Оптико-электронный датчик-обнаружитель людей на пути движения транспортного средства

Авторы патента:

Полезная модель относится к цифровой обработке изображений, устройствам автоматизации управления транспортным средством, устройствам автоматического управления робототехнических транспортных систем.

Задачей полезной модели является повышение своевременности обнаружения человека в области движения транспортного средства за счет минимизации процедур расчета, упрощение структуры устройства для снижения его миниатюризации (до уровня однокристальной системы) и повышения быстродействия, а также оценка расстояния до человека.

Полезная модель может быть использовано для автоматического обнаружения человека на пути движения транспортного средства, может быть реализовано как однокристальное вычислительное устройство не требующее настройки.

1 с.п. ф-лы, 1 фиг.

Известно устройство, представленное в патенте РФ 2409854 «Оценка трехмерной топологии дороги на основе видеопоследовательностей посредством отслеживания пешеходов»

Недостатком устройства является сложность его структурно-функциональной организации, обусловленная задачами обнаружения координат рабочей сцены, оценки положения людей, адаптации устройства к различным режимам работы.

Наиболее близким к полезной модели является система технического зрения для транспортного средства (патент США 7425076), содержащая датчик изображения, логическую и управляющую схемы.

Недостатком изобретения является отсутствие возможности селективного обнаружения пещехода (человека) в области видимости датчика изображения, что при использование отвлекает водителя на другие объекты (например, стоящий на обочине автомобиль, представляющий существенно меньшую опасность, чем переходящий дорогу пешеход).

Задача решается тем, что в устройство, содержащее видеодатчик, дополнительно введены вычитатель, бинаризатор, ОЗУ, ОЗУ эталонов (ОЗУ-Э), сравниватель эталонов, контроллер передачи, системная шина, причем выход видеодатчика (ВД) подключен ко входу вычитателя, выход вычитателя соединен с входом бинаризатора, выход бинаризатора соединен с входом ОЗУ, вход-выход ОЗУ подключен к первому входу-выходу системной шины, вход-выход контроллера передачи соединен с третьим входом-выходом системной шины (СШ), второй вход-выход СШ подключен к входу-выходу сравнивателя эталонов, выход ОЗУ эталонов подключен к входу сравнивателя эталонов, выход контроллера передачи предназначен для выдачи информации во вне.

Полезная модель может быть использовано для автоматического обнаружения пешехода на обочине и по ходу движения транспортного средства.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлена структурная схема оптико-электронного дадчика-обнаружителя людей на пути движения транспортного средства.

Оптико-электронный дадчик-обнаружитель людей на пути движения транспортного средства содержит видеодатчик 1, вычитатель 2, бинаризатор 3, ОЗУ 6, ОЗУ эталонов (ОЗУ-Э) 4, сравниватель эталонов 5, контроллер передачи 7, системная шина 8, причем выход видеодатчика 1 подключен ко входу вычитателя 2, выход вычитателя 2 соединен с входом бинаризатора 3, выход бинаризатора 3 соединен с входом ОЗУ 6, вход-выход ОЗУ 6 подключен к первому входу-выходу системной шины 8, вход-выход контроллера передачи 7 соединен с третьим входом-выходом системной шины 8, второй вход-выход СШ 8 подключен к входу-выходу сравнивателя эталонов 5, выход ОЗУ эталонов 4 подключен к входу сравнивателя эталонов 5, выход контроллера передачи 7 предназначен для выдачи информации во вне.

Устройство работает следующим образом.

Видеодатчик 1 преобразует распределение освещенности рабочей сцены в аналоговый электрический сигнал, производит его аналого-цифровое преобразование и со своего выхода полученное цифровое изображение подает его на вход вычитателя 2.

Вычитатель 2 вычитает текущий кадр из предыдущего и тем самым обеспечивает обнаружение только движущихся объектов на изображении. Полученное разностное изображение с выхода вычитателя 2 поступает на вход бинаризатора 3.

Бинаризатор 3 посредством сравнения значения каждого пиксела полутонового изображения с эталонным значением и присвоения нового значения пиксела 1 в случае превышения эталонного значения и 0 в противном случае формирует полутоновое изображение, содержащее нулевые и единичные значения пикселов. С выхода бинаризатора 3 бинарное изображение через вход ОЗУ 6 записывается в ОЗУ 6.

Сравниватель эталонов 6 через свой вход-выход, второй вход-выход, первый вход-выход, вход-выход ОЗУ 6 считывает из ОЗУ 6 бинарное изображение и посредством применения алгоритма жука определяется множество движущихся обособленных объектов, как совокупность связных единицных пикселов. Затем для каждого обособленного объекта сравниватель эталонов 5 последовательным перебором проверяет соответствует ли изображение текущего обособленного объекта изображению эталона человека. Эталоны передаются с выхода ОЗУ-Э 4 на вход сравнивателя эталонов 5. Сравниватель эталонов 5 производит масштабирование изображения эталона до величины изображения текущего обособленного объекта и посредством вычитания масштабированного изображения эталона и текущего обособленного объекта определяет, является ли обособленный объект изображением человека.

В случае совпадения изображения обособленного объекта с одним из эталонных изображений человека размер изображения человека по высоте и координаты центра масс изображения человека с входа-выхода сравнивателя эталонов 5 передаются на второй вход-выход СШ 8, далее на третий вход-выход СШ 8 и на вход-выход контроллера передачи 7. Контроллер передачи 7 передает данные для дальнейшей обработки или сигнализирует о нахождении человека в опасной близости.

Рассмотренный процесс продолжается непрерывно до отключения оптико-электронного датчика-обнаружителя.

В качестве видеодатчика может быть использована любая малогабаритная цифровая видеокамера, например, Филлипс 1300.

Остальные блоки за исключением ОЗУ 6 и ОЗУ-Э 4: вычитатель 2, бинаризатор 3, сравниватель эталонов 5, контроллер передачи 7 могут быть реализованы на программируемой однокристальной микросхеме Xilinx Virtex 4 с логической емкостью не менее 2400 слайсов.

ОЗУ 6 представляет собой статическое ОЗУ емкостью не менее 2 Мб, ОЗУ эталонов 4 также является статическим ОЗУ с емкостью не менее 4 кб.

Изобретение может быть использовано для автоматического обнаружения человека на пути движения транспортного средства, может быть реализовано как однокристальное вычислительное устройство не требующее настройки.

Оптико-электронный датчик-обнаружитель людей на пути движения транспортного средства, содержащий видеодатчик, отличающийся тем что дополнительно введены вычитатель, бинаризатор, ОЗУ, ОЗУ эталонов (ОЗУ-Э), сравниватель эталонов, контроллер передачи, системная шина, причем выход видеодатчика подключен к входу вычитателя, выход вычитателя соединен с входом бинаризатора, выход бинаризатора соединен с входом ОЗУ, вход-выход ОЗУ подключен к первому входу-выходу системной шины, вход-выход контроллера передачи соединен с третьим входом-выходом системной шины, второй вход-выход СШ подключен к входу-выходу сравнивателя эталонов, выход ОЗУ эталонов подключен к входу сравнивателя эталонов, выход контроллера передачи предназначен для выдачи информации вовне.