阅读说明：本技术 全视觉自适应车辆前照灯及其控制方法 (Full-vision self-adaptive vehicle headlamp and control method thereof ) 是由 蒋志达 吕国华 杨文攀 熊科 蒋润华 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种全视觉自适应车辆前照灯,包括外壳、横向转动装置、竖向转动装置、灯罩和控制模块,横向转动装置、竖向转动装置、灯罩和控制模块均设在外壳中,灯罩中设有远光照明模组、近光照明模组和摄像模块,摄像模块摄取路况信息,生成路况信号,并将路况信号发送给控制模块,控制模块根据路况信号生成控制信号,并将控制信号发送给横向转动装置和/或竖向转动装置,横向转动装置带动灯罩横向转动,竖向转动装置带动灯罩竖向转动。此外,本发明还公开了一种全视觉自适应车辆前照灯的控制方法。(The invention discloses a full-visual self-adaptive vehicle headlamp, which comprises a shell, a transverse rotating device, a vertical rotating device, a lampshade and a control module, wherein the transverse rotating device, the vertical rotating device, the lampshade and the control module are all arranged in the shell, a high beam illumination module, a low beam illumination module and a camera module are arranged in the lampshade, the camera module is used for shooting road condition information to generate road condition signals and sending the road condition signals to the control module, the control module is used for generating control signals according to the road condition signals and sending the control signals to the transverse rotating device and/or the vertical rotating device, the transverse rotating device drives the lampshade to transversely rotate, and the vertical rotating device drives the lampshade to vertically rotate. In addition, the invention also discloses a control method of the full-vision self-adaptive vehicle headlamp.)

全视觉自适应车辆前照灯及其控制方法

技术领域

本发明属于道路汽车、铁路机车或动车组前照灯照明技术领域，具体涉及一种全视觉自适应车辆前照灯，此外，还涉及其一种全视觉自适应车辆前照灯的控制方法。

背景技术

目前，车辆(如汽车、机车、动车组)照明系统在经历着重要变革，不仅HID和LED光源得到了广泛的应用，而且照明系统也日益智能化，例如前照灯甚至可以转化驾驶者所需要的角度，以便驾驶者看到偏僻的角落。

奥迪(Audi)公司的自适应前照灯系统AFS(Adaptive Front-lighting System)已使用在Audi A8豪华汽车和其它一些汽车上，它们在汽车开始拐弯前就可以照射到周围的拐角；该系统在驾驶者转弯和曲线路段行驶时起到重要的作用，前照灯会自动改变光束宽度、角度和范围；汽车上装配了GPS导航系统，系统的安全性能也非常高；当汽车在直径为190米拐弯时，传统的近光灯可以提供的照明范围仅有30米，而该系统可以达到55米。

戴姆勒-克莱斯勒(DaimlerChrysler)公司采用HID照明技术的主动照明系统也已经广泛地使用于Mercedes汽车上；它采用独立的微处理控制器，通过处理来自汽车转向角和速度传感器的即时信息，控制电机旋转对应的前照灯。

汽车零配件生产商法雷奥(Valeo)公司也在研究类似于戴姆勒-克莱斯勒(DaimlerChrysler)公司的照明系统，称之为“Bending Light”，它采用机械化的前灯，旋转的角度由转向角、轮速传感器和GPS系统的输入信息确定。

铁路部门也开始在机车或动车组上试用带转向控制功能的前照灯，目的是解决铁路轨道存在的坡度和拐弯半径引起的车灯不能自动调整垂直方向角度和转弯方向拐角问题，以减少行车时产生的照明盲区。

如上所述的汽车照明系统采用了独立的微处理控制器ECU、转向角和速度传感器等技术，同时还利用了资源庞大的GPS导航系统，它的不足之处是使本身独立运行的前照灯变成了一个分散的照明系统，车辆内部需安装转向角和速度传感器，外部依赖庞大的GPS导航系统，一旦一个零部件发生故障，照明系统也随之失效。此外，由于铁路机车、动车组的速度运行在120-350公里/小时的区间内，带转向控制功能的前照灯只能解决垂直方向角度和转弯方向拐角问题，因此，不足之处是车辆运行在高速区间内司乘人员尚需手动操作控制远近光的开闭。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种全视觉自适应车辆前照灯。

