CN107792179B - 一种基于车载环视***的泊车引导方法 - Google Patents

一种基于车载环视***的泊车引导方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于车载环视***的泊车引导方法，包括如下步骤：①对360度环视***输出的场景进行拼接获得车辆周围360度辅助全景视图；②通过交互界面设定泊车位置和泊车类型；③根据车辆当前位置和泊车位置结合泊车类型生成泊车轨迹；④根据泊车轨迹生成泊车引导信号并进行显示。本发明不仅能够多视角显示车辆周围环境，而且还能通过用户交互界面与驾驶员形成信息交互，根据用户输入的泊车位置和泊车类型作出泊车路径规划推荐以及对应的转向操作序列推荐，引导驾驶员将车辆既快又准地驶入预设的泊车位置，本发明智能化程度高，功能更广泛。

Description

一种基于车载环视***的泊车引导方法
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种基于车载环视***的泊车引导方法。
背景技术
智能化是如今汽车行业发展的重要趋势之一，视觉***在车辆主动安全领域应用越来越广。360度环视***是现有高级汽车辅助安全***之一，此类***可以在低速工况下为驾驶员提供车辆周围情况，为驾驶员低速操作提供视觉辅助，已经成为了众多量产车型的标准配置。目前的360度环视***，虽然在显示质量上从标清到高清不断提升，在显示方式上由二维渲染到三维渲染不断改善，但是其应用大多停留在视觉辅助阶段，即只能为驾驶员提供车辆周围相关区域的视觉辅助，其功能以辅助与增强驾驶员视野范围为主，无法通过用户交互界面与驾驶员形成信息交互，基本没有涉及相关驾驶操作的引导与辅助功能，应用形式及功能较为单一。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种基于车载环视***的泊车引导方法，其不仅能够多视角显示车辆周围环境，而且还能通过用户交互界面与驾驶员形成信息交互，根据用户输入的泊车位置和泊车类型作出泊车路径规划推荐以及对应的转向操作序列推荐，引导驾驶员将车辆既快又准地驶入预设的泊车位置，本发明智能化程度高，功能更广泛。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的一种基于车载环视***的泊车引导方法，包括如下步骤：
①对360度环视***输出的场景进行拼接获得车辆周围360度辅助全景视图；建立车辆周围环境的立体环境模型，对360度环视***的四路鱼眼相机输出的图像按照透视关系投影到立体环境模型中，对相邻鱼眼相机的视角重合区域进行融合，生成最终立体环境模型。指定辅助视角若干，设置虚拟相机参数，渲染相应视角图像；
②通过交互界面设定泊车位置和泊车类型；交互界面可采用触摸板或触摸屏实现，在车辆周围360度辅助全景视图上，由用户指定泊车位置及选择泊车类型，泊车类型可分为入库泊车和侧方位泊车两类；
③根据车辆当前位置和泊车位置结合泊车类型生成泊车轨迹；将用户指定的泊车位置映射到二维路面模型区域，根据选定的泊车类型，按照相应路径规划方法生成泊车轨迹；
④根据泊车轨迹生成泊车引导信号并进行显示。根据车辆几何参数(包括长、宽、轮距以及轴距等)以及动力学参数(包括转向***传动比等)，利用低速横摆平面运动学模型生成泊车引导信号，泊车引导信号包括分步操作序列、每步操作的方向盘转角以及油门、制动信号等。
本发明在360度环视***之上，添加了用户输入模块(触屏或触摸板)，并加入了泊车轨迹规划模块，不仅能够多视角显示车辆周围环境，而且还能通过用户交互界面与驾驶员形成信息交互，根据用户输入的泊车位置和泊车类型作出泊车路径规划推荐以及对应的转向操作序列推荐，引导驾驶员将车辆既快又准地驶入预设的泊车位置。相比于传统的车载环视***，本发明的智能化程度更高，功能更广泛，并且具有半自动泊车以及自动泊车***的延展性(若车辆开放相应的底层车辆控制协议)。
作为优选，所述的步骤①包括：
(1.1)利用棋盘格标定靶，离线标定所述的360度环视***的鱼眼相机的内部参数以及外部参数，内部参数包括焦距、光心和畸变参数，外部参数包括透视变换矩阵或映射表；
(1.2)建立由平面、柱面以及球面三部分组成的三维立体环境模型；
(1.3)根据各鱼眼相机的内部参数和外部参数，将各鱼眼相机获得的视图通过透视变换映射到所述的三维立体环境模型中；对于图像消失线以下部分(即地面部分)，原本映射关系H将矫正后图像中的像素点(u，v)映射到现实地面坐标系正平面(X，Y)，现映射到三维立体环境模型中的(X1，Y1，Z1)；对于图像消失线以上部分(即天空部分)，原本映射关系H将矫正后图像中的像素点(u，v)映射到现实地面坐标系负平面(X’，Y’)，现映射到三维立体环境模型中的(X2，Y2，Z2)；采用渐进融合方法对相邻鱼眼相机视图接缝区域纹理进行融合，获得车辆周围360度辅助全景视图。
作为优选，各鱼眼相机可采用一致曝光参数优化全局亮度一致性。
作为优选，所述的步骤②包括：
(2.1)通过交互界面选择泊车类型，泊车类型有两种，一种是侧方位泊车，另一种是入库泊车；
(2.2)通过在所述的360度辅助全景视图上点击触屏位置设定泊车位置；
(2.3)在360度辅助全景视图中虚拟显示完成泊车操作后的车辆位置与姿态，由用户确认后进入步骤③。用户确认后将用户所选的泊车位置和泊车类型信息输入给泊车轨迹规划模块。
作为优选，所述的步骤④包括：根据步骤③生成的泊车轨迹，按照车辆几何参数以及平面运动学模型，计算出对应泊车轨迹段的车辆方向盘转角，生成泊车操作序列，并在360度辅助全景视图中，三维立体环境模型的平面部分显示生成的泊车轨迹示意路径，显示泊车操作序列以及该序列中相应操作对应的轨迹位置。实际应用中，可采用方向盘转角与相应的转弯半径映射表来读取泊车轨迹片段所对应的转向角。此映射表可通过对转向***标定而得。
