前挡风玻璃起雾程度识别方法、系统及车辆与流程

1.本发明属于车辆起雾识别技术领域，具体涉及一种前挡风玻璃起雾程度识别方法、系统及车辆。


背景技术：

2.如专利文献cn114714865 a公开的汽车玻璃的除雾系统与除雾方法，利用位于车内的第一温度传感器、湿度传感器及前挡风玻璃处的第二温度传感器数据计算出车内空气的露点温度，然后根据程序设定条件判断前挡风玻璃是否起雾，该方法没有图像识别直接精准，存在误判的可能性较高。
3.又如专利文献cn104527372 a公开的一种汽车空调自动除雾系统及汽车，采用单摄像头采集图像与标准存储图像进行对比的方法，而存储的标准图像是固定的，与行车摄像头拍摄的图像区别较大，且道路条件多样，增加了误判的概率。
4.因此，有必要开发一种新的前挡风玻璃起雾程度识别方法、系统及车辆。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种前挡风玻璃起雾程度识别方法、系统及车辆，以提高汽车前挡风玻璃起雾识别的精准度。
6.第一方面，本发明所述的一种前挡风玻璃起雾程度识别方法，包括以下步骤：
7.s1：通过车内摄像头获取车辆前侧的第一图像，通过车外摄像头获取车辆前侧的第二图像，所述车内摄像头和车外摄像头具有视野重叠区域面积，且第一图像和第二图像为同步帧图像；
8.s2：对第一图像和第二图像进行识别，得到两幅图像中物体的形状相似率、颜色相似率和空间关系系数；
9.s3：对形状相似率赋予第一加权系数，对颜色相似率赋予第二加权系数，对空间关系系数赋予第三加权系数；基于形状相似率、第一加权系数、颜色相似率、第二加权系数、空间关系系数和第三加权系数计算起雾程度系数，根据起雾程度系数的大小判断前挡风玻璃起雾程度。
10.可选地，所述s2具体为：
11.s21：对第一图像和第二图像的背景进行去噪处理；
12.s22：判断图像亮度是否在预设亮度范围内，若是，则进入s23，若否，则表示图像亮度不足，则流程结束；
13.s23：识别两幅图像中所有可识别目标物；
14.s24：提取两幅图像中所有可识别目标物的形状特征；
15.s25：对比两幅图像中可识别目标物的形状相似率；
16.s26：判断形状相似率是否大于预设形状相似阈值，若是，则进入s27，若否，则表示图像内容不符合要求，流程结束；
17.s27：给出形状相似率；
18.s28：比对两幅图像中各区域可识别目标物的颜色，并给出颜色相似率；
19.s29：比对两幅图像中各区域可识别目标物的空间关系，并给出空间关系系数。
20.可选地，所述步骤1中，车内摄像头和车外摄像头的视野重叠区域面积为60％以上。
21.可选地，所述起雾程度系数的计算公式如下：
22.a
t
＝p1×ax
+p2×ay
+p3×az
；
23.其中，a
t
为起雾程度系数，a
x
为形状相似率，p1为第一加权系数，ay为颜色相似率，p2为第二加权系数，az为空间关系系数，p3为第三加权系数。
24.可选地，所述物体形状相似率的计算公式如下：
[0025][0026]
其中，a
x
为形状相似率，dk为清晰度，n为相似物体数量。
[0027]
可选地，所述物体颜色相似率的计算公式如下：
[0028][0029]
其中，ay为颜色相似率，bk为颜色泛白程度，n为相似物体数量。
[0030]
第二方面，本发明所述的一种前挡风玻璃起雾程度识别系统，包括：
[0031]
车内摄像头，用于获取车辆前侧的第一图像；
[0032]
车外摄像头，用于获取车辆前侧的第二图像，其中，所述车外摄像头和车内摄像头具有视野重叠区域面积，且第一图像和第二图像为同步帧图像；
[0033]
主控制器，用于接收第一图像和第二图像，该主控制器分别与车内摄像头和车外摄像头连接，所述主控制器被配置为能执行如本发明所述的前挡风玻璃起雾程度识别方法的步骤。
[0034]
