ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК-ОБНАРУЖИТЕЛЬ ЛЮДЕЙ НА ПУТИ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к цифровой обработке изображений, устройствам автоматизации управления транспортным средством, устройствам автоматического управления робототехническими транспортными системами.
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).
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.
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.