基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的汽車(chē)安全輔助駕駛技術(shù)

金邾峰

摘要：隨著近年來(lái)人們生活水平的上升和民用汽車(chē)的使用率不斷提高，交通事故的發(fā)生率也在不斷提升，如何進(jìn)行安全駕駛和安全出行已經(jīng)是人們討論的焦點(diǎn)問(wèn)題，隨著安全輔助駕駛技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生，加之從計(jì)算機(jī)視覺(jué)的角度出發(fā)，對(duì)汽車(chē)安全輔助駕駛技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)研究分析汽車(chē)駕駛中出現(xiàn)的而又可以進(jìn)行避免的交通事故，降低交通事故的發(fā)生率，給汽車(chē)安全駕駛提供一定的保障，使安全輔助駕駛技術(shù)得到創(chuàng)新和升級(jí)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)安全駕駛;輔助駕駛技術(shù);計(jì)算機(jī)視覺(jué);意義及目的

0? 引言

我國(guó)民用汽車(chē)的使用量也在逐步上升，促進(jìn)了后續(xù)汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展和創(chuàng)新，汽車(chē)保養(yǎng)和汽車(chē)維修以及美容等汽車(chē)項(xiàng)目陸續(xù)出現(xiàn)，汽車(chē)安全輔助駕駛技術(shù)隨之出現(xiàn)，如何降低交通事故的發(fā)生率是一個(gè)值得研究和探討的問(wèn)題，通過(guò)主動(dòng)安全方式將汽車(chē)駕駛的輔助功能進(jìn)行優(yōu)化和改善，提高駕駛汽車(chē)的安全性和穩(wěn)定性。安全輔助裝置主要是指通過(guò)采用有效的裝置降低汽車(chē)交通事故的出現(xiàn)和發(fā)生，提高駕駛員的行駛途中的安全性。通過(guò)高效和科學(xué)的方式能夠有效的降低交通事故的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的安全設(shè)置輔助系統(tǒng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)階段的需求，通過(guò)對(duì)道路和汽車(chē)等方面進(jìn)行智能檢測(cè)和分析的方式，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提高汽車(chē)安全輔助駕駛的高效性。

1? 汽車(chē)安全輔助駕駛的重要性

1.1 運(yùn)用汽車(chē)安全輔助駕駛意義

汽車(chē)速度和效率的不斷提升和駕駛員的駕駛技術(shù)提升，以及人們汽車(chē)使用率的不斷增加下，給道路交通安全帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。如何通過(guò)有效的方式降低汽車(chē)道路危害，提高駕駛員的安全性和穩(wěn)定性，是汽車(chē)生產(chǎn)制造商和交通管理部門(mén)一直所研究的問(wèn)題。駕駛員在駕駛途中的不規(guī)范和不嚴(yán)格的駕駛行為給道路的交通事故的發(fā)生造成了負(fù)面影響，一系列的交通事故慘案和人員的傷亡給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成了一定的威脅。駕駛員疲勞駕駛、酒后駕駛等因素導(dǎo)致了交通事故出現(xiàn)的高發(fā)生率。不合規(guī)定的駕駛行為是駕駛員對(duì)自身和他人生命的不負(fù)責(zé)，給路上的行人和駕駛?cè)藥?lái)了重大的安全隱患。降低汽車(chē)駕駛的事故發(fā)生率，需要駕駛?cè)藛T對(duì)自身進(jìn)行嚴(yán)格約束和管理，提高安全駕駛的責(zé)任意識(shí)，還需要加強(qiáng)汽車(chē)安全駕駛的技術(shù)和研發(fā)。運(yùn)用汽車(chē)安全輔助駕駛技術(shù)可以通過(guò)科學(xué)技術(shù)的方式和控制降低交通事故的發(fā)生，不斷升級(jí)和創(chuàng)新安全輔助駕駛技術(shù)能夠有效的提升人民的生命安全質(zhì)量。

1.2 計(jì)算機(jī)視覺(jué)下運(yùn)用安全輔助駕駛技術(shù)

