實(shí)施例大體上涉及利用輪胎旁濺的檢測(cè)對(duì)潮濕路面進(jìn)行檢測(cè)。

背景技術(shù)：

行駛路面上的積水導(dǎo)致車輛出現(xiàn)若干不同的問題。例如，道路上的水減小車輛輪胎與路面之間的摩擦系數(shù)，從而導(dǎo)致車輛的穩(wěn)定性問題。對(duì)行駛道路上的積水的檢測(cè)通常是通過(guò)利用某個(gè)感測(cè)操作對(duì)道路上的積水進(jìn)行主車輛感測(cè)來(lái)確定的，當(dāng)積水已經(jīng)影響諸如檢測(cè)車輪滑轉(zhuǎn)的車輛操作時(shí)，進(jìn)行所述感測(cè)操作。因此，車輛必須針對(duì)干燥路面運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)其自身的運(yùn)行狀況(例如，車輛滑移)用于確定是否存在積水。因此，這樣的系統(tǒng)可以等待發(fā)生這種狀況或可以對(duì)車輛進(jìn)行激勵(lì)以確定是否存在所述狀況(例如，如果存在積水，那么對(duì)從動(dòng)輪產(chǎn)生突然加速以引起車輪滑轉(zhuǎn))。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于使用基于視覺的成像裝置檢測(cè)道路上的水，所述成像裝置識(shí)別從路面分散至車輪一側(cè)的積水。本文所述的技術(shù)不需要來(lái)自車輛或駕駛員的激勵(lì)來(lái)確定是否存在積水。相反，響應(yīng)于監(jiān)測(cè)車輪一側(cè)的飛濺來(lái)確定積水。所述技術(shù)優(yōu)選地捕獲包括各個(gè)方向上的水飛濺的圖像。所述技術(shù)利用捕獲的場(chǎng)景的極化圖像并且應(yīng)用邊緣濾波來(lái)識(shí)別表示水飛濺的短暫的不連續(xù)鉛垂線。下文使用二進(jìn)制成像來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)圖像以檢測(cè)捕獲的圖像內(nèi)的邊緣。應(yīng)用相關(guān)性分析以通過(guò)使用共現(xiàn)矩陣技術(shù)來(lái)分析二進(jìn)制圖像中的豎直方向上的白色像素之間的相關(guān)性程度。積水存在的程度越大，所述共現(xiàn)矩陣技術(shù)中識(shí)別的相關(guān)性程度就越大。

實(shí)施例預(yù)期一種確定道路的潮濕路面狀況的方法。通過(guò)所述主車輛的圖像捕獲裝置捕獲路面的圖像。所述圖像捕獲裝置安裝在所述主車輛的一側(cè)并且捕獲向下方向上的圖像。由處理器識(shí)別捕獲的圖像中的關(guān)注區(qū)。所述關(guān)注區(qū)在所述車輪面旁邊的區(qū)域中。所述關(guān)注區(qū)表示發(fā)生如由所述車輪產(chǎn)生的旁濺的地方。確定所述關(guān)注區(qū)中是否有水。響應(yīng)于所述關(guān)注區(qū)中對(duì)水的識(shí)別而產(chǎn)生潮濕路面信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1是示出潮濕路面檢測(cè)系統(tǒng)的框圖。

圖2是潮濕路面上由攝像機(jī)捕獲的車輛場(chǎng)景的示例性透視圖。

圖3是具有周圍視圖覆蓋的車輛周圍的示例性透視圖。

圖4示出了用于檢測(cè)潮濕路面的方法的流程圖。

圖5示出了由圖像捕獲裝置捕獲的圖像。

圖6示出了示例性極化圖像。

圖7示出了二進(jìn)制轉(zhuǎn)換圖像。

圖8示出了捕獲的干燥路面的圖像。

圖9示出了干燥路面的示例性極化圖像。

圖10示出了干燥路面的極化圖像的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換圖像。

圖11表示示出了示例性相關(guān)性分析結(jié)果的示例性圖。

具體實(shí)施方式

圖1中示出了沿著車12行駛的車輛10。以水的形式被示出為設(shè)置在車道12上的積水19通常隨著安裝在車輪14的輪緣18上的輪胎16在車道12上的潮濕路面上旋轉(zhuǎn)而被車輪14和輪胎16移位。通常有利的是己知車輛將在何時(shí)沿著潮濕車道12行駛，使得由于水導(dǎo)致的問題，諸如進(jìn)入外部進(jìn)氣通風(fēng)孔的牽引力損耗或發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降可被解決或至少得到緩解。

