《智能汽车传感器技术》项目四

智能汽车传感器技术目录绪论超声波雷达技术项目1毫米波雷达技术项目2激光雷达技术项目3视觉传感器技术项目4组合导航技术项目5多传感器融合技术项目6项目4

视觉传感器技术03项目导读视觉传感器可将环境图像转换为电信号。就像人能通过眼睛感知外界环境一样，车辆也能通过视觉传感器感知外界环境。视觉传感器能够利用光学系统和图像处理工具来模拟生物视觉，从而实时捕捉和处理车辆周围环境的二维或三维信息，并对其进行识别和分类，然后做出相应的决策。视觉传感器涉及多种技术，包括图像处理技术、机械工程技术、控制技术、光学成像技术、传感器技术、计算机技术、模拟和数字视频技术等。理论上，车辆只需要安装视觉传感器就能完全识别和处理车辆行驶过程中遇到的各类情况，但是目前视觉传感器的识别能力仍不及人眼。随着技术的进步，视觉传感器的性能将不断提升，视觉传感器的作用也将越来越重要。项目导读本项目主要介绍视觉传感器的基本知识、常见故障及其检修方法。知识目标：学习目标了解生物视觉和机器视觉的特点掌握视觉传感器的特点、分类及组成了解视觉传感器的应用熟悉视觉传感器的工作原理及技术参数掌握视觉传感器的常见故障及其检修方法能熟练使用视觉传感器的拆装工具能拆装视觉传感器能检修视觉传感器的常见故障技能目标：素质目标培育崇尚技艺、求实创新、乐于奉献的职业品质树立爱岗敬业、忠于职守的职业精神项目导航任务4.1认识视觉传感器任务4.2检修视觉传感器任务4.1

认识视觉传感器任务引入小刘在车展上看到了一辆安装了多个视觉传感器的理想L9增程式电动汽车（简称理想L9），如图所示。点击跳过情境任务引入理想L9共安装了6个800万像素的视觉传感器和5个200万像素的视觉传感器，可识别加塞车辆、事故车辆、施工障碍等；可实现自主超车、自主出入匝道等功能；能形成360°全景影像；可实时查看4个轮毂周边的影像，避免路牙或其他障碍物刮伤轮毂及车身。点击跳过情境任务引入另外，理想L9还设有哨兵模式，可通过车身的11个视觉传感器，精准识别并记录车辆剐蹭、开门剐蹭等驻车事故。点击跳过情境任务引入理想L9的哨兵模式是如何精准识别车辆剐蹭、开门剐蹭等驻车事故的？问题：4.1.1生物视觉和机器视觉视觉是一种对外界环境的感知方法，可通过对外界环境的成像，得到大量包含环境信息的图像，再经过分析处理，即可实现对外界环境的理解和识别。作为最直接的感知方式，视觉感知可使我们在不实际接触物体的情况下获取大量关于物体的信息。对人类来说，至少有80%以上的外界信息，是通过视觉感知获取的。4.1.1生物视觉和机器视觉1．生物视觉以人的视觉系统为例，其主要由视网膜、视神经和大脑视觉皮层组成。视网膜的视锥细胞和视杆细胞可捕捉外界环境反射的光。视神经感受到亮度信号后会形成神经脉冲。大脑皮层中的视觉中枢接收到神经脉冲后，形成我们所看到的图像。4.1.1生物视觉和机器视觉生物视觉系统是一个功能强大、结构复杂的智能信息系统，它不仅能够看到物体，还能对物体进行识别和分类。生活中常见的物体可分为3万～5万个类别，面对如此繁多复杂的物体种类，人类不仅可以在极短的时间内完成对物体的视觉识别，还可在各种不同条件下实现稳定的分析和分类。4.1.1生物视觉和机器视觉生物视觉是一种高级智能感知系统，能够运用逻辑分析和推理能力去识别变化中的目标。但是容易受到心理活动的误导，出现视错觉现象。