根据本发明的一个方面，提供了一种全视觉自适应车辆前照灯，包括外壳、横向转动装置、竖向转动装置、灯罩和控制模块，横向转动装置、竖向转动装置、灯罩和控制模块均设在外壳中，灯罩中设有远光照明模组、近光照明模组和摄像模块，摄像模块摄取路况信息，生成路况信号，并将路况信号发送给控制模块，控制模块根据路况信号生成控制信号，并将控制信号发送给横向转动装置和/或竖向转动装置，横向转动装置带动灯罩横向转动，竖向转动装置带动灯罩竖向转动。

在一些实施方式中，远光照明模组中设有多个远光灯源，近光照明模组中设有多个近光灯源，控制模块还根据路况信号，生成灯源控制信号，控制模块通过灯源控制信号控制远光灯源和/或近光灯源点亮或者熄灭。

在一些实施方式中，控制模块包括超速全时仿视网膜视觉处理单元、中央处理单元和控制单元，摄像模块将路况信号发送给超速全时仿视网膜视觉处理单元，超速全时仿视网膜视觉处理单元将收到的路况信号进行处理，并发送给中央处理单元，中央处理单元根据处理后的路况信号，生成处理信号并发送给控制单元，控制单元生成控制信号，并将控制信号发送给横向转动装置和/或竖向转动装置，另外，控制单元还生成灯源控制信号，并发送给远光灯源和/或近光灯源。

在一些实施方式中，竖向转动装置包括竖向安装底座、竖向电机、第一小齿轮和第一大齿轮，灯罩与竖向安装底座转动连接，竖向安装底座设在外壳内，竖向电机设在竖向安装底座上，第一小齿轮设在竖向电机的输出轴上，第一大齿轮竖直设在灯罩的背面上，竖向电机通过第一小齿轮和第一大齿轮带动灯罩竖向转动。

在一些实施方式中，横向转动装置包括横向安装底座、横向电机、第二小齿轮和第二大齿轮，灯罩中设有灯壳，远光照明模组、近光照明模组和摄像模块均设在灯壳中，灯壳通过竖向轴与灯罩转动连接，横向安装底座设在灯罩下方，横向电机设在横向安装底座上，第二小齿轮与横向电机的输出轴同轴连接，第二大齿轮与灯壳相连，横向电机带动灯壳横向转动。

在一些实施方式中，还包括透明灯盖，透明灯盖盖合在灯壳上，远光照明模组和近光照明模组发出的光均照向透明灯盖。

在一些实施方式中，还包括面罩，面罩设在外壳上，面罩用于盖合外壳。

根据本发明的另一个方面，提供了一种全视觉自适应车辆前照灯的控制方法：包括以下步骤：

(1).将上述的全视觉自适应车辆前照灯安装在车头上；

(2).车辆行驶时，摄像模块摄取路况信息，生成路况信号，摄像模块将路况信号发送给超速全时仿视网膜视觉处理单元，超速全时仿视网膜视觉处理单元将收到的路况信号进行处理，并发送给中央处理单元；

(3).中央处理单元根据处理后的路况信号，生成处理信号，并将处理信号发送给控制单元，控制单元生成控制信号，并将控制信号发送给横向电机和/或竖向电机，另外，控制单元还生成灯源控制信号，并发送给远光灯源和/或近光灯源。

(4).当横向电机启动时，带动灯壳横向转动，灯壳带动远光照明模组、近光照明模组和摄像模块转动；当竖向电机启动时，带动灯罩转动，灯罩带动灯壳转动。

本发明的全视觉自适应车辆前照灯，可以达到以下效果：首先，在车辆内部无需安装转向角和速度传感器，也无需安装GPS导航系统定位车辆位置和其它车辆行驶状态，更无需人工操作远近光开关；而是将摄像模块、远光照明模组、近光照明模组、超速全时仿视网膜视觉处理单元、中央处理单元、控制单元、等核心部件均安装在外壳内，与背景技术所述的照明系统相比，本发明的全视觉自适应车辆前照灯易使用、易维护、易替换。