車道12上的積水19可引起車輛在潮濕路面上行駛時(shí)的牽引力的減小。設(shè)置在車道12上的積水19降低了車輛輪胎與車道12之間的摩擦系數(shù)。因此，降低車輛輪胎與車道12之間的牽引力?？赏ㄟ^(guò)各種緩解技術(shù)來(lái)緩解牽引力損耗，所述緩解技術(shù)包括(但不限于)警告駕駛員將車速降低至有利于環(huán)境狀況的速度；使用極低的制動(dòng)力來(lái)致動(dòng)車輛制動(dòng)器的自動(dòng)應(yīng)用來(lái)最小化形成在制動(dòng)部件的制動(dòng)表面上的積水；當(dāng)檢測(cè)到積水時(shí)停用或限制巡航控制功能性的激活；或通知駕駛員維持與前面車輛的更大的停車距離。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的實(shí)施例可應(yīng)用于除其中希望檢測(cè)到潮濕路面狀況的汽車之外的其它類型的系統(tǒng)。除可利用此系統(tǒng)的汽車之外的車輛的實(shí)例包括但不限于鐵路系統(tǒng)、飛機(jī)、越野運(yùn)動(dòng)車輛、機(jī)器人車輛、摩托車、自行車、農(nóng)用設(shè)備和建筑設(shè)備。

圖2示出了潮濕路面檢測(cè)系統(tǒng)的框圖。多個(gè)基于車輛的圖像捕獲裝置20安裝在車輛上用于捕獲車輛周圍的圖像。多個(gè)基于車輛的圖像捕獲裝置20可以安裝在車輛前面、后面和側(cè)面。圖3示出了用于檢測(cè)車輛周圍的物體的示例性360度周圍視圖覆蓋。每個(gè)基于圖像的捕獲裝置均配合用于檢測(cè)并且識(shí)別車輛的每一側(cè)上的物體?；趫D像的捕獲裝置20包括但不限于前視攝像機(jī)22，其安裝至捕獲前面的圖像的車輛正前方以及部分地安裝至車輛側(cè)面。駕駛員的側(cè)視攝像機(jī)24捕獲車輛的駕駛員一側(cè)的圖像。乘客的側(cè)視攝像機(jī)26捕獲車輛的乘客側(cè)的圖像。后置攝像機(jī)28捕獲車輛后部和側(cè)面的圖像。

再次參考圖2，處理器30處理由圖像捕獲裝置20捕獲的圖像。處理器30分析圖像和數(shù)據(jù)以確定是否有水被車輛10的車輪濺起。因?yàn)閿z像機(jī)優(yōu)選地固定在具有固定方位位置的車輛上，所以圖像中的車輪位置是固定的。因此，關(guān)注區(qū)是預(yù)定的并且在攝像機(jī)校準(zhǔn)時(shí)離線執(zhí)行。接著處理器可容易地將關(guān)注區(qū)在線局部化。處理器30可以是現(xiàn)有系統(tǒng)，諸如牽引力控制系統(tǒng)或其它系統(tǒng)的一部分，或可為專用于分析圖像捕獲裝置20中的數(shù)據(jù)的獨(dú)立處理器。

處理器30可以聯(lián)接至一個(gè)或多個(gè)輸出裝置，諸如控制器32，以便如果在關(guān)注區(qū)中發(fā)現(xiàn)水時(shí)啟動(dòng)或致動(dòng)控制動(dòng)作?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)對(duì)策來(lái)緩解水可能對(duì)車輛操作產(chǎn)生的影響。