4.1.1生物视觉和机器视觉机器视觉是利用光学元件进行非接触性感知的，可自动获取外界环境的图像信息。2．机器视觉机器视觉系统通过图像采集装置将捕捉到的目标转换为图像信息，并传输给图像处理系统。图像处理系统将图像信息转换为数字信号，并根据图像的像素分布、亮度、颜色等特征，对这些数字信号进行各种运算，以提取目标的特征；在进行相应的判断后，图像处理系统可根据判断的结果来控制现场设备的动作。4.1.1生物视觉和机器视觉机器视觉具有精度高、可重复、识别速度快、客观性强等特点。（1）精度高生物视觉由于受到天然物理条件的限制，在识别物体的精确性上略有不足。机器视觉可通过提高机器的硬件性能来提高分辨率和对物体的识别精度。（2）可重复生物视觉在多次重复检测时易因疲劳而出现错误。机器视觉能够以相同的方法进行多次检测，且不易出现错误。4.1.1生物视觉和机器视觉（3）识别速度快生物视觉会因视觉暂留现象而无法识别快速运动的目标，且识别速度较慢机器视觉可通过提高图像处理系统的处理速度来提高对物体的识别速度。（4）客观性强生物视觉具有主观性，对物体的识别会受心理活动的影响。机器视觉较为客观。4.1.1生物视觉和机器视觉机器视觉已广泛应用于人类生产生活的各个方面。例如，在规模化工业生产过程中，使用机器视觉可大幅提高生产效率及生产的自动化程度；在不适合人工作业的危险环境中，也常用机器视觉代替生物视觉进行工作。生物视觉和机器视觉的性能比较如表所示。视觉类型生物视觉机器视觉适应性强弱工作时间不可长时间工作可24小时连续工作智能化程度高低颜色识别能力强受硬件约束生物视觉和机器视觉的性能比较4.1.1生物视觉和机器视觉（续表）灰度识别能力弱强空间分辨率低高时间分辨率低高可靠性弱强感光范围小大观测精度低高4.1.2视觉传感器的特点视觉传感器是能够利用光学元件和成像装置，将障碍物的光学图像转换为电信号的传感器，其外观如图所示。视觉传感器是机器视觉系统的输入设备，可对障碍物图像信息进行采集并将其转换为电信号，再提取障碍物的面积、长度、位置等特征量，最后输出数据及判断结果。目前，视觉传感器已成为ADAS中必不可少的传感器之一。

视觉传感器的外观4.1.2视觉传感器的特点1．视觉传感器的优点（1）可对目标进行识别和分类视觉传感器在视野范围内可同时实现车辆检测、行人检测、交通标志检测、交通信号灯检测、道路检测等功能。视觉传感器和人工智能相结合，可实现对车辆、行人、交通标志等的识别和分类，而其他雷达仅可检测是否有障碍物，且无法精准识别障碍物的大小和类别。4.1.2视觉传感器的特点（2）可感知二维信息视觉传感器可生成视野范围内障碍物的彩色图像，获取障碍物的位置、颜色、形状、纹理、深度等信息。相较于其他雷达，视觉传感器的一个独特优势就是它能感知二维信息，如交通标志、交通信号灯等。4.1.2视觉传感器的特点（3）可探测横向移动的目标视觉传感器对横向移动目标的探测能力较强，可识别和追踪横穿十字路口的行人及车辆。（4）成本低车辆上多种ADAS都需要视觉传感器的参与，如车道偏离预警、前向碰撞预警、车道保持辅助、行人碰撞预警、交通标志识别、驾驶员注意力监测、盲区监测等系统。视觉传感器技术较为成熟，成本较低，单价仅为数百元。（5）应用广泛视觉传感器测距和测速能力相对较差。视觉传感器是利用物体对光线的反射来成像的，成像效果依赖环境中的光照条件。因此，在强光、黑暗等环境下，视觉传感器的探测性能会受到影响。另外，在大雨、大雪、大雾等恶劣天气中，视觉传感器的性能也会显著下降。