計(jì)算機(jī)視覺(jué)下采用安全輔助駕駛技術(shù)能夠有效的降低交通事故的發(fā)生率，通過(guò)科學(xué)技術(shù)的監(jiān)測(cè)和控制對(duì)汽車(chē)的運(yùn)行和使用狀態(tài)進(jìn)行管理，在汽車(chē)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠通過(guò)科學(xué)的方式和手段提醒駕駛?cè)?，減低交通事故的出現(xiàn)，便于駕駛?cè)藢?duì)周?chē)挛锖铜h(huán)境的感知情況，分析和判斷當(dāng)時(shí)環(huán)境的隱患，便于駕駛?cè)思皶r(shí)有效的采取措施進(jìn)行解決。傳統(tǒng)的安全輔助系統(tǒng)具有一定的局限性，傳統(tǒng)的安全輔助系統(tǒng)只能在事故發(fā)生時(shí)起到安全輔助作用，降低駕駛?cè)藛T的損傷和事故發(fā)生的嚴(yán)重性。計(jì)算機(jī)視覺(jué)的安全輔助駕駛系統(tǒng)可以通過(guò)科學(xué)技術(shù)的方法加強(qiáng)對(duì)周?chē)挛锖铜h(huán)境的感知和監(jiān)測(cè)，提高駕駛員的駕駛安全性，在事故發(fā)生前及時(shí)的警示駕駛?cè)耍岣唏{駛安全性和穩(wěn)定性，能夠有效的降低交通事故的發(fā)生率和提高駕駛?cè)说纳踩|(zhì)量。

采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)圖像環(huán)境的識(shí)別技術(shù)能夠高效的描述周?chē)挛锏木跋蠛屯暾?，根?jù)人的習(xí)慣行為對(duì)環(huán)境進(jìn)行展現(xiàn)。傳統(tǒng)的激光和雷達(dá)技術(shù)具有一定的局限性，在距離和信息傳輸時(shí)存在誤差。通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)和傳感器技術(shù)運(yùn)用在汽車(chē)的行駛導(dǎo)航中，能夠有效的對(duì)障礙物和其距離進(jìn)行有效的判斷和檢測(cè)。汽車(chē)安全輔助駕駛系統(tǒng)能夠通過(guò)對(duì)外界環(huán)境的感知和人機(jī)交互的能力結(jié)合運(yùn)用，是具有一體化和強(qiáng)大能力的系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，對(duì)于無(wú)人汽車(chē)系統(tǒng)的研究在逐步開(kāi)展，安全輔助系統(tǒng)能夠有效的降低駕駛員的自身安全和對(duì)人員造成的損傷，有效的緩解交通壓力和降低交通事故的發(fā)生率。

2? 計(jì)算機(jī)輔助安全輔助駕駛技術(shù)分析

2.1 目標(biāo)識(shí)別技術(shù)

目標(biāo)識(shí)別技術(shù)是計(jì)算機(jī)安全輔助駕駛系統(tǒng)的重要核心部分，它能夠給系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和決策提供分析和參考。由于道路交通存在一定的復(fù)雜性和多變性，需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行高準(zhǔn)確度的判斷和分析，通過(guò)實(shí)時(shí)的識(shí)別提高決策的準(zhǔn)確和嚴(yán)謹(jǐn)。本文主要的識(shí)別目標(biāo)包括車(chē)輛、行人、車(chē)牌和車(chē)標(biāo)。目標(biāo)識(shí)別主要包括傳統(tǒng)目標(biāo)識(shí)別方法和基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)識(shí)別方法。

傳統(tǒng)的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)主要是通過(guò)將原始的圖像進(jìn)行識(shí)別和分析，再采用手工分析其特征的方式對(duì)其進(jìn)行分析和解釋?zhuān)詈笤賹⒎诸?lèi)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和設(shè)計(jì)。且由于事物的變化多樣性和在采納圖像時(shí)會(huì)受到光線(xiàn)和噪音的干擾等影響，對(duì)于信息的采取和識(shí)別上會(huì)存在一定的誤差和不準(zhǔn)確性，不便于對(duì)圖像信息進(jìn)行分析。因此在對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別時(shí)，要通過(guò)將目標(biāo)圖像的內(nèi)容中其他背景信息進(jìn)行預(yù)先處理，主要的處理方式為圖像灰度化和圖像濾波等方式，手工提取圖像特征一般是根據(jù)圖像的多種特征進(jìn)行分析，并將其分析選擇符合程度最高的一種，在選取時(shí)應(yīng)該具有顯著的差異性和可靠性，有利于進(jìn)行高效的分類(lèi)。

