《智能网联汽车技术》项目3 传感器在智能网联汽车中的应用.pptxVIP

项目三 视觉传感器在智能网联汽车中的应用任务一视觉传感器的组成和种类任务二视觉传感器的功能和工作原理任务三视觉传感器的应用智能网联汽车技术王皓 任务一 视觉传感器的组成和种类视觉传感器又叫摄像头，主要由光源、镜头、图像传感器、模/数转换器、图像处理器、图像存储器等组成，如图3-1所示，其主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的原始图像。光、摄像机、图像处理器、标准的控制与通信接口等集成一体的视觉传感器称为一个智能图像采集与处理单元视觉传感器将计算机的灵活性、PLC的可靠性以及分布式网络技术结合在一起，构成机器视觉系统。 任务一 视觉传感器的组成和种类图3-1视觉传感器的组成 任务一 视觉传感器的组成和种类一、视觉传感器的组成与结构1.光源光源是一个物理学名词，世间万物有的发光，有的不发光。我们把能够自行发光且正在发光的物体叫作光源，如太阳、打开的电灯、燃烧的蜡烛等。2.镜头镜头是视觉传感器的关键部件，它的质量直接影响摄像头的各项指标。镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，眼睛是看不到任何物体的；同理，如果没有镜头，摄像头输出的图像就是白茫茫一片。 任务一 视觉传感器的组成和种类3.图像传感器图像传感器通常使用电荷耦合装置（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）技术将光转换为电信号。图像传感器的根本任务就是采集光源并将其转换为平衡噪声、灵敏度和动态范围的数字图像。图像是像素的集合，暗光产生较暗的像素，亮光产生较亮的像素。图像传感器能够确保摄像头具有正确的分辨率，分辨率越高，图像细节越清晰，测量准确度越高。4.模/数转换器模/数转换器即A/D转换器，是将模拟信号转换为电子信号的电子元件。例如，能够把输入的电压信号转换为输出的数字信号。5.图像处理器图像处理器是能够对图像进行分类、合成等操作的软件，经过取样和量化环节将图像变换为适合计算机处理的数字信息，再通过直方图、灰度图等显示。6.图像存储器图像存储是指在存储器中保存图形和影像的数字信息。数字图像文件可存储为映射图像、光栅图像或矢量图像等。 任务一 视觉传感器的组成和种类二、视觉传感器的特点（1）视觉图像的信息量极为丰富，尤其是彩色图像，不仅包含视野内物体的距离信息，还包含物体的颜色、纹理、深度和形状等信息，视觉传感器均能获取。（2）视觉传感器可在视野范围内同时实现道路检测、车辆检测、行人检测、交通标志检测、交通信号灯检测，信息获取面积大，多辆智能网联汽车同时工作时，不会出现相互干扰的现象。（3）视觉传感器获取的是实时的场景图像，该信息不依赖于先验知识，有较强的环境适应能力。（4）视觉传感器应用广泛，在智能网联汽车中可以实现前视、后视、侧视、内视、环视等。以前视为例，夜视、车道偏离预警、碰撞预警、交通标志识别等功能均要求视觉系统能够在各种天气、路况条件下清晰识别车道线、车辆、障碍物、交通标志等。 三、视觉传感器的类型车载视觉传感器常用的分类方式有按照芯片类型分类和按照镜头数目分类。1.按照芯片类型分类（1）电荷耦合器件（CCD）。CCD是一种用电荷量表示信号、用耦合方式传输信号的探测元件，如图3-3所示。它是一种特殊的半导体器件，上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫作一个像素。CCD的作用是将光线转换成电信号，是极其重要的部件，其性能直接影响摄像机的成像质量。CCD广泛应用于数码摄影、天文学等领域。 任务一 视觉传感器的组成和种类（2）互补金属氧化物半导体（CMOS）。互补金属氧化物半导体（CMOS）是一种大规模用于集成电路芯片制造的原料，其成品如图3-4所示。CCD和CMOS传感器是目前普遍采用的图像传感器，两者都利用光电二极管进行光电转换，通过芯片上的模/数转换器将图像转换成数字信号，主要差异是数字数据的传输方式不同。在CCD传感器中，每一行的每一个像素的电荷数据都会依次传送到下一个像素中，再经过传感器边缘的放大器放大输出。而在CMOS传感器中，当数据的传送距离较长时会产生噪声，因此要先放大信号，再整合各个像素的数据。在每个像素旁都接一个放大器及A/D转换电路，通过类似内存电路的方式输出数据。 任务一 视觉传感器的组成和种类2.按照镜头数目分类（1）单目摄像头。单目摄像头的优点是成本低廉；能够识别具体障碍物的种类，且识别准确。单目摄像头的缺点是其识别原理导致无法识别没有明显轮廓的障碍物；工作准确率与外部光线条件有关，并且受限于数据库；没有自主学习功能。 任务一 视觉传感器的组成和种类（2）双目摄像头。双目摄像头如图3-6所示。该类摄像头通过对两幅图像视差的计算，直接对前方景物（图像所拍摄到的范围）进行距离测量，而无须判断前方出现的是什么类型的障碍物。其原理是依靠两个平行布置的摄像头产生的视差，找到同一个物体所有的点，然后通过三角测距方式计算出摄像头与前方障碍物的距离