作为优选，所述的步骤③包括：以车辆起始位置时车辆后方中点为地面坐标系原点，将泊车位置投影变换至地面坐标系中，泊车位置最靠近车辆起始位置的角设为A点，令A点坐标为(XA，YA)；对于侧方位泊车类型：若YA大于2.5m，采用直线-圆弧-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；若YA小于2.5m，采用直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；对于入库泊车类型：若YA大于2.5m，采用直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；若YA小于2.5m，采用直线-圆弧-直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹。
本发明的有益效果是：本发明在360度环视***之上，添加了用户输入模块(触屏或触摸板)，并加入了泊车轨迹规划模块，不仅能够多视角显示车辆周围环境，而且还能通过用户交互界面与驾驶员形成信息交互，根据用户输入的泊车位置和泊车类型作出泊车路径规划推荐以及对应的转向操作序列推荐，引导驾驶员将车辆既快又准地驶入预设的泊车位置。本发明智能化程度高，功能更广泛。
附图说明
图1是本发明泊车引导***的一种***连接结构框图。
图2是本发明泊车引导***的一种算法流程图。
图3是本发明中三维立体环境模型XZ截面的一种示意图。
图4是本发明中2D和3D坐标映射关系的一种示意图。
图5是本发明中侧方位泊车的一种示意图。
图6是本发明中入库泊车的一种示意图。
图中1.输入层，2.分析处理层，3.输出层，4.车辆起始位置，5.泊车位置，11.车载传感器，12.鱼眼相机，13.用户输入模块，21.图像处理模块，22.泊车轨迹规划模块，23.辅助视角渲染生成模块，31.视觉界面。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种基于车载环视***的泊车引导方法，使用基于360度全景环视的泊车引导***，泊车引导***如图1所示，包括输入层1、分析处理层2和输出层3，输入层由车辆的各车载传感器11(包括档位传感器、转向传感器和车速传感器)、四路环视鱼眼相机12和用户输入模块13(触摸板或触屏)构成，分析处理层包括图像处理模块21、泊车轨迹规划模块22和辅助视角渲染生成模块23，输出层为视觉界面31(显示屏)。本***的输入为四路鱼眼图像输入、触屏输入信号及车辆的档位信号、转向信号和车速信号，输出为显示界面中车辆周围360度辅助全景视图以及泊车轨迹和泊车操作引导序列。如图2所示，基于车载环视***的泊车引导方法，包括如下步骤：
①对360度环视***输出的场景进行拼接获得车辆周围360度辅助全景视图：包括三维立体环境模型建立、鱼眼相机视角映射、相邻相机重合区域融合以及辅助视角渲染。子功能模块描述如下：
(1.1)离线标定相机内外部参数：利用棋盘格标定靶，离线标定360度环视***的鱼眼相机的内部参数以及外部参数，内部参数包括焦距、光心和畸变参数，外部参数包括透视变换矩阵或映射表；
(1.2)建立三维立体环境模型：建立由平面、柱面以及球面三部分组成的三维立体环境模型，XZ截面如图3所示，各鱼眼相机所成像将通过透视变换映射于此模型之上；
(1.3)鱼眼映射与融合：根据各鱼眼相机的内部参数和外部参数，将各鱼眼相机获得的视图通过透视变换映射到所述的三维立体环境模型中；对于图像消失线以下部分(即地面部分)，原本映射关系H将矫正后图像中的像素点(u，v)映射到现实地面坐标系正平面(X，Y)，现映射到三维立体环境模型中的(X1，Y1，Z1)；对于图像消失线以上部分(即天空部分)，原本映射关系H将矫正后图像中的像素点(u，v)映射到现实地面坐标系负平面(X’，Y’)，现映射到三维立体环境模型中的(X2，Y2，Z2)；2D和3D坐标对应关系如图4所示；采用渐进融合方法对相邻鱼眼相机视图接缝区域纹理进行融合，各鱼眼相机可采用一致曝光参数优化全局亮度一致性，获得车辆周围360度辅助全景视图。
②通过交互界面设定泊车位置和泊车类型：
(2.1)通过交互界面选择泊车类型，泊车类型有两种，一种是侧方位泊车，另一种是入库泊车；
(2.2)通过在360度辅助全景视图上点击触屏位置设定泊车位置；
(2.3)在360度辅助全景视图中虚拟显示完成泊车操作后的车辆位置与姿态，由用户确认后将上述信息输入泊车轨迹规划模块。
③根据车辆当前位置和泊车位置结合泊车类型生成泊车轨迹：以车辆起始位置4时车辆后侧中点为地面坐标系原点，将泊车位置5投影变换至地面坐标系中，泊车位置5最靠近车辆起始位置的角设为A点，令A点坐标为(XA，YA)；
如图5所示，对于侧方位泊车类型：若YA大于2.5m，采用直线-圆弧-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；若YA小于2.5m，采用直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；
如图6所示，对于入库泊车类型：若YA大于2.5m，采用直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；若YA小于2.5m，采用直线-圆弧-直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹。
④根据泊车轨迹生成泊车引导信号并进行显示：根据步骤③生成的泊车轨迹，按照车辆几何参数以及平面运动学模型，计算出对应泊车轨迹段的车辆方向盘转角，生成泊车操作序列，并在360度辅助全景视图中，三维立体环境模型的平面部分显示生成的泊车轨迹示意路径，显示泊车操作序列以及该序列中相应操作对应的轨迹位置。
本发明在360度环视***之上，添加了用户输入模块，并加入了泊车轨迹规划模块，不仅能够多视角显示车辆周围环境，而且还能通过用户交互界面与驾驶员形成信息交互，根据用户输入的泊车位置和泊车类型作出泊车路径规划推荐以及对应的转向操作序列推荐，引导驾驶员将车辆既快又准地驶入预设的泊车位置。本发明智能化程度高，功能更广泛，并且具有半自动泊车以及自动泊车***的延展性。

