茹強(qiáng)，焦紀(jì)超，雷吳斌

（長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

基于攝像頭識(shí)別汽車隨動(dòng)輔助大燈的模糊控制策略

茹強(qiáng)，焦紀(jì)超，雷吳斌

（長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

文章提出了一種基于攝像頭識(shí)別的汽車隨動(dòng)輔助大燈的模糊控制策略。通過(guò)攝像頭和圖像處理對(duì)駕駛?cè)笋{駛姿態(tài)進(jìn)行采集和分析，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)針對(duì)駕駛?cè)艘约败囕v，設(shè)計(jì)了一種對(duì)汽車隨動(dòng)輔助大燈的模糊控制策略，包括大燈左右轉(zhuǎn)向和俯仰轉(zhuǎn)向的控制策略。模糊控制綜合考慮駕駛員的駕駛傾向和可能遇到的道路情況，實(shí)現(xiàn)輔助車燈的隨動(dòng)轉(zhuǎn)向。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提控制策略的有效性。

攝像頭識(shí)別；隨動(dòng)輔助大燈；模糊控制；控制策略

CLC NO.:U463.65Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-118-03

引言

人們都希望能夠出行安全，對(duì)于公共交通而言，安全是永恒不變的話題，而汽車在公共交通中扮演著很重要的角色，因此汽車的安全對(duì)人們出行的安全來(lái)說(shuō)是非常重要的。由于汽車引起的交通事故嚴(yán)重威脅著，造成社會(huì)惡劣的影響。

目前，自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)（AFS）是一種汽車夜間主動(dòng)安全技術(shù)系統(tǒng)，能夠根據(jù)汽車方向盤角度、車輛偏轉(zhuǎn)率和行駛速度，不斷對(duì)大燈進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，適應(yīng)當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角，保持燈光方向與汽車的當(dāng)前行駛方向一致，以確保對(duì)前方道路提供最佳照明。但是這種隨動(dòng)車燈系統(tǒng)的控制策略沒(méi)有考慮到駕駛員的駕駛傾向，很有可能照向駕駛員不怎么關(guān)注的一面。因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文提出一種基于圖像識(shí)別的汽車隨動(dòng)輔助大燈的模糊控制策略。

1、基于攝像頭識(shí)別的隨動(dòng)輔助車燈

1.1 基于攝像頭識(shí)別的隨動(dòng)輔助車燈基本機(jī)構(gòu)

汽車隨動(dòng)輔助車燈由攝像頭、光傳感器、執(zhí)行器、ECU和輔助車燈組成，如圖1.1所示。

圖1 基于攝像頭識(shí)別的隨動(dòng)輔助車燈

首先由光傳感器判斷汽車所處的環(huán)境是否需要打開(kāi)輔助車燈進(jìn)行輔助照明，如果是在夜晚則整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始工作。攝像頭直接對(duì)人的頭部以及臉部進(jìn)行拍攝，記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)并通過(guò)車輛can總線傳給ECU，ECU通過(guò)分析判斷出駕駛員看的方向，并進(jìn)行記錄。根據(jù)事先設(shè)定好的模糊控制策略，ECU判斷是否應(yīng)該使輔助燈進(jìn)行轉(zhuǎn)向，再過(guò)方向盤傳感器檢測(cè)方向盤轉(zhuǎn)角是否大于90度，如果大于就認(rèn)為汽車正在轉(zhuǎn)彎，此時(shí)將信號(hào)傳遞給執(zhí)行器。執(zhí)行器在接收到相應(yīng)的指令以后開(kāi)始運(yùn)作，驅(qū)動(dòng)或不驅(qū)動(dòng)輔助燈進(jìn)行轉(zhuǎn)向。

1.2 駕駛員視角的攝像頭采集方法

通過(guò)攝像頭采集到的圖片可以經(jīng)過(guò)圖像處理提取出瞳的位置和眼眶的位置，用瞳孔點(diǎn)到眼眶的邊緣的距離比可以判斷出注視的方向和角度，同時(shí)也要判斷出駕駛?cè)祟^部的轉(zhuǎn)向，因?yàn)槌搜劬D(zhuǎn)動(dòng)外，駕駛?cè)祟^部位置及頭的轉(zhuǎn)動(dòng)方向都會(huì)影響駕駛?cè)说囊暰€方向。研究表明在視線搜索過(guò)程中，頭部運(yùn)動(dòng)在時(shí)序上先于眼睛運(yùn)動(dòng)。因此，在駕駛?cè)笋{駛意圖的研究當(dāng)中，對(duì)頭部參數(shù)的研究是必不可少的。

2、隨動(dòng)大燈輔助車燈的控制策略

隨動(dòng)輔助大燈的控制是一個(gè)開(kāi)環(huán)的模糊決策過(guò)程，模糊控制按以下步奏進(jìn)行。

2.1 確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)

選用兩輸入單輸出模糊控制器?？刂破鞯妮斎霝橐暯瞧蟮念l率和視角偏右的頻率，輸出為駕駛傾向。

2.2 定義輸入輸出模糊集

將視角偏左的頻率分為3個(gè)模糊集：EL（左頻率高），LL（左頻率低），F(xiàn)L（幾乎不看左邊）；將視角偏右的頻率分為3個(gè)模糊集：ER（右頻率高），LR（右頻率低），F(xiàn)R（幾乎不看右邊）；將大燈需要補(bǔ)光的角度分為5個(gè)模糊集：VZ（非常左），L（左），M（中間），R（右），VR（非常右）。

2.3 定義隸屬函數(shù)