4.1.2视觉传感器的特点2．视觉传感器的缺点（1）受天气、光照影响大（2）测距、测速能力差4.1.3视觉传感器的分类1．按安装位置分类用于前向驾驶辅助系统，一般安装在车辆的前挡风玻璃及内后视镜处。前视视觉传感器视场角一般在45°左右，可识别车辆前方的道路、车辆、行人、交通标志等，是ADAS的核心视觉传感器。（1）前视视觉传感器4.1.3视觉传感器的分类根据安装位置的不同可发挥前视或后视作用，一般安装在车辆两侧，主要用于变道碰撞预警系统和盲区监测系统。（2）侧视视觉传感器用于前视的侧视视觉传感器可监测并入当前车道的车辆。用于后视的侧视视觉传感器可监测车辆两侧后方的视野盲区。4.1.3视觉传感器的分类一般安装在车辆尾部或后挡风玻璃上，主要用于捕捉车辆后方的图像，以帮助驾驶员完成泊车。（3）后视视觉传感器4.1.3视觉传感器的分类一般由安装在车辆前方、车辆左右两侧和车辆后方的4个视觉传感器组成，且通常都朝向地面安装，可为车辆提供360°全景影像，主要用于识别停车通道标识、道路情况、周围车辆状况等。（4）环视视觉传感器4.1.3视觉传感器的分类环视视觉传感器的镜头一般为鱼眼镜头，可获得较大的视野，但图像的畸变较为严重。环视视觉传感器的成像效果如图所示。环视视觉传感器的成像效果4.1.3视觉传感器的分类一般安装在转向盘、内后视镜、A柱内侧、组合仪表等位置，主要用于驾驶员监控系统，可进行驾驶员疲劳监测、驾驶员注意力监测、手势识别、人脸识别等，也可监测车辆内乘客的情况。（5）内视视觉传感器1）单目视觉传感器4.1.3视觉传感器的分类2．按镜头数量和布置方式分类单目视觉传感器仅使用一组镜头和感光元件来获取外界环境信息，可先通过图像匹配的方式来识别障碍物，再根据图像中障碍物的形状、位置等信息对障碍物的距离进行估算。4.1.3视觉传感器的分类单目视觉传感器发展较早，相关算法已较为成熟，成本较低。但是单目视觉传感器受限于镜头数目，存在两个缺陷。(1)大视野和长焦距无法兼具视觉传感器的视野取决于镜头。长焦距镜头能看清楚远处的物体，但视野较小；短焦距镜头视野大，却无法看清楚远处的物体。单目视觉传感器由于只有一个镜头，因此无法兼具较大的视野和较长的焦距。(2)精度较低单目视觉传感器在识别远距离物体时，精度较低，不适用于对识别或测距精度要求较高的场景。2）多目视觉传感器4.1.3视觉传感器的分类2．按镜头数量和布置方式分类多目视觉传感器是使用两组及以上镜头和感光元件来获取外界环境信息的视觉传感器。常用的多目视觉传感器主要有双目视觉传感器和三目视觉传感器两种。4.1.3视觉传感器的分类双目视觉传感器利用同一时刻不同镜头之间的视差来实现测距和障碍物识别的。当相近的两个镜头拍摄同一障碍物时，可得到该障碍物分别在两个镜头中的像素偏移量。利用像素偏移量、视觉传感器焦距、两镜头间的实际距离等信息，可计算得到障碍物与视觉传感器之间的距离。优点与单目视觉传感器不同，双目视觉传感器是先对障碍物进行测距，再对障碍物进行识别的，因此识别率较高。双目视觉传感器直接利用视差来计算距离，因此精度较高。缺点成本较高，且成像时的计算量较大。4.1.3视觉传感器的分类4.1.3视觉传感器的分类三目视觉传感器通常采用3个不同焦距的镜头，分别为小视野镜头（28°视场角）、主视野镜头（52°视场角）和大视野镜头（150°视场角），如图所示。