Claims (3)

1.一种基于车载环视***的泊车引导方法，其特征在于包括如下步骤：
①对360度环视***输出的场景进行拼接获得车辆周围360度辅助全景视图：
(1.1)利用棋盘格标定靶，离线标定所述的360度环视***的鱼眼相机的内部参数以及外部参数，内部参数包括焦距、光心和畸变参数，外部参数包括透视变换矩阵或映射表；
(1.2)建立由平面、柱面以及球面三部分组成的三维立体环境模型；
(1.3)根据各鱼眼相机的内部参数和外部参数，将各鱼眼相机获得的视图通过透视变换映射到所述的三维立体环境模型中；将地面部分图像中的像素点(u，v)映射到三维立体环境模型中的点一(X1，Y1，Z1)；将天空部分图像中的像素点(u，v)映射到三维立体环境模型中的点二(X2，Y2，Z2)；采用渐进融合方法对相邻鱼眼相机视图接缝区域纹理进行融合，获得车辆周围360度辅助全景视图；
②通过交互界面设定泊车位置和泊车类型；
③根据车辆当前位置和泊车位置结合泊车类型生成泊车轨迹；
④根据泊车轨迹生成泊车引导信号并进行显示：根据步骤③生成的泊车轨迹，按照车辆几何参数以及平面运动学模型，计算出对应泊车轨迹段的车辆方向盘转角，生成泊车操作序列，并在360度辅助全景视图中，三维立体环境模型的平面部分显示生成的泊车轨迹示意路径，显示泊车操作序列以及该序列中相应操作对应的轨迹位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于车载环视***的泊车引导方法，其特征在于所述的步骤②包括：
(2.1)通过交互界面选择泊车类型，泊车类型有两种，一种是侧方位泊车，另一种是入库泊车；
(2.2)通过在所述的360度辅助全景视图上点击触屏位置设定泊车位置；
(2.3)在360度辅助全景视图中虚拟显示完成泊车操作后的车辆位置与姿态，由用户确认后进入步骤③。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于车载环视***的泊车引导方法，其特征在于所述的步骤③包括：以车辆起始位置时车辆后侧中点为地面坐标系原点，将泊车位置投影变换至地面坐标系中，泊车位置最靠近车辆起始位置的角设为A点，令A点坐标为(XA，YA)；对于侧方位泊车类型：若YA大于2.5m，采用直线-圆弧-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；若YA小于2.5m，采用直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；对于入库泊车类型：若YA大于2.5m，采用直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹；若YA小于2.5m，采用直线-圆弧-直线-圆弧-直线的车辆运动轨迹方案生成由原点至泊车位置的泊车轨迹。
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