控制器32可以是車輛子系統(tǒng)的部分或可以用于啟用車輛子系統(tǒng)來(lái)抵抗水的影響。例如，響應(yīng)于道路是潮濕的確定，控制器32可以啟用電氣或電動(dòng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)34或其中當(dāng)發(fā)生牽引力損耗時(shí)準(zhǔn)備好制動(dòng)策略的類似系統(tǒng)。除準(zhǔn)備好制動(dòng)策略之外，制動(dòng)系統(tǒng)可以自主地應(yīng)用駕駛員感知不到的少量制動(dòng)力以在一旦車輛進(jìn)水時(shí)便立即去除車輛制動(dòng)器中的水。去除積累在車輪和制動(dòng)器中的水維持了當(dāng)駕駛員手動(dòng)地進(jìn)行制動(dòng)時(shí)車輛制動(dòng)致動(dòng)器與車輪的制動(dòng)表面之間的期望摩擦系數(shù)。

控制器32可以控制牽引力控制系統(tǒng)36，當(dāng)路面上檢測(cè)到水時(shí)，所述牽引力控制系統(tǒng)36通過(guò)相應(yīng)車輪將動(dòng)力單獨(dú)地分配至每個(gè)相應(yīng)車輪以減小車輪滑轉(zhuǎn)。

控制器32可以控制巡航控制系統(tǒng)38，當(dāng)路面上檢測(cè)到水時(shí)，所述巡航控制系統(tǒng)38可停用巡航控制或限制巡航控制的激活。

控制器32可以控制駕駛員信息系統(tǒng)40以在涉及到車道上檢測(cè)到水時(shí)向車輛的駕駛員提供警告。由控制器32致動(dòng)的這種警告可以警示駕駛員正靠近路面上的水并且可以建議駕駛員將車速降低至有利于當(dāng)前環(huán)境狀況的速度，或控制器32可以致動(dòng)警告以維持車輛在跟隨車輛前面具有安全行駛距離。應(yīng)當(dāng)理解的是，如本文所述的控制器32可以包括控制個(gè)別功能或可以控制功能組合的一個(gè)或多個(gè)控制器。

控制器32可以進(jìn)一步控制自動(dòng)地打開和關(guān)閉空氣擋板42的致動(dòng)，用于防止水吸至車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)中。在這樣的狀況下，控制器32在檢測(cè)到車輛前面的路面上有水時(shí)自動(dòng)地致動(dòng)空氣擋板42的關(guān)閉，并且在確定路面上不再有水時(shí)可以重新打開空氣擋板。

控制器32可以進(jìn)一步控制無(wú)線通信裝置44的致動(dòng)以利用車輛間或車輛與基礎(chǔ)設(shè)施通信系統(tǒng)將潮濕路面狀況自主地傳送至其它車輛。

控制器可以針對(duì)自動(dòng)化特征的使用，進(jìn)一步向車輛的駕駛員提供潮濕路面信號(hào)警示，所述自動(dòng)化特征包括但不限于自適應(yīng)巡航控制、車道跟蹤、變道、規(guī)避/輔助轉(zhuǎn)向操控、自動(dòng)緊急制動(dòng)等。

本文所述的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于不需要激勵(lì)車輛或駕駛員來(lái)確定是否有水。即，現(xiàn)有技術(shù)需要車輛進(jìn)行相當(dāng)大的激勵(lì)以便進(jìn)行路面水檢測(cè)，激勵(lì)的方式無(wú)論是借助于制動(dòng)操控、增大加速度還是轉(zhuǎn)向操控均是可行的?；陧憫?yīng)(例如，車輪滑轉(zhuǎn)、橫擺)，此技術(shù)確定車輛當(dāng)前是否正在水上行駛。相比之下，本文所述的技術(shù)不需要駕駛員激勵(lì)來(lái)確定道路上的水。