其次，前照灯采取机器视觉仿生机理方式提升照明系统智能化，不是采用传统图像识别的编码、分析、解码技术来重构目标场景图像，而是采用超速全时仿视网膜视觉处理单元为核心的视觉信息处理技术，以摄像模块为前端设备摄取动态路况和光线强度的视觉信息，仿视网膜视觉处理单元以神经脉冲阵列方式进行编码、分析、解码、重构视觉图像，实现超速全时的类人眼视网膜视觉成像，仿真驾驶者大脑并自动分析、比较、判断，使控制单元自动调节灯壳垂直方向角度、灯罩转弯方向拐角；远光照明模组、近光照明模组自动控制远近光开闭。上述的“超速”，是指经仿视网膜视觉处理单元编码、分析、解码、重构的视频帧率可达到40000帧/秒、图像分辨率为400*250像素；上述的“全时”，是指目标场景的任意时刻。

本发明控制方法的实现，可以达到如下效果：一是，灯壳垂直方向角度、灯罩转弯方向拐角自动跟随道路实况调整至合适角度，远近光自动跟随道路光线强度选择开闭远近光，为司乘人员提供了最佳的道路照明，减少了行车时产生的照明盲区，减轻了视觉疲劳，达到安全和舒适驾驶的目的；二是，减少司乘人员的人工操作和大脑思考时间，减轻了行车疲劳强度，解决道路驾驶存在的隐患，降低道路交通事故的发生几率。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的全视觉自适应车辆前照灯的结构示意图；

图2为图1所示全视觉自适应车辆前照灯中横向转动装置、灯壳等的结构示意图；

图3为图1所示全视觉自适应车辆前照灯的***结构示意图；

图4为本发明一种实施方式的全视觉自适应车辆前照灯的控制方法的原理图。

图中：1-外壳；2-横向转动装置；21-横向安装底座；22-横向电机；23-第二小齿轮；24-第二大齿轮；3-竖向转动装置；31-竖向安装底座；32-竖向电机；33-第一小齿轮；34-第二大齿轮；4-灯罩；41-远光照明模组；42-近光照明模组；43-摄像模块；44-灯壳；5-控制模块；51-超速全时仿视网膜视觉处理单元；52-中央处理单元；53-控制单元；6-透明灯盖；7-面罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1～图3示意性的显示了本发明一种实施方式的全视觉自适应车辆前照灯的结构。

图4示意性的显示了本发明一种实施方式的全视觉自适应车辆前照灯的控制方法的原理。

如图1～图3所示，一种全视觉自适应车辆前照灯，包括外壳1、横向转动装置2、竖向转动装置3、灯罩4和控制模块5。此外，该全视觉自适应车辆前照灯还包括灯盖6和面罩7。

如图1～图3所示，在本实施例中，横向转动装置2、竖向转动装置3、灯罩4和控制模块5均安装在外壳1中，灯罩4中可以安装远光照明模组41、近光照明模组42和摄像模块43，摄像模块43可以摄取路况信息，生成路况信号，并将路况信号发送给控制模块5，控制模块5根据路况信号生成控制信号，并将控制信号发送给横向转动装置2和/或竖向转动装置3，横向转动装置2带动灯罩4中的远光照明模组41、近光照明模组42和摄像模块43横向转动，竖向转动装置3带动灯罩4竖向转动。

在本实施例中，远光照明模组41可以包括多个远光灯源，多个远光灯源汇集在一起成为远光照明模组41，近光照明模组42可以包括多个近光灯源，多个近光灯源汇集在一起成为近光照明模组42，控制模块5还可以根据路况信号，生成灯源控制信号，控制模块5通过灯源控制信号控制远光灯源点亮或者熄灭或者，也可以控制近光灯源点亮或者熄灭，通过控制远光灯源点亮或者熄灭的数量，以及控制近光灯源点亮或者熄灭的数量，最终控制照明的亮度和照明的范围。

