前国际前沿采用的核心技术路线。
软件体系结构
汽车主动安全软件体系结构，是建立在硬件体系结构之上的，包括两个摄像头和一个PC104主机。
摄像头要求有足够的精度，而PC104主机要求能够进行数据 的实时处理。
软件体系结构，可以分为三层，第一层为数据采集层，第二层为数据处理层，第三层为安全控制层。
数据采集层
在数据采集层中，最底层的是操作系统， 然后是摄像头数据读取引擎。
车外摄像头获取的是行车道和前方车辆图像数据。
车内摄像头获取的是汽车内驾驶员面部图像数据。
数据处理层
数据处理层，可以分为两个主要部分，分别为车外图像数据处理和车内图像数据处理。
对于车外情况，要并发进行行车道检测和车辆检测，在车辆检测的基础上要进行车距检测，在车距检测的基础上再进行车速检测。
对于车内情况，先进行人脸检测，在人脸检测的基础上再进行人眼定位，根据人眼定位的结果进行视线跟踪。
安全控制层
安全控制层，包括与数据处理层直接交互的汽车偏道与碰撞分析，和驾驶员状态分析。
根据上述两种分析结果，就可以采取汽车主动安全保证措施，如信息提示和紧急制动等动作。
行道线跟踪的作用
实时监控车辆的行驶状况
防止车辆驶离线路
发生车辆行驶线路不正使提出警告
车辆跟踪的作用
实时监控车辆周围状况
实时检测车距
实时检测相对车速
在有碰撞危险时提出警告
人脸和人眼检测的作用
实时监控驾驶员状况
通过驾驶员的人脸状态判断其姿态
通过驾驶员的视线估计判断其视线状态
通过驾驶员的人眼睁闭检测估计其是否闭眼
通过信息融合判断驾驶员是否处于疲劳驾驶等不良行驶状态，及时提出警告
一些主要汽车厂商的最新产品和构想
VOLVO
宝马
通用
丰田
VOLVO 新S80
PCC智能安全个人通讯系统
BLIS盲区信息显示系统
ACC自适应巡航控制系统
CWBS碰撞警示系统
PCC智能安全个人通讯系统
在100米范围内，车主可以通过该系统检查车辆情况，比如检测车辆是否上锁、报警是否打开等等。
配合心跳传感器，还可以探测到是否有人潜伏在车内。
BLIS盲区信息显示系统
该系统通过车门后视镜上安装的数字摄像头侦测车主视线盲区内的移动目标，当该目标进入视线盲区，相应的车门后视镜旁边的报警灯就会闪亮，帮助车主有充足的时间做出正确判断。
ACC自适应巡航控制系统
ACC系统要求车主设定所期望的巡航速度，并针对三种实时车间距离之一设定跟随距离。
如果在设定的跟随距离内没有车辆，该系统会控制车辆以一个恒定的速度行驶。
当车主刹车时，ACC系统停止工作；巡航过程中车主加速，停止加速后又回到原先设定的速度而没有设定新的巡航速度，此时ACC系统继续工作；系统侦测到前方行车道内有障碍（如低速行驶的车辆）时，ACC系统会取消巡航状态，同时开始减速。
CWBS碰撞预警系统
该系统包括自动警示及自动紧急刹车两项功能。
雷达传感器负责侦测车辆前方区域，当车辆即将追尾而车主毫无反应的情况下， 提示灯会反射到挡风玻璃上并伴有蜂鸣声。
一旦车主对危险没有做出及时反应，刹车功能就会自动被激活，并逐渐加大刹车力度，迅速使车速降低。
宝马
德国宝马在SAE2006上，发表了使用雷达的驾驶辅助系统之一——前方车辆追踪功能“ACC”（主 动巡航控制）的新理念。该理念称为“交互式巡航 控制 。
新ACC的特点是：虽然踩下制动踏板时车速会减慢，不过系统的控制不会被解除，还可继续使用。由于驾驶员踩下制动踏板也不会解除系统的控制， 因此在踩下制动踏板进行减速后，还可立即利用 ACC的功能进行加速。实现了比原来更为顺畅的加减速，从而可提高舒适性。
丰田汽车安全技术
丰田汽车在第76届日内瓦车展上，发表了雷克萨斯“LS460”配备的安全技术。
据丰田介绍，在安全功能方面该车配备了4 种新系统：
先进障碍物检测系统
应对紧急情况的方向盘辅助系统
车尾预防碰撞安全系统
驾驶员监视系统
先进障碍物检测系统
利用立体摄像头及毫米波雷达检测障碍物。
毫米波雷达在能够检测的障碍物方面存在局限性，比如不能将行人作为障物来检测等。
通过采用立体摄像头，可以实现从车辆到行人的大范围对象的检测。
系统具有在白天和夜晚均可检测障碍物及行人的特点。
与利用红外线摄像头提供夜间视野的“夜视仪”不同，系统并未采用将所拍摄的图像显示给驾驶员观看的设计思路。
应对紧急状况的方向盘辅助系统
通过利用立体摄像头及毫米波雷达的信息，不仅能够利用主动转向系统“VGRS”来改变车轮主销倾角，而且还可通过控制包括悬挂及制动器在内的整个车辆系统来防止冲撞的发生。
通过悬挂系统“Adaptive Variable SuspensionSystem”与综合控制系统“VDIM”进行协作控制， 可使基于更佳齿轮比的方向盘控制成为可能。
车尾预防冲撞安全系统
通过在后保险杠上也配备此前一直在车头配备的毫米波雷达，实现了对后方接近车辆的检测。
如果毫米波雷达检测到危险，头枕就会前移，以减轻追尾时的鞭打性损伤。
驾驶员监视系统
利用设置在转向柱上的摄像头来检测驾驶员的面部朝向。
当驾驶员注意力不集中而又面临冲撞危险时，就会通过警报音以及振动制动踏板来提醒驾驶员注意。
声明：来源于驱动视界
