路面减速带车载预警装置 【技术领域】
本发明涉及一种路面减速带车载预警装置。背景技术 关于减速带的研究， 减速设施发展到现在根据其外观形状划分有减速驼峰或丘 带、 减速台、 减速垫、 减速隆声带等。最早的减速装置是 1906 在美国的 Chatham 城使用， 最 高时速限制在 30km/h。 到 1990 年， 设计时速上限为 30km/h 的减速带在英国、 瑞典、 加拿大、 日本和其他经济发达国家的使用已非常广泛。 1991 年国际交通工程师学会给出了道路减速 设施设计和使用的指南。鉴于国外的经验， 我国公路管理部门和维护单位也开始大量使用 减速带进行通行车速的强制控制。
目前， 在高等级公路特殊路段、 收费通道、 城镇路口、 工矿企业、 学校、 医院、 住宅小 区出入口都设置了减速带， 起到了有效的预防了交通事故的作用。我国城市道路上最常见 的是条状的橡胶减速带， 减速带宽度为 35cm 左右， 高度在 30~00mm 之间， 长度以路宽为准。 尽管减速带经历了不断改进的漫长发展过程， 通过实践应用发现， 它们依然存在以下共同 问题 ： 影响驾驶员和乘员舒适性， 严重时可导致人体颈椎等部位的损伤 ； 减速带对车辆产 生损伤， 过高的车速可能引发翻车等严重交通事故 ； 减速带使用中产生的噪声， 尤其是载重 物车辆经过时， 对周边居民的生活带来负面影响。
如何解决以上问题从而更好地利用减速带这一交通设施， 各国政府和专家学者做 了大量的工作， 主要以优化减速带结构型式和布置方式为主， 而针对减速带的检测预警系 统的研究比较少。因而如何提醒驾驶员在车辆通过减速带之前做好减速准备， 减少车辆零 部件的损坏， 提高人们乘车的舒适性和汽车通过时的安全性成为了一个亟需解决的问题。
发明内容
针对上述情况， 本发明提供一种能够提醒驾驶员在汽车通过减速带之前做好减速 准备， 从而减少车辆零部件损坏， 又能提高人们乘车的舒适性和安全性的路面减速带车载 预警装置， 填补了路面减速带车载预警的空白。
为了实现上述目的， 一种路面减速带车载预警装置， 包括在汽车前端安装 CCD 摄 2 像头连接频解码芯片， 频解码芯片经 I C 总线连接 DSP 芯片， 经导线分别连接 SDRAM 存储 器芯片、 CPLD 芯片 ； SDRAM 存储器芯片分别连接 DSP 芯片和 FLASH 芯片， 且经数个接口连接 CPLD 芯片 ； 所述 CPLD 芯片还连接 FLASH 芯片和经数个接口连接 DSP 芯片 ； 所述 DSP 芯片还 连接 FLASH 芯片和中心控制器， 中心控制器连接语音芯片和 LCD 显示屏， 语音芯片连接扬声 器； 在汽车前端安装 CCD 摄像头拍摄路面减速带图像信号， 经视频解码芯片转换为数字信 号， 然后通过 DSP 芯片的视频端口输入， 将采集到的图像数据输入 SDRAM 存储器芯片， 视频 解码芯片将确认的图像信号输入 CPLD 芯片以控制数据的前端采集， 视频解码芯片的视频 将识别判断采 输出总线连接在 DSP 芯片的数据总线上， DSP 芯片对采集到的数据进行处理， 集到的减速带视频图像， 传送给中心控制器， 中心控制器控制语音芯片和 LCD 显示屏。为了实现结果优化， 改善、 提高本发明的综合性能， 进一步的措施是 ：
所述视频解码芯片型号是 TVP5150 芯片， TVP5150 芯片连接滤波电路、 时钟电路 I、 退耦去杂波高频 I。
所述 DSP 芯片采用 TMS320DM642 芯片。
所述 CPLD 芯片型号为 EPM3064ATC100 芯片， EPM3064ATC100 芯片连接电源监测、 退耦去杂波高频 II、 OC 输出。
所述中心控制器采用 AT89S52 单片机 AT89S52 单片机连接复位电路、 时钟电路 II。
所述语音芯片采用 ISD1420 芯片。
所述 LCD 显示屏型号为 YM12864R， LCD 显示屏安装在驾驶室仪表上。
所述 FLASH 芯片的型号是 AM29LV320。