三目视觉传感器三目视觉传感器4.1.3视觉传感器的分类小视野镜头主要用于检测车道边线、交通信号灯等主视野镜头大视野镜头主要用于检测车辆行驶车道的道路状况主要用于检测平行车道的道路状况、行人和非机动车的运动状况等。4.1.3视觉传感器的分类一分钟了解夜视仪技术的基本原理知识加油站4.1.3视觉传感器的分类夜视仪是视觉传感器的一个特殊分支，它消除了光照不足条件下普通视觉传感器成像效果不佳的缺点，常应用于车辆的红外夜视系统。知识加油站主动夜视系统设有红外光源（如红外灯、近红外激光器等），会主动发出红外光来照射障碍物，并用低照度摄像机或微光摄像机接收被障碍物反射的红外光，然后将之转换为视频信号并成像在显示器上。被动夜视系统使用的夜视仪一般为微光夜视仪或热像仪。微光夜视仪可放大增强月光、灯光、星光等微弱的自然光线，从而达到成像的目的。热像仪可直接检测障碍物本身的红外辐射，并将之转换为可见的热图像，从而达到成像的目的。014.1.3视觉传感器的分类红外夜视系统可分为被动夜视系统和主动夜视系统两种。024.1.4视觉传感器的组成视觉传感器主要由光源、镜头、图像传感器、模数转换器、图像处理器和图像存储器组成，如图所示。光源发出的光线照射在障碍物上，经反射、折射后穿过镜头投射到图像传感器上，光信号经过图像传感器转换为电信号，再通过模数转换器转换为数字信号，图像处理器对数字信号进行加工处理后输送到图像存储器中。视觉传感器的组成4.1.4视觉传感器的组成1．光源白光是较为常见的光源，具有亮度高、成本低等优点。红外线可穿透塑料、玻璃等材料，可用于特殊环境下的视觉检测。光源可为视觉传感器的检测提供光线，以保证图像清晰。视觉传感器常用的光源有白光、红外线等。4.1.4视觉传感器的组成2．镜头透镜可分为塑料透镜和玻璃透镜两种。相较于塑料透镜，玻璃透镜透光率、感光度好，但成本高。镜头可使光线聚焦并在图像传感器上形成清晰的像，其性能直接影响视觉传感器的成像效果。一般视觉传感器的镜头由多片透镜组成。4.1.4视觉传感器的组成3．图像传感器图像传感器可分为电荷耦合器件（chargecoupleddevice,CCD）图像传感器和互补金属氧化物半导体（complementarymetaloxidesemiconductor,CMOS）图像传感器两种。图像传感器是视觉传感器的核心部件，可将镜头所聚焦的图像转换为电信号。4.1.4视觉传感器的组成1）CCD图像传感器CCD图像传感器包含大量排布规律的感光元件，其结构与胶片相似。CCD图像传感器上最小单元的光敏物质称为像素，每一个感光元件都对应一个像素。一块CCD图像传感器上所包含的像素越多，感光后所得图像的分辨率就越高，图像就越清晰。感光元件光电二极管存储单元可接收光信号并将其转换为电信号可将光电二极管生成的电信号记录并存储下来4.1.4视觉传感器的组成当视觉传感器拍摄景物时，景物反射的光线透过镜头照射到CCD图像传感器上，这一过程称为曝光。光电二极管在受到光子的撞击后会释放电子，感光元件的电信号便由此产生。光电二极管产生的电子数量与照度成正比，照度越大，光电二极管产生的电子数量就越多，图像细节也就越丰富。4.1.4视觉传感器的组成曝光结束后，控制电路会将每个像素产生的电子传递至相邻的下一个像素中，直至积累的所有电子都传递至输出节点，最终在输出节点由电子电压转换器将电荷转换为电信号，并通过放大器放大。经过放大的电信号再通过模数转换器转换为数字信号并输送至图像处理器进行分析处理。