盧威等

摘 要：隨著數(shù)字處理技術(shù)和嵌入式技術(shù)的發(fā)展與完善，芯片運(yùn)算速度、集成度和數(shù)據(jù)吞吐性能逐步提高，以圖像識別為依據(jù)的汽車智能防盜防撞系統(tǒng)逐漸被人們關(guān)注，得到了廣泛的應(yīng)用。為對該系統(tǒng)功效進(jìn)行進(jìn)一步了解，對基于圖像識別的汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析，以期為未來汽車防盜防撞報(bào)警系統(tǒng)的研究工作提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：圖像識別 汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng) 汽車智能防撞報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-048-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展和人們生活水平不斷的提高，私家車的數(shù)量越來越多，私家車的增多在給人們?nèi)粘Ｉ顜肀憷耐瑫r(shí)，車輛的安全問題也逐漸顯現(xiàn)出來，并為廣大車主所重視?，F(xiàn)在很多車主為了避免車輛丟失和受損，已經(jīng)在汽車上安裝了防盜防撞報(bào)警系統(tǒng)，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中因沒有視頻圖像，遇到問題后仍不能有效的解決。以圖像識別為基礎(chǔ)的智能化汽車防盜與防撞報(bào)警系統(tǒng)的出現(xiàn)，使車輛安全工作迎來新的篇章，提供了更好的保障。

1 基于圖像識別的汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)

以圖像識別為基礎(chǔ)的汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的工作原理是基于GSM/GPS模塊為主的傳輸和定位模塊，通過傳感器對汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將監(jiān)測到的信息傳輸至信息中心進(jìn)行分析處理。當(dāng)車主離開汽車時(shí)，門禁系統(tǒng)和防盜監(jiān)測裝置同時(shí)啟動(dòng)，如果汽車出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)會(huì)加速，傳感器感應(yīng)到異常情況后會(huì)將信息發(fā)送至系統(tǒng)CPU，CPU會(huì)根據(jù)兩個(gè)加速度傳感器的多路加速度信息狀況，通過系統(tǒng)設(shè)定的分析、處理和分類方法生成多種類型報(bào)警信息，同時(shí)CPU控制的圖像模塊也會(huì)發(fā)出短信息進(jìn)行報(bào)警。這種以圖像識別為依據(jù)的汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是能利用無線通訊增值業(yè)務(wù)，不受各種干擾便能實(shí)現(xiàn)人車互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)距離的監(jiān)控、定位、遠(yuǎn)距離語音呼叫、自動(dòng)報(bào)警功能。不僅能減少傳統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)看不到、聽不到、監(jiān)控范圍受限制問題，也能解決噪音影響而使車主無法收到報(bào)警信號問題。

1.1 防盜報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以圖像識別為主的汽車智能防盜報(bào)警系統(tǒng)是由主控部分、定位追蹤、無線報(bào)警和遙控系統(tǒng)四部分組成的。

（1）主控部分。

防盜報(bào)警系統(tǒng)的主控部分，選用的是八位單片機(jī)中第一個(gè)真正指令集單片機(jī)，其性價(jià)比較好、功能性強(qiáng)，有128KFlash、兩個(gè)十六位定時(shí)器、兩個(gè)八位定時(shí)器、自帶SPI、TWI通信接口、串行接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、模擬比較器和片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘。

（2）定位追蹤。

本防盜報(bào)警系統(tǒng)的追蹤模塊是基于GSM/GPS而設(shè)計(jì)的新型芯片，其體積小、接口簡單、可靠性好，可同時(shí)接收至少20個(gè)衛(wèi)星發(fā)來的信息，實(shí)現(xiàn)車輛定位。

（3）無線報(bào)警。

無線報(bào)警模塊選擇過程中，需要選擇性價(jià)比較高的無線模塊，最好選擇集射頻集中、射頻電路和基帶為一體的模塊，這樣可以方便與PC機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊，以便及時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)、短信息、傳真信息傳送至用戶安全中心，便于車主采取有效策略解決問題。

（4）遙控系統(tǒng)。

本防盜報(bào)警系統(tǒng)選用的條碼編碼器是專門定制的無匙門禁系統(tǒng)，與以往的設(shè)計(jì)相比，模塊體積相對較小、工作效率高且節(jié)能。汽車應(yīng)用過程中，其主要應(yīng)用在汽車開門器中無匙門禁系統(tǒng)的編碼器部分集成發(fā)送器中，受車主支配。但在使用這類編解碼器芯片時(shí)應(yīng)該注意的是芯片的編碼長度時(shí)受限制的，其碼形格式可能處于不變狀態(tài)，以免出現(xiàn)誤操作。