本发明采用汽车前端安装 CCD 摄像头拍摄路面减速带图像信号， 经视频解码芯片 将数据存入 SDRAM 存储器芯片， 视频解码芯片将确认的图像信号输入 CPLD 芯片控制数据 的前端采集， 视频解码芯片的视频输出总线连接 DSP 芯片的数据总线， DSP 芯片对采集到的 数据进行处理， 通过识别判断采集到的减速带视频图像， 传送给中心控制器， 中心控制器控 制语音芯片和 LCD 显示屏， 语音芯片连接扬声器， 提示 “前方有减速带， 请减速” 的声音， 在 LCD 显示屏上显示减速带图像的方案， 克服了驾驶员在远处不容易看清前方的减速带， 当他 们就近发现减速带时， 往往来不及减速， 汽车较高速度通过减速带， 引起车身颠簸和振动的 缺陷。
本发明相比现有技术所产生的有益效果 ： 1、 填补了路面减速带车载预警的空白。 2、 提醒驾驶员在汽车通过减速带之前做好减速准备， 增加了汽车的安全感。 3、 既有语音提示， 又有 LCD 显示屏上显示减速带图像， 达到双保险。 4、 系统达到全自动控制， 随时预警。 5、 结构简单， 安装方便， 成本低， 性价比好。 本发明适用于各种车辆安装和使用。 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。附图说明 图 1 为本发明系统工作程序图。
图 2 为视频解码电路图。
图 3 为 CPLD 控制电路图。
图 4 为预警输出模块电路图。
图 5 为本发明硬件连接总体布局图。
图 6 为减速带示意图。
图 7 为图 6 的图像预处理图。
图 8 为减速带的图像特征提取图。
图中 ： 1、 CCD 摄像头， 2、 SDRAM 存储器芯片、 3、 视频解码芯片， 31、 滤波电路， 32、 时 钟电路 I， 33、 退耦去杂波高频 I， 4、 DSP 芯片， 5、 CPLD 芯片， 51、 电源监测， 52、 退耦去杂波高 频 II， 53、 OC 输出， 6、 中心控制器， 61、 复位电路， 62、 时钟电路 II， 7、 LCD 显示屏， 8、 语音芯
片， 9、 扬声器、 10、 FLASH 芯片。 具体实施方式
由附图图 1， 图 2， 图 3， 图 4， 图 5， 图 6， 图 7， 图 8 所示， 一种路面减速带车载预警 装置， 包括在汽车前端安装 CCD 摄像头 1 连接频解码芯片 3， 频解码芯片 3 经 I2C 总线连接 DSP 芯片 4， 经导线分别连接 SDRAM 存储器芯片 2、 CPLD 芯片 5 ； SDRAM 存储器芯片 2 分别连 接 DSP 芯片 4 和 FLASH 芯片 10， 且经数个接口连接 CPLD 芯片 5 ； CPLD 芯片 5 还连接 FLASH 芯片 10 和经数个接口连接 DSP 芯片 4 ； DSP 芯片 4 还连接 FLASH 芯片 10 和中心控制器 6， 中心控制器 6 连接语音芯片 8 和 LCD 显示屏 7， 语音芯片 8 连接扬声器 9 ； 在汽车前端安装 CCD 摄像头 1 拍摄路面减速带图像信号， 经视频解码芯片 3 转换为数字信号， 然后通过 DSP 芯片 4 的视频端口输入， 将采集到的图像数据输入 SDRAM 存储器芯片 2， 视频解码芯片 3 将 确认的图像信号输入 CPLD 芯片 5 以控制数据的前端采集， 视频解码芯片 3 的视频输出总线 连接在 DSP 芯片 4 的数据总线上， DSP 芯片 4 对采集到的数据进行处理， 将识别判断采集到 的减速带视频图像， 传送给中心控制器 6， 中心控制器 6 控制语音芯片 8 和 LCD 显示屏 7。
汽车前端安装 CCD 摄像头 1， 在白天、 晚上或雨雾天气， 都能拍摄到路面减速图像， 图像信息传入视频解码芯片 3， 视频解码芯片 3 的型号为 TVP5150 芯片， 连接滤波电路 31， 对图像信息进行除噪声、 除干扰， 连接时钟电路 I32， 能产生准确的时钟振荡电路， 连接退耦 去杂波高频 I33， 防止电路网络的电流大小变化时， 在供电电路中所形成的电流冲击对网 络的正常工作产生影响， TVP5150 芯片能自动识别 NTSC/PAL/SECAM 制式的模拟信号， 按照 YCbCr4:2:2 的格式转化成数字信号， 以 8 位内嵌同步信号的 ITU-RBT.656 格式输出。