4.1.4视觉传感器的组成优点（1）分辨率高。CCD图像传感器的像素尺寸为微米级，因此CCD图像传感器可识别微小物体。（2）灵敏度高。CCD图像传感器能在低照度条件下进行探测，其应用受天气影响较小。（3）噪声低。CCD图像传感器所有像素产生的电子都通过同一个电荷电压转换器进行转换，因此转换的一致性较好，且通过放大器和模数转换器所产生的噪音较小。（4）体积小、质量小。缺点在缺点方面，因为CCD图像传感器产生的所有电子都要通过同一条电路来转换并输出，所以其数据读取速度较慢。4.1.3视觉传感器的分类4.1.4视觉传感器的组成CMOS图像传感器是利用CMOS工艺将感光元件、放大器、模数转换器、电荷电压转换器、控制接口等集成在一块硅片上的图像传感器。2）CMOS图像传感器4.1.4视觉传感器的组成CMOS图像传感器的原理与CCD图像传感器相似，不同的是CMOS图像传感器每个像素都连接着一个电荷电压转换器、放大器和模数转换器，由光电二极管产生的电子先转换为电信号，电信号经放大及模数转换后，再进行传递和输出。优点CMOS图像传感器集成度高，成本低；每个像素都可直接将光信号转换为电信号，因此数据读取速度较快。缺点但是每个像素都有一个放大器，而每个放大器的增益和带宽很难保持一致，因此CMOS图像传感器存在固定模式噪声。4.1.4视觉传感器的组成4.1.4视觉传感器的组成CCD图像传感器和CMOS图像传感器的性能比较如表所示。图像传感器类型CCD图像传感器CMOS图像传感器传输方式串行处理并行处理光线灵敏度高低成像效果好较差噪声低高集成度低高数据读取速度慢快功耗高低成本高低CCD图像传感器和CMOS图像传感器的性能比较4.1.4视觉传感器的组成4．图像处理器可对经模数转换器转换后的数字信号进行处理和分析，如线性纠正、噪声去除、坏点去除、白平衡、自动曝光控制等。图像处理器，即数字信号处理器（digitalsignalprocessor,DSP)4.1.5视觉传感器的应用视觉传感器具有技术成熟、成本较低、体积小、功能多、识别能力强等优点，在汽车上应用较多，如图所示。视觉传感器的应用4.1.5视觉传感器的应用视觉传感器在汽车上的应用说明如表所示。视觉传感器在汽车上的应用说明实现功能视觉传感器的位置视觉传感器的功能车道偏离预警前视当检测到车辆驶出车道边线时发出警告前向碰撞预警前视当检测到车辆与前车有碰撞危险时发出警告车道保持辅助前视当检测到车辆即将偏离车道时自动纠正行驶路线智能泊车辅助环视、侧视、后视在车辆泊车时自动检测泊车空间并提供泊车指示4.1.5视觉传感器的应用(续表）实现功能视觉传感器的位置视觉传感器的功能交通标志识别前视、侧视识别车辆前方和侧方的交通标志盲区监测侧视、后视将车辆左、右、后方盲区的影像显示在车内显示器上驾驶员疲劳监测内视监测驾驶员是否疲劳、闭眼等并发出警告驾驶身份识别内视识别驾驶员身份并发出警告以小组为单位讨论如下问题：请开动脑筋，列举几个汽车上应用视觉传感器的实例，并讨论这些汽车分别用到了哪些类型的视觉传感器，以及它们分别用于什么功能。4.1.5视觉传感器的应用实践操作——拆装视觉传感器1．准备工作（1）实训场所：理实一体化实训室。（2）实训车辆：吉利几何G6。（3）工具：隔离带、绝缘手套、绝缘垫、绝缘鞋、护目镜、拆装工具套装。（4）辅助资料：车辆维修手册、教材等。拆装视觉传感器2．