2.2 目標(biāo)測(cè)距技術(shù)

現(xiàn)階段安全輔助駕駛系統(tǒng)中主要采用對(duì)目標(biāo)測(cè)距的技術(shù)為：超聲波、激光、機(jī)器視覺(jué)的測(cè)距。超聲波的測(cè)距方法主要是根據(jù)超聲波的傳輸時(shí)間進(jìn)行判斷，對(duì)目標(biāo)的障礙物進(jìn)行測(cè)量，這種方式計(jì)算原理較為簡(jiǎn)單和便捷，且成本較低，能夠較高程度的對(duì)目標(biāo)距離進(jìn)行測(cè)量，激光的測(cè)距方式主要是通過(guò)一種儀器，將光子雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)用其中，對(duì)目標(biāo)范圍進(jìn)行測(cè)量，主要可以分為成像式和非成像式兩種方式，其具有測(cè)量范圍廣泛和準(zhǔn)確度較高等優(yōu)勢(shì)。成像式激光測(cè)距方式主要是通過(guò)掃描的機(jī)器對(duì)激光發(fā)射的方向進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)整個(gè)環(huán)境的掃描和分析從而得到目標(biāo)的三維立體數(shù)據(jù);非成像激光測(cè)距方式主要是根據(jù)光速的傳播時(shí)間和速度來(lái)確認(rèn)與目標(biāo)之間的距離。機(jī)器視覺(jué)下進(jìn)行測(cè)量距離主要是單目的測(cè)距和雙目的測(cè)距。單目測(cè)距的方式在成本上具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是在精準(zhǔn)度上弱于雙目的測(cè)距。

3? 計(jì)算機(jī)視覺(jué)在駕駛狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用

汽車(chē)安全輔助駕駛技術(shù)主要是指通過(guò)安裝智能的安全檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)駕駛起到安全輔助的作用。智能安全檢測(cè)系統(tǒng)主要是通過(guò)科學(xué)技術(shù)的感應(yīng)裝置和智能檢測(cè)對(duì)汽車(chē)的駕駛途中的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)對(duì)行駛中產(chǎn)生的意外問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)有效的報(bào)警，比如汽車(chē)出現(xiàn)意外性的偏移、行駛途中與附近的車(chē)輛距離過(guò)近、周?chē)形ｋU(xiǎn)的障礙物等情況。采用警報(bào)的方式提醒駕駛員，在情況焦急和危險(xiǎn)時(shí)，有效的采用智能的解決措施對(duì)汽車(chē)進(jìn)行部分合理的控制，降低事故的發(fā)生概率。目前對(duì)于智能汽車(chē)安全輔助駕駛中，對(duì)于車(chē)道偏移安全區(qū)域、智能控制距離和周?chē)系K物的檢測(cè)評(píng)估，以及對(duì)駕駛員的行駛狀態(tài)辨別和車(chē)速的控制管理等。在采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)之前，汽車(chē)安全駕駛輔助系統(tǒng)主要是通過(guò)對(duì)駕駛的狀態(tài)進(jìn)行智能檢測(cè)，但是具有一定的局限性和不準(zhǔn)確，只是單純的停留在對(duì)參照物的反應(yīng)，比如在對(duì)汽車(chē)行駛的路程偏移、駕駛的時(shí)間計(jì)算和遇到障礙物的反映情況等。沒(méi)有準(zhǔn)確高效的判斷系統(tǒng)和程序?qū)︸{駛員的駕駛狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)的采用能夠高效的對(duì)駕駛員的監(jiān)測(cè)狀態(tài)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)駕駛員的駕駛狀態(tài)的面部狀態(tài)進(jìn)行智能和高效的識(shí)別，分析和判斷駕駛員的行駛狀態(tài)，確認(rèn)是否存在疲勞駕駛和酒后駕駛等不安全駕駛行為。計(jì)算機(jī)視覺(jué)下汽車(chē)安全輔助技術(shù)能夠有效的提高駕駛的安全性，通過(guò)對(duì)人體的行為和面部表情的控制和分析，使駕駛員的智能判斷得到提升，使汽車(chē)輔助安全技術(shù)在駕駛中發(fā)揮作用和效果。