圖4示出了用于檢測(cè)潮濕路面的方法的流程圖。在步驟50中，獲得與車輛的車輪并排的區(qū)域的圖像。分析圖像用于獲得其中可以分析場(chǎng)景中的各種特性來(lái)確定圖像中是否有水的場(chǎng)景信息。圖5示出了由安裝在車輛的側(cè)面的圖像捕獲裝置來(lái)捕獲的圖像?？梢蕴幚韴D像以便捕獲到俯視圖(即，俯視行駛道路)。由相應(yīng)的圖像捕獲裝置利用的鏡頭可以利用其中捕獲寬的視覺(例如，180度)的魚眼鏡頭。圖像處理還可以應(yīng)用于改變攝像機(jī)的方位使得如圖像中觀察到的方位指向下。例如，如果利用一個(gè)相應(yīng)側(cè)攝像機(jī)中的圖像，那么盡管圖像中的相應(yīng)位置并非攝像機(jī)方位的焦點(diǎn)，其仍可以用于產(chǎn)生虛擬方位，該虛擬方位使得場(chǎng)景呈現(xiàn)為就如同攝像機(jī)在直接向下看時(shí)捕獲車輪14、路面12和水19一樣。為了改變方位，可以結(jié)合捕獲的圖像使用虛擬攝像機(jī)模型使得利用虛擬方位來(lái)將圖像重新定向，使得產(chǎn)生虛擬圖像就如同攝像機(jī)重新定向并且面向不同方向(例如，直接面朝下)一樣。將圖像重新定向以產(chǎn)生虛擬圖像包括識(shí)別虛擬訪問且將虛擬圖像上的每個(gè)虛擬點(diǎn)映射至真實(shí)圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。如本文所使用的術(shù)語(yǔ)方位是指由攝像機(jī)坐標(biāo)以及攝像機(jī)z軸的定向界定的攝像機(jī)位置的攝像機(jī)視角(無(wú)論是真實(shí)攝像機(jī)還是虛擬攝像機(jī))。如本文所使用的術(shù)語(yǔ)虛擬攝像機(jī)是指除模擬攝像機(jī)方位之外還具有模擬攝像機(jī)模型參數(shù)和模擬成像表面的模擬攝像機(jī)。如由處理器執(zhí)行的攝像機(jī)建模在本文描述為使用虛擬攝像機(jī)建模獲得的是場(chǎng)景的合成圖像的虛擬圖像。

再次參考圖4，在步驟51中，根據(jù)真實(shí)圖像或虛擬圖像識(shí)別關(guān)注區(qū)。此技術(shù)將關(guān)注區(qū)局部化，所述關(guān)注區(qū)相對(duì)于如果有旁濺存在的預(yù)期存在分散的水的位置來(lái)識(shí)別相應(yīng)位置。對(duì)于旁濺引起的分散的水，關(guān)注區(qū)通常從車輪側(cè)面徑向地向外延伸。如圖5中所示，由49識(shí)別的示例性區(qū)域表示圖像中的關(guān)注區(qū)。

再次參考圖4，在步驟52中，將極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換應(yīng)用于圖像。極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將原始關(guān)注區(qū)圖像轉(zhuǎn)換為極化圖像。極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換利用呈現(xiàn)為二維坐標(biāo)系統(tǒng)的極坐標(biāo)系統(tǒng)，在所述二維坐標(biāo)系統(tǒng)中，通過(guò)相距參考點(diǎn)的距離和與相應(yīng)參考方向所成的角度來(lái)確定平面上的每一點(diǎn)。通常，參考點(diǎn)稱為極點(diǎn)，其在圖5中示出為元件60。參考方向通常稱為極軸。相距極點(diǎn)的距離在本文稱為半徑。利用半徑和角度將關(guān)注區(qū)內(nèi)的每一像素映射至極化圖像。

圖6示出了示例性極化圖像。y軸表示從極點(diǎn)至每個(gè)像素的半徑(R)。x軸表示相對(duì)于參考方向的角度度數(shù)。將原始圖像轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系統(tǒng)有助于將全部方向的水飛濺的線性移動(dòng)僅歸至豎直方向。這輔助簡(jiǎn)化用于識(shí)別圖像中的水的圖像分析。如圖6中所示，垂直條紋表示圖像中的水。

再次參考圖4，在步驟53中，對(duì)分散的水進(jìn)行分析以確定關(guān)注區(qū)中是否有水?？梢岳脼V波器(諸如索貝爾(Sobel)濾波器)執(zhí)行邊緣檢測(cè)。索貝爾濾波器對(duì)圖像進(jìn)行二維空間梯度測(cè)量。濾波器計(jì)算輸入灰階圖像中的每一點(diǎn)處的絕對(duì)梯度大小的近似值。在本文中，僅僅重點(diǎn)關(guān)注豎直方向上的梯度信息。通過(guò)將輸入圖像與某個(gè)掩模進(jìn)行卷積來(lái)計(jì)算梯度。掩模設(shè)計(jì)成對(duì)相對(duì)于像素柵格垂直地延長(zhǎng)的邊緣作出最大程度的響應(yīng)。即，索貝爾濾波器的作用是求取一階導(dǎo)數(shù)并且計(jì)算圖像中的像素強(qiáng)度差值。識(shí)別的邊緣輔助確定介于有水存在與沒有水存在之間的邊緣。邊緣檢測(cè)突顯捕獲的圖像內(nèi)的紋理的線性移動(dòng)。紋理是由其中存在飛濺的圖像中的許多不連續(xù)的短鉛垂線表示。相比之下，如果路面是干燥的或雪覆蓋的路面，那么干燥的或雪覆蓋的路面的紋理無(wú)線性移動(dòng)圖案。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不違背本發(fā)明的范圍的情況下，除了索貝爾濾波之外可以使用其它類型的濾波來(lái)識(shí)別圖像中的邊緣。