操作步骤吉利几何G6共有4个视觉传感器，分别位于车辆头部车牌上方、车辆左右两侧倒车镜边缘和车辆尾部车牌上方。本任务以位于车辆尾部车牌上方的后视视觉传感器（见图）为例，介绍视觉传感器的拆装步骤。吉利几何G6上后视视觉传感器的所处位置实践操作——拆装视觉传感器1）拆卸视觉传感器（1）拆卸视觉传感器线束连接器，如图所示。（a）视觉传感器线束连接器（b）断开视觉传感器线束连接器拆卸视觉传感器线束连接器实践操作——拆装视觉传感器（2）将视觉传感器从车辆的卡孔中慢慢取出，必要时可使用撬片将视觉传感器取出，如图所示。将视觉传感器从车辆的卡孔中取出实践操作——拆装视觉传感器实践操作——拆装视觉传感器（3）观察视觉传感器的外观。①观察视觉传感器及其线束连接器，如图所示。（a）视觉传感器（b）视觉传感器的线束连接器视觉传感器及其线束连接器实践操作——拆装视觉传感器②观察视觉传感器的前端和后端，如图所示。（a）视觉传感器的前端（b）视觉传感器的后端视觉传感器的前端和后端实践操作——拆装视觉传感器2）安装视觉传感器（1）将视觉传感器安装到车辆的卡孔中，如图所示。（a）卡孔位置（b）安装视觉传感器将视觉传感器安装到车辆的卡孔中实践操作——拆装视觉传感器（2）连接视觉传感器线束连接器，如图所示。（a）视觉传感器线束连接器（b）连接完成连接视觉传感器线束连接器3）整理实训现场实训结束后，将车辆停至指定地点，整理实训现场。实践操作——拆装视觉传感器安装视觉传感器有哪些安全要点？实践操作——拆装视觉传感器拆装视觉传感器时务必注意以下几点：（1）在进行拆装时，车辆必须处于下电状态，电源模式必须置于“OFF（关闭）”状态，并且所有电气负载必须为“OFF”状态。（2）视觉传感器前方不得有遮挡物。（3）安装时注意做好静电防护。（4）安装后要检测是否有故障码并试车。实践操作——拆装视觉传感器课堂训练视觉传感器的工作原理是什么？视觉传感器的应用领域有哪些？课堂小结认识视觉传感器生物视觉和机器视觉视觉传感器的特点视觉传感器的分类视觉传感器的组成视觉传感器的应用任务4.2检修激光雷达任务引入近日，小王使用了多年的某品牌汽车突然出现故障，组合仪表显示车道保持辅助系统故障（见图），同时出现的还有自适应巡航控制系统故障、车道偏离预警系统故障、前向碰撞预警系统故障。点击跳过情境任务引入将车辆送至4S店进行检查后，发现是位于前挡风玻璃顶部中间位置的前视视觉传感器出现故障，需要更换。点击跳过情境任务引入在4S店更换前视视觉传感器预计需要花费4000元，学过汽车维修的小王决定自己动手更换前视视觉传感器。在买来同款前视视觉传感器更换并校准后，车辆故障消失，总费用不到2000元，小王对此非常满意。点击跳过情境任务引入视觉传感器的工作原理是怎样的？问题：4.2.1视觉传感器的工作原理视觉传感器不仅可以采集图像，还可对采集到的图像进行处理和分析，并提取图像特征，从而完成对图像的识别和分类，最终实现各种驾驶辅助功能。视觉传感器采集和识别图像的步骤一般包括图像采集、图像预处理、图像特征提取、图像模式识别和结果传输，如图所示。视觉传感器采集和识别图像的步骤4.2.1视觉传感器的工作原理图像采集是视觉传感器采集和识别图像的第一步。视觉传感器通过图像传感器对外界环境的图像进行捕捉，并将其转换为方便处理的电信号。图像传感器的质量及外界环境都会对图像采集的效果产生影响，可根据不同环境采用不同类型的图像传感器。1．