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        消防車行車安全


        消防車在執行任務過程中,車速快、行車環境復雜,易造成二次事故,保障其行車安全的技術研究意義重大。雙目立體視覺技術采用兩個攝像機從各自的位置同時采集同一目標物體的圖像,并通過采樣、量化以及數字圖像處理,提取出目標物體在三維場景下的準確位置坐標。雙目技術可實現對周圍車輛、行人以及各種運動目標的跟蹤定位,是消防車安全預警系統的關鍵技術之一。面向消防車行車安全,介紹雙目技術的三維場景重建原理,描述安全距離報警、路面狀況信息提取、路標及指示牌識別的系統功能,列舉雙目技術的抗干擾能力強、靈活度與準確度高、成本低等優勢。針對實際應用場景,分析特殊環境下的局限性、長距離測量精度的受限性、計算復雜度高及處理實時性低等待改進的技術要點,從而總結面向消防車行車安全的雙目技術演進方向。

      消防車行車安全
        消防車不同于一般車種,其作為搶險救援的交通工具,在緊急情況下發揮著重大作用。當火災發生時,消防車需在短的時間內將滅火劑、消防設備及消防人員送往所需地區。當出現重大交通事故需要救援,如有人被困在高層,天氣干旱民眾缺水等狀況發生時,也需要消防車施救。消防車在行駛過程中可能因為其他汽車的不規范駕駛、消防車司機的疲勞駕駛和視覺盲區而不能及時看到障礙物,無法采取正確措施來規避交通事故。緊急情況通常不可預料,出行時間、天氣、交通情況等都可能會增加消防車的行車風險。同時,城市人均車輛擁有量的增長帶來良莠不齊的駕駛員隊伍。當前消防車緊急出動途中,存在較多不避讓消防車的車輛,甚至還存在與消防車搶道的現象,不僅增加了消防車的行車風險,還失去了寶貴的救援時間。高速奔行的消防車發生交通事故的風險幾率直線上升。


        常見的交通事故是正面碰撞和追尾。為縮短消防車趕往滅火救援現場的時間,必須提高消防車的行駛速度,而高速行駛的消防車發生事故的概率會增大。為了保護消防車內人員的生命安全,提高汽車安全駕駛性的技術應運而生。比如,為減少側翻事故,消防車多采用獨立前懸及盤式制動器 ;為減少爆胎而采用輪胎爆裂保護系統 ;采用大視野前風擋玻璃以擴大視野范圍,減少盲區 ;應用在消防車上的智能轉向盤設計能夠讓駕駛員集中精力觀察路面環境變化,及時、準確地操控車輛 ;消防車多涂成紅色、橙色和黃色,方便公路上的車輛在較遠處就能看到消防車。雖然這些技術可以在一定程度上減少消防車交通事故,增大安全系數,但對于需要在任何時間、地點、天氣出行的消防車來說遠遠不夠,仍需要應用能增大消防車安全系數的技術,因此本文提出一種可以將雙目立體視覺技術應用在消防車上的消防車安全車距預警系統。


        消防車安全車距預警系統是在與周圍車輛或障礙物之間距離小于安全車距時,對駕駛員發出預警的自動報警裝置。這種系統的探測器一般安裝在消防車的各個關鍵部位,可以探測到接近消防車的人、車輛以及障礙物。它可以讓駕駛員預知將要面臨的危險,從而采取一定的措施避免危險,甚至可以在駕駛員來不及反應時自行判斷并采取優措施處理特殊險情,從而減少安全事故的發生,降低傷害,提高救援速度。雙目立體視覺技術在消防車中的應用為保障消防車安全指明了一個新的方向,產業化前景廣闊。本文將從雙目技術有關基本概念、重要特性及其在消防車領域的研究和應用作簡要討論。
      消防車行車安全

        1  雙目技術在消防車安全方面的應用


        1.1  計算機視覺的車距測量


        計算機視覺是利用計算機或具備計算能力的軟硬件設備模擬人眼視覺,對客觀世界的三維結構等信息進行感知、判斷及解釋的學科。計算機視覺的研究目的是通過數字圖像處理算法使得計算機具有從物體的二維圖像認知其三維結構相關信息的能力,包括目標物體的形狀、位置、姿態等。計算機視覺的研究內容廣泛,包括立體視覺、運動視覺、顏色視覺、主動視覺等。立體視覺是計算機視覺的一個重要分支,而基于兩幅圖像的雙目立體視覺是其中的研究熱點。雙目立體視覺通過直接模擬人類雙眼處理景物的方式,從兩個視點觀察同一景物,
      消防車行車安全

        即由不同位置的兩臺或一臺攝像機經過移動或旋轉拍攝同一幅場景,通過三角測量的原理計算出空間點在兩幅圖像像素間的視差,從而恢復目標物體的深度信息。


        車距的測量是實現消防車安全車距預警系統的關鍵。目前,對安全車距的測量方法包括超聲波測距,激光雷達測距,毫米波雷達測距,紅外線測距和視覺測距等。雙目視覺測距同以上提到的其他測距方式不同,它是一種被動測距方式,不用向物體發送任何指令,僅僅通過兩個或者多個攝像機對物體拍照,利用物體在不同攝像機上的成像差異獲得物體的幾何信息,從而推斷被測物體與汽車的距離,還可以得到各種交通指示和障礙物信息,節省了硬件開發成本。盡管目前獲取距離信息的方法和技術很多,但雙目立體視覺是計算機被動測距中重要的技術,它直接模擬了人類視覺處理的方式,可以在多種條件下靈活測量景物的立體信息,無論從視覺生理的角度還是在工程應用中都具有十分重要的意義
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