DSP 芯片 4 的型号为 TMS320DM642， 它的异步接口给用户提供了可配置的存取周期 类型以方便和多种存储器和外围设备连接， 如 SDRAM 存储器芯片 2、 FLASH 芯片 10 和 EPROM， 此异步接口支持 8 位， 16 位， 32 位和 64 位宽的异步设备。本系统采用的启动方式为由外 部 FLASH 芯片 10 启动， 因此 FLASH 芯片 10 存储了系统启动时需要的代码， 另外， CPLD 芯片 5 的配置信息也存储在 FLASH 芯片 10 中， FLASH 芯片 10 提供了硬件数据保护功能， 防止对 SDRAM 存储器芯片 2 的误写及误擦除操作。
为了节约 CPLD 芯片 5 的资源， 视频解码芯片 3 的数字视频输出总线直接连接到 DSP 芯片 4 的数据总线上， 采用 EDMA 的方式对 SDRAM 存储器芯片 2 进行操作。DSP 芯片 4 受到 I/O 传输速率和内存的限制， 无法完成采集信息并存储信息的功能， 借助于在系统中 扩展一片 CPLD 芯片 5 来协作完成系统功能， CPLD 芯片 5 采用 EPM3064ATC100 芯片， 连接电 源监测 51， 用于系统复位。连接退耦去杂波高频 II 52， 防止电路网络的电流大小变化时， 在供电电路中所形成的电流冲击对网络的正常工作产生影响， 连接 OC 输出 53， 对外提供两 组 OC 输出， 可以接继电器或其它电平引脚， 一个为报警输出， 另一个为扩展备用输出。
CPLD 芯片 5 控制从视频解码芯片 3 输出到视频存储器 SDRAM 存储器芯片 2 的数字 视频信号的速度和数量， CPLD 芯片 5 接受来自视频解码芯片 3 的时钟同步信号， 对时钟同 步信号进行处理， 然后输出控制信号给 SDRAM 存储器芯片 2， 从而灵活的控制输入 SDRAM 存 储器芯片 2 的视频数据数量。当 SDRAM 存储器芯片 2 存储满一帧的视频数据后， 以中断方 式通知 DSP 芯片 4 对 SDRAM 存储器芯片 2 的数据进行读取和处理， DSP 芯片 4 响应中断， 取 走一帧图像数据， 并将数据进行锁存。然后， DSP 芯片 4 对采集到的数据进行一系列的算法处理， 包括中值滤波、 颜色特 征提取、 外形轮廓特征提取， 采用拉普拉斯锐化， 以增强和判断图像的边缘和轮廓信息， 并 通过微分使图像边缘突出、 清晰 ； 采用 Robert 算子进行边缘轮廓特征提取， 再根据减速带 的颜色和外形轮廓特征进行识别。图 8 中的阴影部分包括了减速带的轮廓阴影， 轮廓阴影 呈现以下特征 ： 形状为矩形， 而且满足特殊的形状比例， 黄色单元和黑色单元相互间隔排 列， 边界特征表现为黄色和黑色的灰度值差别很大， 经过图像处理后， 黄色单元对应于亮色 单元， 黑色单元对应于暗色单元， 通过识别判断采集到的图像是否为减速带。
最后， DSP 芯片 4 将结果传送给中心控制器 6， 中心控制器 6 采用 AT89S52 单片机， 中心控制器 6 连接复位电路 61， 用于调整工作状态， 连接时钟电路 62II， 用来调整 DSP 工作 频率的高低， 中心控制器 6 控制语音芯片 8 和 LCD 显示屏 7。当识别是减速带时， 中心控制 器 6 将识别信号传给语音芯片 8 和 LCD 显示屏 7， 语音芯片 8 连接扬声器 9， 扬声器 9 发出 语言提示 “前方有减速带， 请减速” ， 同时 LCD 显示屏 7 显示减速带图像， LCD 显示屏 7 安装 在驾驶室仪表上， 供驾驶员观看减速带情况 ； 语音芯片 8 型号为 ISD1700 芯片， LCD 显示屏 型号为 YM12864R。