1.2 防盜報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

防盜報(bào)警系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)部分是用C語言來編寫、模塊化結(jié)構(gòu)編制的，系統(tǒng)插電后， I/O口、GSM模塊、GPS模塊和定時(shí)器會(huì)先進(jìn)行初始化，待進(jìn)入主程序之后進(jìn)行主程序檢測，看程序是否能為汽車安全布防和解防。無問題后進(jìn)行布防，布防中單片機(jī)會(huì)自動(dòng)對檢測器發(fā)送來的信息進(jìn)行分析，并做出準(zhǔn)確的判斷。當(dāng)汽車有異常狀況時(shí)，保護(hù)器會(huì)以圖像的和短信的形式直接向車主發(fā)送當(dāng)前汽車狀態(tài)，車主受到信息后可及時(shí)對汽車進(jìn)行設(shè)防或解防操作，也可以通過短信對汽車油路和電源進(jìn)行控制，以減少不安全因素。

2 基于圖像識別的汽車智能防撞報(bào)警系統(tǒng)

基于圖像識別為基礎(chǔ)的汽車智能防撞報(bào)警系統(tǒng)工作原理是以單目視覺測距為依據(jù)，利用高像素的相機(jī)測量前方道路狀況，并通過計(jì)算機(jī)處理和道路集合模型算法對前方車輛距離進(jìn)行計(jì)算，最后將計(jì)算結(jié)果結(jié)果傳送給車主，車主根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)處理。這種防撞系統(tǒng)具有實(shí)用性高、性價(jià)比高、路面反應(yīng)快速等優(yōu)勢，適合現(xiàn)代化汽車防盜防撞使用。

2.1 汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

汽車防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，首先需要用攝像機(jī)來收集一些圖像進(jìn)行相應(yīng)處理，根據(jù)二值圖閾值判定障礙物，再利用幾何模型匹配測距模型與采集道路圖像特征，并將模型參數(shù)代入測距模型中，最終計(jì)算出車與車之間的距離。

2.2 汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中可能會(huì)遇到一些問題，需要對相應(yīng)問題進(jìn)行如下分析，使汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)更好的發(fā)揮其作用。

（1）合理對攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。

基于圖像識別的汽車智能防盜防撞報(bào)警系統(tǒng)使用過程中，會(huì)利用攝像機(jī)進(jìn)行拍攝和標(biāo)定具體位置，以便于利用坐標(biāo)計(jì)算出目標(biāo)。合理確定攝像標(biāo)定，利用位于圖像道路邊緣平行線產(chǎn)生的消隱點(diǎn)與障礙物和自身垂影關(guān)系對攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定十分重要。攝像機(jī)定標(biāo)是在視覺三維領(lǐng)域內(nèi)，通過獲取攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)，以圖像的形式展現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上并利用三維圖像信息分析和推斷目標(biāo)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)坐標(biāo)計(jì)算。因攝像機(jī)在道路中應(yīng)用，拍攝出來的圖像呈平行狀態(tài)，而根據(jù)攝影知識可知相同空間內(nèi)的兩條平行線在平面圖像中相互交接的點(diǎn)是消隱點(diǎn)。這種情況下，在對汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)找到不附加任何其他條件且能與消隱點(diǎn)正交平行，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼相機(jī)自定標(biāo)的方法。

（2）正確選擇芯片。

以圖像識別為基礎(chǔ)的汽車智能防撞報(bào)警系統(tǒng)除了需用攝像機(jī)進(jìn)行定位處理外，還需要將拍攝到的內(nèi)容傳傳送到安全中心中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和多機(jī)通訊。為此應(yīng)該結(jié)合汽車實(shí)際情況，選擇合適的芯片。選擇芯片時(shí)：1）滿足汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)視頻處理實(shí)時(shí)性需求，能在汽車出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況前實(shí)現(xiàn)視頻圖像處理與控制命令操作。因此，智能汽車防撞系統(tǒng)處理器的芯片必須有視頻圖像實(shí)時(shí)處理功能；2）以圖像識別為主的汽車智能防撞報(bào)警系統(tǒng)的處理器相對較高，在硬件電路設(shè)計(jì)過程中可能出現(xiàn)不同高速信號線之間電磁干擾問題。因此，選擇芯片時(shí)芯片最好能最大限度的集成多功能設(shè)備接口，以達(dá)到簡化電路設(shè)計(jì)作用；3）選擇的芯片必須有較強(qiáng)的視頻圖像存儲需求能力，視頻圖像一般數(shù)據(jù)量較大，一幀720*480標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像，如果采用YCbCr4：2：2存儲格式，其圖片的數(shù)據(jù)量則為675KB，每秒未壓縮的數(shù)據(jù)量都可能達(dá)到16.5MB。為了確保防撞系統(tǒng)功能優(yōu)勢的發(fā)揮，所選擇的芯片必須能滿足存儲器高速、大容量需求。

3 結(jié)束語

綜上所述，基于圖像識別的汽車智能防盜防撞報(bào)警系統(tǒng)，將防盜和防撞兩個(gè)系統(tǒng)綜合起來，在對異常情況進(jìn)行定位的同時(shí)，也能通過無線傳輸和攝像頭拍攝，將車內(nèi)異常狀況以圖像或短信形式發(fā)送至安全中心，為車主設(shè)防或解防提供依據(jù)，最大限度的降低車主損失。隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，汽車智能防盜防撞報(bào)警系統(tǒng)將會(huì)更好滿足人們實(shí)際需求。

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