4? 對(duì)未來(lái)安全駕駛輔助系統(tǒng)的展望

在未來(lái)的安全駕駛中會(huì)更多的應(yīng)用計(jì)算機(jī)等高科技技術(shù)，提高智能安全駕駛的有效性，通過(guò)計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確和智能化，提高駕駛員的高效駕駛和安全性，降低交通事故發(fā)生概率和安全隱患的出現(xiàn)。

4.1 運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)的駕駛安全輔助系統(tǒng)

科學(xué)技術(shù)和智能化的普及應(yīng)用，大大提高了人們生活水平和智能化。在汽車(chē)的行駛中，會(huì)產(chǎn)生各種多樣性的問(wèn)題，遇到的問(wèn)題駕駛員可能會(huì)產(chǎn)生突然的茫然和不知所措，不能及時(shí)有效的作出反應(yīng)和應(yīng)對(duì)措施。比如疲勞駕駛和酒后駕駛中，采用單片機(jī)輔助系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)長(zhǎng)時(shí)間的駕駛進(jìn)行有效檢測(cè)，汽車(chē)內(nèi)產(chǎn)生的有害物質(zhì)和氣體，駕駛員不遵守交通規(guī)則和疲勞駕駛能夠?qū)崟r(shí)有效的檢測(cè)和警報(bào)，高效的提供監(jiān)測(cè)反饋報(bào)告。例如在車(chē)內(nèi)有害氣體上升時(shí)，可以通過(guò)警報(bào)的方式提醒駕駛員進(jìn)行開(kāi)窗，駕駛員酒駕等不良駕駛行為可以及時(shí)的制止和提醒，車(chē)上有小孩或者等貴重物品遺留時(shí)可以通過(guò)報(bào)警的方式提醒駕駛員。

4.2 防碰撞安全輔助裝置系統(tǒng)

駕駛員在日常駕駛中，尤其是在高速公路高速行駛時(shí)，會(huì)突發(fā)性的產(chǎn)生駕駛問(wèn)題，特別是汽車(chē)在高速行駛時(shí)，駕駛員不注意的行為都會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生，很多突發(fā)性的事故是難以避免的，駕駛員在駕駛時(shí)的預(yù)防措施難以預(yù)防，在遇到緊急情況和異常情況時(shí)，人的反射系統(tǒng)和反映會(huì)有一定的延遲，但是汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)中也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的慣性運(yùn)動(dòng)致使車(chē)輛不能及時(shí)的停止，最終導(dǎo)致車(chē)輛和人員都受到不同程度的損傷。汽車(chē)駕駛防碰撞系統(tǒng)主要是將計(jì)算機(jī)和智能系統(tǒng)裝置在汽車(chē)上，計(jì)算機(jī)的反應(yīng)速度和數(shù)據(jù)信息豐富，對(duì)于突發(fā)性的事件反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)比人類(lèi)快，可以通過(guò)系統(tǒng)程度的設(shè)置對(duì)突發(fā)問(wèn)題進(jìn)行控制，采取有效正確的措施對(duì)汽車(chē)進(jìn)行控制，降低交通事故的發(fā)生情況。

4.3 智能交通安全駕駛系統(tǒng)

通過(guò)智能交通安全系統(tǒng)，可以將道路行駛和人與車(chē)相結(jié)合，采用高科技的技術(shù)提高行駛和道路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)駕駛員在行駛路程中的感知能力和監(jiān)測(cè)，通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，將道路的情況和車(chē)輛的信息進(jìn)行分析，確認(rèn)是否存在安全隱患等問(wèn)題，提醒和告知駕駛員，降低交通事故的出現(xiàn)，有利于及時(shí)采取有效的措施對(duì)危險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防和控制，提高安全輔助駕駛技術(shù)。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)可以通過(guò)智能安全輔助系統(tǒng)對(duì)駕駛員的駕駛狀態(tài)進(jìn)行智能判斷和分析，通過(guò)實(shí)踐和數(shù)據(jù)分析的方式，可以及時(shí)高效的判斷駕駛員的行駛狀態(tài)和面部特征，提前做好預(yù)防措施，降低交通事故的出現(xiàn)和發(fā)生率，提高汽車(chē)安全輔助駕駛技術(shù)的高效性和穩(wěn)定性。

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