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用于辅助驾驶的汽车红外系统研究
| 论文题名： | 用于辅助驾驶的汽车红外系统研究 |
| 关键词： | 汽车高级辅助驾驶系统;车载红外系统;光学设计;障碍物识别;照明模块;成像模块 |
| 摘要： | 汽车高级辅助驾驶系统（Advanceddrivingassistancesystem，ADAS）的最终目的是实现无人驾驶技术，要完全实现无人驾驶需要在ADAS的多个领域取得突破。ADAS中的一个关键技术是车辆自动识别周边环境，车载摄像头提供了大量的周边环境信息，文献中有多种算法识别车载摄像头拍摄的物体，但拍摄图像的质量受到道路照明的限制，现有的道路照明状况影响了识别的准确率。 车载红外系统能够改善照明状况，帮助车辆和驾驶员识别障碍物，弥补传统车灯的不足。国内外在汽车红外系统方面开展了一些研究工作，但缺乏根据车辆自主识别障碍物的要求来设计红外系统的文献。为了解决该问题，本文根据ADAS的要求进行研究，设计了用于ADAS技术的红外照明模块和成像模块。 由于现阶段车辆中使用的障碍物识别算法与人类的识别判断机制有明显差异，本文通过实验研究，拍摄在不同光强分布下的道路障碍物，得出适合图像识别算法的照明光强分布要求，在公开发表的文献中未见类似的研究工作报道。 在上述基础上，本文设计了红外照明模块，使用微分方程计算出自由曲面反射器的初始参数，利用三维建模软件SolidWorks构造出自由曲面面型，在ZEMAX中进行光线追迹并优化，结合反馈修正法调整自由曲面得到最终的结构，仿真结果表明照明模块达到了设计要求。 在现有的车载摄像模块设计过程中，对车辆自动识别障碍物的要求考虑不够充分，图像的畸变较为严重，进而引起车辆误判障碍物，特别是用双目视差法计算物体距离时存在较大误差。为了解决该问题，本文设计了摄像模块，计算出系统的焦距、视场角等相关参数，选取合适的初始结构，通过优化降低了畸变、热差等，对所设计结构完成了公差分析。该摄像模块对可见光和近红外波段都能成像。 本文使用810nm近红外光，不仅降低了透镜的成本，还避免了与现有的道路和车辆照明标准相冲突；各个照明模块使用相同的LED、反射面、复眼透镜，各个模块的灯罩是不同的透镜，有助于生产和维护。 本文从红外照明模块和成像模块光学设计的角度研究车辆自主识别障碍物的准确率，未见相关文献报道。本文的研究成果有助于提高车辆的技术水平，相关的研究成果发表了两篇论文、申报了发明专利。 |
| 作者： | 刘杰 |
| 专业： | 光电信息科学与工程 |
| 导师： | 朱向冰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽师范大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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