图像采集4.2.1视觉传感器的工作原理在图像采集的过程中，由于设备或其他因素的影响会对所采集图像的尺寸、格式、大小等参数产生影响，因此需要对采集的图像进行预处理。图像预处理一般包括图像压缩、图像增强和复原、图像分割等内容。2．图像预处理4.2.1视觉传感器的工作原理（1）图像压缩图像压缩可减小保存图像所需要的存储空间及显示图像所需要的带宽，从而节省图像传输和处理的时间。图像压缩应保证图像质量不显著降低，可分为无损压缩和有损压缩两种压缩方式。例如，联合图像专家组（jointphotographicexpertsgroup,JPEG）压缩就是一种有损压缩方式，可通过编码去除冗余的图像和色彩数据，从而使图像既具有较高的压缩比，又具有较高的质量。JPEG4.2.1视觉传感器的工作原理（2）图像增强在图像增强和复原环节，可通过去除噪声、提高图像清晰度等方式提高图像的质量。图像增强是为了突出图像中的感兴趣区并弱化不感兴趣区，从而使图像的主体结构更加明确。通过图像增强可降低或消除图像的噪声，改变图像的亮度、色彩分布、对比度等参数，并使图像中的物体轮廓更加清晰，从而提高图像的可识别性。4.2.1视觉传感器的工作原理图像复原则是以恢复图像原来的本质为目的，消除由其他因素造成的图像模糊，使图像变得清晰。（3）图像复原4.2.1视觉传感器的工作原理（4）图像分割图像分割是把图像分成一些彼此不重叠而又具有各自特征的子区域，以方便图像特征的提取和识别，是图像处理和分析的关键步骤之一。图像分割可对图像中的目标和背景进行标记、定位，然后将目标从背景中分离出来。常用的图像分割方法主要有阈值分割法、区域分割法、边缘分割法和特定理论分割法。4.2.1视觉传感器的工作原理3．图像特征提取图像特征提取可在图像分割的基础上从图像中提取具有代表性的特征，并对特征进行计算、测量和分类，以方便计算机对图像进行分类、识别和理解。需要提取的特征一般包括图像幅值特征、图像几何特征、图像变换系数特征、图像纹理特征、图像三维几何结构特征等。常用的特征提取方法主要有边缘检测法、角点检测法、纹理分析法等。4.2.1视觉传感器的工作原理按特征对象的不同，图像模式识别的方式可分为基于形状特征的识别、基于色彩特征的识别、基于纹理特征的识别等。4．图像模式识别4.2.1视觉传感器的工作原理图像模式识别方式01基于形状特征的识别可通过对图像中对象形状（如周长、面积、离心率等）进行描述，形成可视特征矢量，从而完成对不同图像的识别和分类。02基于色彩特征的识别可对彩色图像色彩直方图的特点进行分析，从而完成图像识别和分类的。03基于纹理特征的识别可对图像的结构规律及图像中色彩的分布信息进行分析和统计，从而完成图像识别和分类的。4.2.1视觉传感器的工作原理视觉传感器将采集和识别到的信息进行输出，传输到车辆的ADAS中，进而实现相应的控制功能。5．结果传输4.2.2视觉传感器的技术参数（2）帧率即单位时间所记录或播放的图片数量。当1s内图片播放的数量大于15幅时，人眼就看不到图片的跳跃；大于24幅时，人眼就基本察觉不到图片的闪烁。更高的帧率可以带来更加逼真、流畅的视觉体验。（1）像素是构成影像的最小单位，也是图像传感器的最小感光单位。像素越多，则视觉传感器上感光元件的数量就越多，就可检测到物体更多的细节，因此图像也就越清晰。4.2.2视觉传感器的技术参数（3）靶面尺寸即图像传感器感光部分的大小，其大小一般用图像传感器对角线的长度来表示，单位一般为英寸（1in=0.0254m）。