在本实施例中，如图4所示，控制模块5包括超速全时仿视网膜视觉处理单元51、中央处理单元52和控制单元53，具体如下：在本实施例中，摄像模块43优选为CCD高清摄像镜头，CCD高清摄像镜头摄取外部道路实时动态路况和光线强度的视觉信息，实时动态路况可以包括但不限于：如行车速度、车道数和每车道宽度、路面与路基宽度、曲线半径、纵坡度及桥梁净空及其它行驶车辆状态，并将道路实时动态路况和光线强度的视觉信息输入至超速全时仿视网膜视觉处理单元。

接上，超速全时仿视网膜视觉处理单元以仿生机理方式将上述的视觉信息脉冲阵列化并进行编码、分析、解码及重构任意时刻目标场景图像，然后传输到中央处理单元52。

接上，中央处理单元52将来自超速全时仿视网膜视觉处理单元中的前后任意时刻的图像进行分析、比较，然后判断是否调整灯壳44垂直方向角度、灯罩4转弯方向拐角、远光照明模组41、近光照明模组42的远近光选择、远光照明模组41中远光光源数量选择和近光照明模组42中近光光源数量选择，并将信号传输到控制单元53。

控制单元53接收上述信号后，控制竖向转动装置3、横向转动装置2、远光照明模组41以及近光照明模组42执行相应的动作。

在本实施例中，如图3所示，竖向转动装置3包括竖向安装底座31、竖向电机32、第一小齿轮33和第一大齿轮34，灯罩4与竖向安装底座31转动连接，具体为竖向安装底座31上设有两个立柱，灯罩4的左右两端分别转动连接在两个立柱上，竖向安装底座31安装在外壳1内，竖向电机32安装在竖向安装底座31上，第一小齿轮33可以安装在竖向电机32的输出轴上，第一大齿轮34竖直设在灯罩4的背面上，竖向电机32启动时，可以带动第一小齿轮33转动，第一小齿轮33带动第一大齿轮34转动，第一大齿轮34带动灯罩4竖向转动，转动轴为水平方向。

在本实施例中，横向转动装置2包括横向安装底座21、横向电机22、第二小齿轮23和第二大齿轮24，灯罩4中安装有灯壳44，远光照明模组41、近光照明模组42和摄像模块43均可以安装在灯壳44中，灯壳44通过竖向轴与灯罩4转动连接，横向安装底座21位于灯罩4的下方，横向电机22设在横向安装底座21上，第二小齿轮23与横向电机22的输出轴同轴连接，第二大齿轮24与灯壳44相连，横向电机22启动时，可以带动第二小齿轮23转动，第二小齿轮23带动第二大齿轮24，第二大齿轮24带动灯壳44横向转动。

在本实施例中，透明灯盖6盖合在灯壳44上，远光照明模组41和近光照明模组42发出的光均照向透明灯盖6。

在本实施例中，面罩7安装在外壳1的前端，面罩7可以盖合外壳1。

下面以其中几个实例对本发明的全视觉自适应车辆前照灯的工作方式进行详细说明：

1.车辆驶入到高速路时，高清摄像镜头摄取高速路的实时动态路况和光线强度的视觉信息，并将道路实时动态路况和光线强度的视觉信息输入至超速全时仿视网膜视觉处理单元，超速全时仿视网膜视觉处理单元以仿生机理方式将上述的视觉信息脉冲阵列化并进行编码、分析、解码及重构任意时刻高速路场景图像，然后传输到中央处理单元52，中央处理单元52将来自超速全时仿视网膜视觉处理单元51中的前后任意时刻的图像进行分析、比较，然后判断是否调整灯壳44垂直方向角度、灯罩4转弯方向拐角、远光照明模组41、近光照明模组42的远近光选择、远光照明模组41中远光光源数量选择和近光照明模组42中近光光源数量选择，并将信号传输到控制单元53，控制单元53接收上述信号后，控制竖向电机32以及横向电机22启动，同时开启远光灯模组41，控制竖向电机32以及横向电机22带动远光灯模组41照射在路中间，当高速路段上有较多行车道时，可以控制单元53控制远光灯模组41中的远光灯源基本全部启动，达到最亮或者较亮效果。