可选地，所述车内摄像头安装在车辆内部行车记录仪的位置，该车内摄像头的运行参数由主控制器通过uart总线进行配置或控制；
[0035]
所述车外摄像头安装在车头前置泊车摄像头的位置，该车外摄像头的运行参数由主控制器通过lin总线进行配置或控制。
[0036]
可选地，所述主控制器包括第一cpu处理器，以及分别与第一cpu处理器连接的第一电源管理单元、电源分配单元、人机接口单元、can接口、显示屏单元、第一ddr数据存储单元、sdi解码单元、第一lin接口和uart接口；
[0037]
所述第一电源管理单元用于将蓄电池常电转换为系统需要的各路电源；
[0038]
所述电源分配单元用于受第一cpu处理器的控制，给车外摄像头和车内摄像头供电；
[0039]
所述can接口为主控制器与车机交互的接口；
[0040]
所述人机接口单元用于对系统进行设置和读取；
[0041]
所述显示屏单元用于显示行车图像；
[0042]
所述第一ddr数据存储单元用于图像处理过程中的程序及数据的暂存；
[0043]
所述第一lin接口用于实现主控制器与车外摄像头之间的通信；
[0044]
所述uart接口用于实现主控制器与车内摄像头之间的通信；
[0045]
所述sdi解码单元用于对车外摄像头和车内摄像头输出的数据进行解码，再传给第一cpu处理器。
[0046]
第三方面，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的前挡风玻璃起雾程度识别系统。
[0047]
本发明具有以下优点：本发明提出了一种汽车前挡风玻璃起雾识别系统及方法采用纯图像识别技术来直接识别起雾程度，而不是采用温湿度传感器进行间接判断。本发明显著提高了汽车前挡风玻璃起雾识别的精准度。同时，本发明采用的摄像头一个位于车内，与行车记录仪的安装位置相同，故能够替代行车记录仪功能；另一个摄像头安装于车头前部，与前置泊车摄像头位置相同，故能够替代前置泊车摄像头功能；综合来看，本系统并未增加汽车的零部件数量，不会对整车车本带来较大提升。
附图说明
[0048]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0049]
图1为本实施例的系统框图；
[0050]
图2为本实施例中主控制器的电路框图；
[0051]
图3为本实施例中车外摄像头的电路框图；
[0052]
图4为本实施例的主要步骤的流程图；
[0053]
图5为本实施例的具体流程图。
具体实施方式
[0054]
下面将参照附图更详细地描述本技术的实施例。虽然附图中显示了本技术的某些实施例，然而应当理解的是，本技术可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本技术。应当理解的是，本技术的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本技术的保护范围。
[0055]
汽车前挡风玻璃起雾主要引起的视觉现象有：图像整体泛白、局部视野被遮挡和视野非常模糊。当前挡风玻璃起雾较轻时，车内摄像头拍摄到的图像整体泛白，同时物体边缘模糊化，通过图像识别技术，对比车外摄像头数据可判断出起雾程度。当前挡风玻璃局部起雾严重时，相对车外摄像头，车内摄像头拍摄到的图像会丢失一部分，图像中的物体空间关系不完整，通过识别图像中物体空间关系的完整程度可识别出局部起雾。当起雾较严重时，也可通过物体边缘模糊程度判断出。
[0056]
本发明利用汽车前挡风玻璃起雾时，引起车内摄像头拍摄到的第一图像与车外摄像头拍摄到的第二图像主要在物体形状、颜色及图像中各物体空间关系的不同，来判断汽车前挡风玻璃起雾程度。
[0057]
如图4所示，本实施例中，一种前挡风玻璃起雾程度识别方法，包括以下步骤：
[0058]