選用三角形隸屬函數(shù)可實(shí)現(xiàn)視角偏左頻率和視角偏右頻率的模糊化。

視角左偏的隸屬函數(shù)為：

視角右偏的隸屬函數(shù)為：

選用如下三角形隸屬函數(shù)實(shí)現(xiàn)大燈補(bǔ)光角度的模糊化：

2.4 建立模糊控制規(guī)則

圖2 三種不同半徑彎道段駕駛員感興趣區(qū)域的注視次數(shù)百分比

根據(jù)如圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可建立模糊控制規(guī)則，模糊控制規(guī)則為：“駕駛員往左看的越多，往右看得越少，大燈就該往左補(bǔ)光”，“駕駛員往右看的越多，往左看得越少，大燈就該往右補(bǔ)光”，“駕駛員往右看和往左看的都很少，大燈就保持中間位置”。

2.5 建立模糊控制表

根據(jù)模糊控制規(guī)則的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建立模糊規(guī)則表：

表1

2.6 模糊推理

假定當(dāng)前測(cè)得x0=0.3，y0=0.1，分別代入所屬隸屬函數(shù)求隸屬度為：

可得到4條相匹配的模糊規(guī)則：

表2

觸發(fā)規(guī)則：

由表可知，被觸發(fā)的規(guī)則有4條，即

在同一條規(guī)則內(nèi)，前提之間通過(guò)“與”的關(guān)系得出規(guī)則結(jié)論。前提的可信度之間通過(guò)取小運(yùn)算，由表可得到每一條規(guī)則總前提的可信度為：

規(guī)則1 前提的可信度為：min(0.2,0.6)=0.2；

規(guī)則2 前提的可信度為：min(0.6,0.8)=0.6；

規(guī)則3 前提的可信度為：min(0.4,0.2)=0.2；

規(guī)則4 前提的可信度為：min(0.4,0.8)=0.4；

針對(duì)性護(hù)理措施干預(yù)能夠確保患者生命安全性，降低治療風(fēng)險(xiǎn)性，減輕對(duì)機(jī)體創(chuàng)傷性，用于實(shí)施CRRT患者中，能夠保證血管通路通暢，避免血栓、管腔堵塞率，快速解除危重癥狀，改善肝腎功能各項(xiàng)指標(biāo)，挽救患者生命安全，且能夠維持水電解質(zhì)平衡和酸堿平衡，順利替代腎臟功能，控制氮質(zhì)血癥，快速清除體內(nèi)炎癥介質(zhì)，進(jìn)而避免VAP發(fā)生率，提高護(hù)理質(zhì)量。除此之外，通過(guò)針對(duì)性護(hù)理干預(yù)，還能夠提高搶救成功率，保證CRRT順利進(jìn)行，提高醫(yī)務(wù)人員判斷、處理能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)患者病情變化，從而降低治療風(fēng)險(xiǎn)性，增加患者對(duì)醫(yī)務(wù)人員的滿意度，促使疾病更快恢復(fù)。

由此得到洗衣機(jī)規(guī)則前提可信度表，即規(guī)則強(qiáng)度表：

表3

模糊系統(tǒng)的總的可信度為各條規(guī)則可信度推理結(jié)果的并集：

即

可見(jiàn)，有三條規(guī)則被觸發(fā)。

2.7 反模糊

模糊系統(tǒng)總的輸出μlt需要進(jìn)行反模糊化才能得到精確的推理結(jié)果。下面采用最大隸屬度平均法進(jìn)行反模糊化。角度隸屬度最大的是uL=0.6，將這個(gè)值代入角度隸屬函數(shù)中的μL中，得：

采用最大平均法，可得精確輸出為：

即大燈需要向左補(bǔ)光15度。

3、結(jié)語(yǔ)

文章針對(duì)基于攝像頭識(shí)別的汽車前大燈隨動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，提出采用相應(yīng)的模糊控制算法，解決了普通隨動(dòng)大燈沒(méi)有考慮到駕駛員的駕駛傾向而照向駕駛員不關(guān)注的一面的問(wèn)題，使前大燈轉(zhuǎn)向更加可靠，輸出轉(zhuǎn)角更加精確，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加人性化。同時(shí)，本文提出的模糊控制策略有助于汽車向更加人性化、操作簡(jiǎn)單化發(fā)展。

[1]孫貴斌,楊福清,方遒,馬騰騰,楊云東.基于模糊PD控制的客車前大燈隨動(dòng)轉(zhuǎn)向研究[J].機(jī)電技術(shù),2015,04：121-126.

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表1

3、結(jié)束語(yǔ)

重型卡車內(nèi)部凸出物分析在車身總布置設(shè)計(jì)中是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，考慮問(wèn)題點(diǎn)較多，對(duì)一些零部件的要求也較多，本文給出了一些由于內(nèi)部凸出物而影響駕駛員安全主要因素及評(píng)價(jià)方法，在車身正向設(shè)計(jì)中較為常用。

參考文獻(xiàn)

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Based on motor servo assisted headlight camera recognition of fuzzy control strategy

Ru Qiang, Jiao Jichao, Lei Wubin
( School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064 )

This paper presents a fuzzy control strategy for adaptive front-lighting system based on the camera recognition. Through the camera and the image processing of driving posture for collection and analysis, design a car with auxiliary headlight fuzzy control strategy for the driver and vehicle, including left and right turning headlight’s steering control strategy. As for the fuzzy control, the driver's driving tendency and the road conditions are considered.

Camera identification; Auxiliary headlight; Fuzzy control strategy

U463.65

A

1671-7988(2017)02-118-03

茹強(qiáng)，就讀于長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.040