2.车辆驶入到坑洼路段时，高清摄像镜头摄取坑洼路的实时动态路况和光线强度的视觉信息，并将道路实时动态路况和光线强度的视觉信息输入至超速全时仿视网膜视觉处理单元51，超速全时仿视网膜视觉处理单元51以仿生机理方式将上述的视觉信息脉冲阵列化并进行编码、分析、解码及重构任意时刻坑洼路段场景图像，然后传输到中央处理单元52，中央处理单元52将来自超速全时仿视网膜视觉处理单元51中的前后任意时刻的图像进行分析、比较，然后判断是否调整灯壳44垂直方向角度、灯罩4转弯方向拐角、远光照明模组41、近光照明模组42的远近光选择、远光照明模组41中远光光源数量选择和近光照明模组42中近光光源数量选择，并将信号传输到控制单元53，控制单元53接收上述信号后，控制竖向电机32以及横向电机22启动，同时开启近光灯模组42，控制竖向电机32以及横向电机22带动近光灯模组42照射在坑洼路的凹坑中，当坑洼路段的两边有行人时，可以控制单元53控制近光灯模组42照中的近光灯灯源基本全部启动。

因此，本发明的全视觉自适应车辆前照灯可以根据路况实时控制。

根据本发明的另一个方面，提供了一种全视觉自适应车辆前照灯的控制方法：包括以下步骤：

(1).将全视觉自适应车辆前照灯安装在车头上；

(2).车辆行驶时，摄像模块43摄取路况信息，生成路况信号，摄像模块43将路况信号发送给超速全时仿视网膜视觉处理单元51，超速全时仿视网膜视觉处理单元51将收到的路况信号进行处理，并发送给中央处理单元52；

(3).中央处理单元52根据处理后的路况信号，生成处理信号，并将处理信号发给控制单元53，控制单元53生成控制信号，并将控制信号发送给横向电机22和/或竖向电机32，另外，控制单元53还生成灯源控制信号，并发送给远光灯源和/或近光灯源。

(4).当横向电机22启动时，带动灯壳44横向转动，灯壳44带动远光照明模组41、近光照明模组42和摄像模块43转动；当竖向电机32启动时，最终带动灯罩4转动，灯罩4可以带动灯壳44转动。

本发明的全视觉自适应车辆前照灯，可以达到以下效果：首先，在车辆内部无需安装转向角和速度传感器，也无需安装GPS导航系统定位车辆位置和其它车辆行驶状态，更无需人工操作远近光开关；而是将摄像模块43、远光照明模组41、近光照明模组42、超速全时仿视网膜视觉处理单元51、中央处理单元52、控制单元53、等核心部件均安装在外壳1内，与背景技术所述的照明系统相比，本发明的全视觉自适应车辆前照灯易使用、易维护、易替换。

其次，前照灯采取机器视觉仿生机理方式提升照明系统智能化，不是采用传统图像识别的编码、分析、解码技术来重构目标场景图像，而是采用超速全时仿视网膜视觉处理单元为核心的视觉信息处理技术，以摄像模块43为前端设备摄取动态路况和光线强度的视觉信息，仿视网膜视觉处理单元以神经脉冲阵列方式进行编码、分析、解码、重构视觉图像，实现超速全时的类人眼视网膜视觉成像，仿真驾驶者大脑并自动分析、比较、判断，从而使控制单元53自动调节灯壳44垂直方向角度、灯罩4转弯方向拐角；远光照明模组41、近光照明模组42自动控制远近光开闭。所谓的“超速”，是指经仿视网膜视觉处理单元编码、分析、解码、重构的视频帧率可达到40000帧/秒、图像分辨率为400*250像素；所谓的“全时”，是指目标场景的任意时刻。

本发明控制方法的实现，可以达到如下效果：一是，灯壳44垂直方向角度、灯罩4转弯方向拐角自动跟随道路实况调整至合适角度，远近光自动跟随道路光线强度选择开闭远近光，为司乘人员提供了最佳的道路照明，减少了行车时产生的照明盲区，减轻了视觉疲劳，达到安全和舒适驾驶的目的；二是，减少司乘人员的人工操作和大脑思考时间，减轻了行车疲劳强度，解决道路驾驶存在的隐患，降低道路交通事故的发生几率。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。