s1：通过车内摄像头获取车辆前侧的第一图像，通过车外摄像头获取车辆前侧的第二图像，所述车内摄像头和车外摄像头具有视野重叠区域面积，且第一图像和第二图像
为同步帧图像；
[0059]
s2：对第一图像和第二图像进行识别，得到两幅图像中物体的形状相似率、颜色相似率和空间关系系数；
[0060]
s3：对形状相似率赋予第一加权系数，对颜色相似率赋予第二加权系数，对空间关系系数赋予第三加权系数；基于形状相似率、第一加权系数、颜色相似率、第二加权系数、空间关系系数和第三加权系数计算起雾程度系数，根据起雾程度系数的大小判断前挡风玻璃起雾程度。
[0061]
如图5所示，本实施例中，所述s1中，具体包括：
[0062]
s11、摄像头同步帧发出；
[0063]
s12、判断20ms内是否收到车外摄像头和车内摄像头的图像数据，若是，则进入步骤s2，若否，则判断摄像头数据读取故障，流程结束。
[0064]
本实施例中，车内摄像头和车外摄像头的视野重叠区域面积为60％以上。其中，车外摄像头与车内摄像头均工作在shot模式，通过lin或can接口收到主控制器的拍照指令后需在20ms内完成图像的拍摄及发送。在以上两个前提条件下获取两个摄像头的图像后，基本能够确保这两个图像是同时拍摄的，且有足够的图像区域图像内容相同，以便进行有效的图像数据对比。
[0065]
如图5所示，本实施例中，所述s2具体为：
[0066]
s21：对第一图像和第二图像的背景进行去噪处理；
[0067]
s22：判断图像亮度是否在预设亮度范围内，若是，则进入s23，若否，则表示图像亮度不足，则流程结束；
[0068]
s23：识别两幅图像中所有可识别目标物；
[0069]
s24：提取两幅图像中所有可识别目标物的形状特征；
[0070]
s25：对比两幅图像中可识别目标物的形状相似率；
[0071]
s26：判断形状相似率是否大于预设形状相似阈值，若是，则进入s27，若否，则表示图像内容不符合要求，流程结束；
[0072]
s27：给出形状相似率；
[0073]
s28：比对两幅图像中各区域可识别目标物的颜色，并给出颜色相似率；
[0074]
s29：比对两幅图像中各区域可识别目标物的空间关系，并给出空间关系系数。
[0075]
本实施例中，所述s3中，所述起雾程度系数的计算公式如下：
[0076]at
＝p1×ax
+p2×ay
+p3×az
；
[0077]
其中，a
t
为起雾程度系数，a
x
为形状相似率，p1为第一加权系数，ay为颜色相似率，p2为第二加权系数，az为空间关系系数，p3为第三加权系数。
[0078]
本实施例中，所述形状相似率为两幅图像中物体形状相似率，物体形状相似率的计算公式如下：
[0079][0080]
其中，dk为清晰度，n为相似物体数量；相似物体数量越多，物体边缘越清晰，a
x
的值越大。
[0081]
本实施例中，物体颜色相似率为两幅图像中物体颜色相似率，所述物体颜色相似
率的计算公式如下：
[0082][0083]
其中，bk为颜色泛白程度，n为相似物体数量。相似物体数量越多，物体颜色泛白程度越低，ay的值越大。
[0084]
本实施例中，根据起雾程度系数的大小判断前挡风玻璃起雾程度，具体为：
[0085]
假设起雾等级有a、b和c三个等级，其中，a等级的标定系数范围为[a1,a2),b等级的标定系数范围为[a2,a3),c等级的标定系数范围为[a3,a4]；当计算出的起雾程度系数的值在[a1,a2)内时，则表示起雾等级为a；当起雾程度系数的值在[a2,a3)内时，则表示起雾等级为b；当起雾程度系数的值在[a3,a4]内时，则表示起雾等级为c。主控制器将发送起雾程度信号给空调控制器。
[0086]
如图1所示，本实施例中，一种前挡风玻璃起雾程度识别系统，包括：
[0087]
车内摄像头，用于获取车辆前侧的第一图像；
[0088]
