前车碰撞相机安装手册

前车碰撞预警系统介绍及安装手册1前车碰撞预警系统介绍及安装手册（ForwardCollisionWarningSystemIntroduction&InstallationGuide）前车碰撞预警系统介绍及安装手册2目录1.系统设计...................................................................................................................................31.1.系统简介...................................................................................................................31.2.系统构成...................................................................................................................32安装过程...................................................................................................................................82.1.相机安装...................................................................................................................82.2.系统初始化标定.......................................................................................................93系统局限.................................................................................................................................114系统校准.................................................................................................................................12前车碰撞预警系统介绍及安装手册31.系统设计1.1.系统简介前车碰撞预警系统，是一种智能化辅助安全驾驶提醒系统。通过单目相机实时检测车辆前方车辆位置，依靠摄像机标定算法，定位前方车辆与当前车辆之间的实际距离，通过计算前方车辆与当前车辆之间的相对速度和加速度，估计碰撞时间，如果预估碰撞时间过短则发出告警，通过发出报警声音，仪表盘标识闪烁，方向盘或者座椅震动等形式提醒驾驶者及早进行刹车或者变道等操作，从而保障驾驶者安全，减少碰撞带来的损失。目前前车碰撞系统根据所使用传感器不同，可以分为基于单目，双目和雷达三种形式。本文所采用的为基于单目相机的前车检测算法。1.2.系统构成图1前车碰撞系统构成本系统由视频获取单元，信号接收处理单元，结果输出单元三部分构成。视频获取单元通过安装在车辆挡风玻璃后方的单目相机获取车辆前方的实时视频流，用于算法检测分析。视频获取信号接收处理结果输出前车碰撞预警系统介绍及安装手册4图2相机安装示意摄像头参数和安装要求如下：表1摄像头参数及安装要求相机类型要求模拟或者数字相机镜头要求5mm~10mm,光学畸变较小靶面要求1/4,1/3,1/2,2/3英寸CCD或者CMOS视场角范围50°~100°视频分辨率要求视频宽度[640,1920],视频高度[480,1080]成像要求最低照度0.001Lux，有降噪模块。帧率≥25FPS工作电压12V±10%工作温度和湿度-10℃~60℃，湿度90%视频输出接口BNC/网络相机安装高度车辆前挡风玻璃后方，后视镜前方。相机俯仰角相机光轴与地面夹角范围[,]23，其中为相机视场角。相机光轴与车身夹角±5°前车碰撞预警系统介绍及安装手册5CC相机光轴水平线相机视场角相机光轴车身方向90图3相机俯仰角与车身夹角示意图相机安装在车辆正中位置，图像上边缘在地平线上方。信号接收处理单元信号接收处理单元接入相机信号，实时检测每一帧中车辆位置，计算检测到的车辆与当前车辆的实际距离，根据车辆相对速度计算与当前车道前方车辆预碰撞时间。