几种典型的图像传感器靶面尺寸4.1.4视觉传感器的组成（4）电子快门电子快门越快，感光度就越低，也就越适合在强光下拍摄。电子快门越慢，感光时间就越长，信号电子积累的数量就越多，输出信号的电流幅值也就越大。即利用视觉传感器的电子特性来控制曝光时间的方式，可用来控制图像传感器的感光时间。4.1.4视觉传感器的组成（5）感光度感光度越高，感光元件对光线的敏感度就越高，感应到的光就越强，电子快门就可越快，这对夜间监控及拍摄运动车辆非常重要。即通过图像传感器及相关电子线路所感应到的入射光线的强弱。4.1.4视觉传感器的组成（6）信噪比信噪比的典型值为15～55dB，信噪比越大，则表明视觉传感器对噪声的控制越好，图像质量也就越好。即信号电压（或功率）与噪声电压（或功率）的比值，单位为dB。例如，若信噪比为50dB，则图像会有少量噪声，图像质量良好；若信噪比为60dB，则图像几乎不存在噪声，图像质量优良。4.2.3视觉传感器的检修1．视觉传感器常见故障的类型视觉传感器常见故障的类型主要有电路故障、部件故障、通信故障、软件故障、安装故障等。1.2.3超声波雷达的检修若视觉传感器不工作，则车内显示器上无图像显示，故障原因一般为：①电源故障，如电源正负极短路、电源供电电压较低等；②电路故障，如电路短路、虚接、断路等；③视觉传感器自身故障，如内部部件损坏等；④视觉传感器通信故障；⑤视觉传感器软件故障。1）视觉传感器不工作2．视觉传感器常见故障的检修方法1.2.3超声波雷达的检修对于此类故障，可先检查视觉传感器的电源电压是否正常，再检查视觉传感器的线束是否有连接松动、破损等问题。若正常则检查视觉传感器与显示系统之间的通信是否正常，最后检查视觉传感器相关软件运行是否正常，直至找出故障点并对故障点进行相应的维修。1.2.3超声波雷达的检修视觉传感器所采集的图像出现画面抖动、画面模糊、画面倾斜等异常的原因一般为：①镜头受到污染（如灰尘、污垢、水渍等污物）或损坏；②视觉传感器安装故障；③视觉传感器校正不当；④电路故障。2）视觉传感器工作但图像显示异常（1）画面异常1.2.3超声波雷达的检修对于此类故障，可先检查视觉传感器是否松动、移位，以及镜头表面是否有污物。然后检查视觉传感器与线束连接器之间的线束是否有连接松动、破损等问题最后检查视觉传感器相关软件运行是否正常，直至找出故障点并对故障点进行相应的维修。然后对视觉传感器进行安装校正1.2.3超声波雷达的检修视觉传感器图像暗或白屏的原因一般为：①电源系统故障，如电源功率小、电压不稳定等；②电路故障；③视觉传感器自身故障。2）视觉传感器工作但图像显示异常（2）图像暗或白屏1.2.3超声波雷达的检修对于此类故障，可先检查电源电压，观察电源电压是否低于正常值然后检查视觉传感器的线束是否有连接松动、破损等问题最后检查视觉传感器自身是否损坏。创新故事——用机器视觉助力汽车“智造”计算机视觉如何助力智能汽车？实践操作——检修视觉传感器1．准备工作（1）实训场所：理实一体化实训室。（2）实训车辆：吉利几何G6。（3）工具：故障诊断仪、万用表、隔离带、绝缘手套、绝缘垫、绝缘鞋、护目镜、拆装工具套装。（4）辅助资料：车辆维修手册、教材等。检修视觉传感器2．操作步骤1）确认故障现象将车辆挡位调至倒车挡，车内组合仪表无倒车影像，并提示“全景影像故障”，如图所示。（a）组合仪表无倒车