另外，將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換應(yīng)用于圖像使得任何水均被突顯并且更易于識(shí)別。圖7表示其中與沒有水64(利用像素值0表示為黑色)相比利用像素值1將水62表示為白色的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換。

再次參考圖4，在步驟54中，進(jìn)行相關(guān)性分析以通過(guò)利用灰度共現(xiàn)矩陣技術(shù)分析二進(jìn)制圖像內(nèi)的紋理。相關(guān)性分析集中于分析二進(jìn)制圖像中的豎直方向上的白色像素之間的相關(guān)性關(guān)系?；叶裙铂F(xiàn)矩陣通過(guò)計(jì)算圖像中發(fā)生豎直方向上的白色像素對(duì)的頻率將圖像的紋理特征化。統(tǒng)計(jì)測(cè)量包括但不限于從該共現(xiàn)矩陣提取的相關(guān)性程度。因此，如圖7中所示，具有旁濺的有水路面與無(wú)飛濺路面狀況相比示出了豎直方向上的白色像素之間的更強(qiáng)相關(guān)性。

圖8至10表示無(wú)飛濺狀況分析。圖8示出了在干燥路面上行駛時(shí)相對(duì)于車輪的路面的圖像捕獲。分析輪胎旁邊的區(qū)域49。

圖9示出了示例性極化圖像。將原始圖像轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系統(tǒng)將輔助統(tǒng)一水飛濺(如果存在)的線性移動(dòng)。

圖10示出了應(yīng)用于圖像的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，使得任何水均被突顯并且更易于識(shí)別。路面上存在的水將識(shí)別為經(jīng)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換的圖像中垂直延伸的白線。如圖10中所示，不存在鉛垂線，從而指示沒有水飛濺至空氣中。

圖11表示示例性相關(guān)性分析結(jié)果。此圖形示出了在將共現(xiàn)矩陣技術(shù)應(yīng)用于極化二進(jìn)制圖像之后從干燥和潮濕路面收集的樣本圖像。x軸表示圖像樣本數(shù)量，而y軸表示紋理相關(guān)性程度?；诩y理分析，針對(duì)飛濺和理想干燥路面示出紋理相關(guān)性程度。符號(hào)“o”表示飛濺，而符號(hào)“x”表示理想干燥路面。利用經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的分類器，特征空間中的樣本分布之間的間距(由閾值66表示)在飛濺與理想干燥路面之間具有明顯的區(qū)別。

再次參考圖4，在步驟55中，做出對(duì)相關(guān)性是否大于閾值的確定。如果確定相關(guān)性大于閾值，那么例程進(jìn)行至步驟56；否則，例程進(jìn)行至步驟57。

在步驟56中，響應(yīng)于確定相關(guān)性大于閾值，設(shè)置所標(biāo)記的潮濕路面指示符，指示關(guān)注區(qū)中有水。將信號(hào)傳送至控制器，其中可致動(dòng)如前面描述的各種車輛操作，其包括(但不限于)制動(dòng)控制、牽引力控制、速度控制、駕駛員警告、空氣擋板控制和車輛間通信。

如果在步驟55中確定關(guān)注區(qū)中沒有水，那么例程進(jìn)行至步驟57，其中可以利用其它另外的技術(shù)來(lái)驗(yàn)證是否有水。

雖然已詳細(xì)地描述了用于實(shí)行本發(fā)明的某些實(shí)施例，但是熟悉本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用于實(shí)踐如由隨附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)、濾波過(guò)程和實(shí)施例。