车外摄像头，用于获取车辆前侧的第二图像，其中，所述车外摄像头和车内摄像头具有视野重叠区域面积，且第一图像和第二图像为同步帧图像；
[0089]
主控制器，用于接收第一图像和第二图像，该主控制器分别与车内摄像头和车外摄像头连接，所述主控制器被配置为能执行如本实施例中所述的前挡风玻璃起雾程度识别方法的步骤。
[0090]
本实施例中，所述车内摄像头安装在车辆内部行车记录仪的位置，车内摄像头和主控制器采用一个壳体总成，供电受主控制器控制，该车内摄像头的运行参数由主控制器通过uart总线进行配置或控制。
[0091]
所述车外摄像头安装在车头前置泊车摄像头的位置，车外摄像头的供电受主控制器控制，车外摄像头的运行参数由主控制器通过lin总线进行配置或控制。
[0092]
如图2所示，本实施例中，所述主控制器包括第一cpu处理器，以及分别与第一cpu处理器连接的第一电源管理单元、电源分配单元、人机接口单元、can接口、显示屏单元、第一ddr数据存储单元、sdi解码单元、第一lin接口和uart接口；其中：所述第一电源管理单元用于将蓄电池常电转换为系统需要的各路电源；所述电源分配单元用于受第一cpu处理器的控制，给车外摄像头和车内摄像头供电；所述can接口为主控制器与车机交互的接口；所述人机接口单元用于对系统进行设置和读取；所述显示屏单元用于显示行车图像；所述第一ddr数据存储单元用于图像处理过程中的程序及数据的暂存；所述第一lin接口用于实现主控制器与车外摄像头之间的通信；所述uart接口用于实现主控制器与车内摄像头之间的通信；所述sdi解码单元用于对车外摄像头和车内摄像头输出的数据进行解码，再传给第一cpu处理器。
[0093]
如图3所示，本实施例中，车外摄像头包括第二cpu处理器，以及分别与第二cpu处理器连接的第二电源管理单元、sdi编码单元、第二lin接口、第二ddr数据存储单元及cmos摄像头。第二电源管理单元将主控制器送来的电源转换为摄像头工作所需的各类电源；sdi编码单元将第二cpu处理器处理后的图像数据编码成串行格式，再传送给主控制器；第二ddr数据存储单元作为图像处理过程中的程序及数据的暂存单元；第二lin接口主要用于接收主控制器下达的指令并响应。
[0094]
本实施例中，车内摄像头与车外摄像头基本上一样，将第二lin接口更改为第二
uart接口接口。
[0095]
本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的前挡风玻璃起雾程度识别系统。
[0096]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种前挡风玻璃起雾程度识别方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：通过车内摄像头获取车辆前侧的第一图像，通过车外摄像头获取车辆前侧的第二图像，所述车内摄像头和车外摄像头具有视野重叠区域面积，且第一图像和第二图像为同步帧图像；s2：对第一图像和第二图像进行识别，得到两幅图像中物体的形状相似率、颜色相似率和空间关系系数；s3：对形状相似率赋予第一加权系数，对颜色相似率赋予第二加权系数，对空间关系系数赋予第三加权系数；基于形状相似率、第一加权系数、颜色相似率、第二加权系数、空间关系系数和第三加权系数计算起雾程度系数，根据起雾程度系数的大小判断前挡风玻璃起雾程度。2.根据权利要求1所述的前挡风玻璃起雾程度识别方法，其特征在于：所述s2具体为：s21：对第一图像和第二图像的背景进行去噪处理；s22：判断图像亮度是否在预设亮度范围内，若是，则进入s23，若否，则表示图像亮度不足，则流程结束；s23：识别两幅图像中所有可识别目标物；s24：提取两幅图像中所有可识别目标物的形状特征；s25：对比两幅图像中可识别目标物的形状相似率；s26：判断形状相似率是否大于预设形状相似阈值，若是，则进入s27，若否，则表示图像内容不符合要求，流程结束；s27：给出形状相似率；s28：比对两幅图像中各区域可识别目标物的颜色，并给出颜色相似率；s29：比对两幅图像中各区域可识别目标物的空间关系，并给出空间关系系数。