车辆检测·视频输入·用户参数车辆距离计算碰撞时间估计·报警标识·目标个数·目标位置,距离,碰撞时间图4信号接收处理单元流程车辆检测车辆检测主要利用车辆尾部横向梯度和纵向对称性，地面阴影等特征进行可疑车辆位置生成，在通过机器学习的方式进行车辆确认，从而滤除疑似车辆的误前车碰撞预警系统介绍及安装手册6报。最后对检测到的车辆区域进行目标跟踪，滤除短暂出现的干扰。如下图所示，其中绿色为检测区域，红色为检测到的车辆位置矩形框。图5车辆检测结果车辆距离计算车辆距离估计是建立在地面是平的假设之下，通过建立地面与图像之间的映射关系来得到图像中像素点与车辆的距离。该点需在地面上。如下图所示右方为实际道路图像，左边为道路模型。通过建立图像像素与实际距离的投影即可获得图像中地面任意一点与当前车辆的相对距离。15m20m30m图6图像与真实距离对应关系前车碰撞预警系统介绍及安装手册7这样对于图像中每一个属于地面点的像素位置，可以获得该点与本车的距离，该距离会随着车辆越远误差越大（40m以上，误差10%）。但属于可接受的范围。图7车辆距离估计结果碰撞时间估计在得到当前车道前方车辆多帧距离即可计算出车辆之间的相对速度和加速度参数。然后通过相对速度和加速度参数即可计算得到车辆之间的碰撞估计时间。如果碰撞时间小于用户设置的阈值（比如2s）则发出告警。结果输出单元信号接收处理单元输出是否发生告警，目标个数，位置及碰撞时间信息。结果输出单元对上述信息进行表示提醒驾驶者，用户提示有多种形式。输出图像中绘制车辆坐标并且在发生告警之后将报警目标置为红色闪烁。接入蜂鸣报警器，发出报警音。接入车辆显示屏，如果检测到告警则前车碰撞标识闪烁。图8前车碰撞预警告警前车碰撞预警系统介绍及安装手册82安装过程系统安装主要分为相机安装和系统初始化标定两个部分，相机安装需要将相机稳定的固定在车辆前挡风玻璃后方，并且必须严格满足一定条件。系统初始化是为了获取当前图像与地面的投影关系和图像处理区域。2.1.相机安装1)安装位置选取为车辆挡风玻璃上方正中央靠下一些的位置，将安装底盘粘贴于该处。注意摄像头底盘尽量平行于挡风玻璃上沿。图9相机安装示意图2)相机镜头方向平行于车身方向误差小于5°。要求摄像头底盘平行于挡风玻璃上沿，相机俯仰角与相机视场角有关，相机光轴与地面夹角范围[,]23，其中为相机视场角，可以通过靶面与镜头焦距计算，如果相机选型固定视场角无需计算。前车碰撞预警系统介绍及安装手册9图10相机安装后成像示意图3)将相机电源线与视频输出线分辨与车载电源接口和信号接收处理单元接口相连接。2.2.系统初始化标定系统初始安装需要进行初始化标定，获取标定信息，用于内部系统参数计算。标定步骤如下：1)标定布放置，首先将车开到空旷平整处，平铺标定布在车辆前方，摄像机底边，车身，标定布底边三者之间保持平行，标定布底边中心与车辆前方中心重合，注意标定布底边需要在图像中显示出来，如果被引擎盖遮挡需向前移动直至完全露出底边。前车碰撞预警系统介绍及安装手册10图11标定布放置示意图32.0m3.5m8.0m图12相机标定布规格及放置示意图标定布纵向黑白条为长度均为8m间隔排列。2)自动标定，然后点击初始化按钮，输入标定布和车头距离d，系统会根据本前车碰撞预警系统介绍及安装手册11地参数信息及当前标定布上的特征点自动计算内部参数，标定完成后界面会进行提示。输出图像与实际地面映射表及灭点位置。C水平线相机视场角90hd标定布底边图13相机初始化标定设置3)自动生成检测区域，得到图像灭点位置为00(,)pxy，标定布底边两个拐点的在图像中坐标为(,),(,)lbrbBxyBxy，图像宽度和高度分别为,wh。检测区域在图像中坐标为一个梯形，其四个点的坐标分别为。00,1010whxy00,1010whxy0,rlbxxxy0,rlbxxxy图14图像检测区域3系统局限只能检测前方车辆，无法检测侧方或者横向来车，车辆无法漏出完整车尾或者车辆被遮挡超过1/3则无法正常告警。前车碰撞预警系统介绍及安装手册12大雾，大雨，强沙尘天气，前方强光照射，地面严重反光，相机镜头起雾或脏污等导致相机成像模糊，相机前方挡风玻璃脏污损坏则可能无法正常报警。沙尘对面大灯大雨图15异常天气情况示意前车与本车速度差小于80Km/h。目前仅支持轿车，SUV，卡车，大巴几类车型，摩托车和自行车暂不支持。4系统校准在发生以下情况下需要对系统进行校准，校准过程参考章节2.2内容。系统初始安装。车辆挡风玻璃更换。摄像机松动或者损坏重新更换。信号处理接收单元内存损坏进行更换。车辆悬挂调整，车身高度发生变化。在系统校准的过程中，关闭车辆灯光，前挡风玻璃和相机镜头必须干净不能有破损或者被遮挡影响成像。