3.根据权利要求1所述的前挡风玻璃起雾程度识别方法，其特征在于：所述步骤1中，车内摄像头和车外摄像头的视野重叠区域面积为60％以上。4.根据权利要求1至3任一所述的前挡风玻璃起雾程度识别方法，其特征在于：所述起雾程度系数的计算公式如下：a
t
＝p1×
a
x
+p2×
a
y
+p3×
a
z
；其中，a
t
为起雾程度系数，a
x
为形状相似率，p1为第一加权系数，a
y
为颜色相似率，p2为第二加权系数，a
z
为空间关系系数，p3为第三加权系数。5.根据权利要求1至3任一所述的前挡风玻璃起雾程度识别方法，其特征在于：所述物体形状相似率的计算公式如下：其中，a
x
为形状相似率，d
k
为清晰度，n为相似物体数量。6.根据权利要求1至3任一所述的前挡风玻璃起雾程度识别方法，其特征在于：所述物体颜色相似率的计算公式如下：其中，a
y
为颜色相似率，b
k
为颜色泛白程度，n为相似物体数量。
7.一种前挡风玻璃起雾程度识别系统，其特征在于，包括：车内摄像头，用于获取车辆前侧的第一图像；车外摄像头，用于获取车辆前侧的第二图像，其中，所述车外摄像头和车内摄像头具有视野重叠区域面积，且第一图像和第二图像为同步帧图像；主控制器，用于接收第一图像和第二图像，该主控制器分别与车内摄像头和车外摄像头连接，所述主控制器被配置为能执行如权利要求1至6任一所述的前挡风玻璃起雾程度识别方法的步骤。8.根据权利要求7所述的前挡风玻璃起雾程度识别系统，其特征在于：所述车内摄像头安装在车辆内部行车记录仪的位置；所述车外摄像头安装在车头前置泊车摄像头的位置。9.根据权利要求8所述的前挡风玻璃起雾程度识别系统，其特征在于：所述主控制器包括第一cpu处理器，以及分别与第一cpu处理器连接的第一电源管理单元、电源分配单元、人机接口单元、can接口、显示屏单元、第一ddr数据存储单元、sdi解码单元、第一lin接口和uart接口；所述第一电源管理单元用于将蓄电池常电转换为系统需要的各路电源；所述电源分配单元用于受第一cpu处理器的控制，给车外摄像头和车内摄像头供电；所述can接口为主控制器与车机交互的接口；所述人机接口单元用于对系统进行设置和读取；所述显示屏单元用于显示行车图像；所述第一ddr数据存储单元用于图像处理过程中的程序及数据的暂存；所述第一lin接口用于实现主控制器与车外摄像头之间的通信；所述uart接口用于实现主控制器与车内摄像头之间的通信；所述sdi解码单元用于对车外摄像头和车内摄像头输出的数据进行解码，再传给第一cpu处理器。10.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求7至9任一所述的前挡风玻璃起雾程度识别系统。

技术总结
本发明涉及一种前挡风玻璃起雾程度识别方法、系统及车辆，包括：S1：通过车内摄像头获取车辆前侧的第一图像，通过车外摄像头获取车辆前侧的第二图像，所述车内摄像头和车外摄像头具有视野重叠区域面积，且第一图像和第二图像为同步帧图像；S2：对第一图像和第二图像进行识别，得到两幅图像中物体的形状相似率、颜色相似率和空间关系系数；S3：对形状相似率赋予第一加权系数，对颜色相似率赋予第二加权系数，对空间关系系数赋予第三加权系数；计算起雾程度系数，根据起雾程度系数的大小判断前挡风玻璃起雾程度。本发明提高了汽车前挡风玻璃起雾识别的精准度。起雾识别的精准度。起雾识别的精准度。


技术研发人员：任红炎
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/14