CN108556739A - 基于双目全景立体视觉的车辆预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，包括外部采集装置和内部控制装置，涉及智能驾驶领域。外部采集装置通过视角水平且两两夹角相同的三台双目立体摄像机采集车辆周围的全景立体图像，经过内部控制装置的中央处理器处理，实现图像拼接、环境识别和速度检测与判断，并通过警示装置发出预警。本发明采用基于视觉的感知技术，数据获取容易，信息量大；同时由于采用单一的感知技术，降低了***复杂度，从而降低成本；同时实现对车辆潜在危险的实时预警，进一步提高了智能汽车的驾驶水平。
Description
技术领域
本发明涉及智能驾驶领域，具体涉及一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置。
背景技术
近年来，随着互联网技术，高精度定位技术，智能驾驶技术的迅猛发展，市场对于汽车的主动安全和智能化需求不断提高，智能驾驶技术的社会和经济价值愈发凸显，国内外众多企业与科研机构关于智能驾驶技术的研究日趋火热。
智能驾驶***需要在行驶过程中对环境信息进行实时获取和处理，对于环境信息的获取方式，目前大多研究方案中，60-70％的采用多个激光雷达对于周围三维空间进行感知，其次是利用二维图像传感器进行环境信息采集，同时辅助以雷达、声呐、惯性传感器等多种传感器保证信息的全面性和准确性。多种传感器的使用，面临着***复杂度高，成本高等诸多问题，如何用较少的感知***获取较多的感知信息亟待研究。
随着深度学习技术的不断发展，使得基于图像的视觉智能驾驶技术不断发展起来。基于视觉的感知技术其数据量获取容易，信息量大，不断受到越来越多的研究者的青睐。而目前的全景图像采集设备在图像采集的过程中，无法实现全景深度信息的获取，还需依赖于其他传感器进行深度信息采集。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了用少量的感知***，实现对车辆周边信息的感知及潜在危险的预警，从而提高智能汽车驾驶水平，本发明提出一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，包括外部采集装置和内部控制装置；
1)所述外部采集装置包括相机支架，双目立体摄像机，视频采集卡，电动伸缩杆，伸缩杆驱动和独立电源；
所述相机支架上部固定有三台双目立体摄像机，所述双目立体摄像机位于同一高度，且视角均水平，三台摄像机的视角在圆周范围内均匀分布；所述相机支架下部由电动伸缩杆和伸缩杆驱动连接而成，所述电动伸缩杆受所述伸缩杆驱动控制；
所述视频采集卡用于接收信号线传输的三台双目立体摄像机获取的视觉图像，并将所述视觉图像传送至内部控制装置；
所述独立电源用于为双目立体摄像机、视频采集卡和伸缩杆驱动供电；
2)所述内部控制装置安装在汽车内部，包括：
第一无线模块，用于接收所述视频采集卡的视觉图像信号，传输给中央处理器；
中央处理器，通过所述第一无线模块接收来自外部传输装置的三路双目立体摄像机的视觉图像，用于实现图像拼接、环境识别和速度检测与判断；
显示装置，用于以二维形式显示所述中央处理器拼接得到的全景立体视觉图像；
固定支架，用于固定显示装置；
警示装置，用于接收中央处理器的信号，进行告警提示。
如前所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，进一步地，所述独立电源为太阳能电源板或纽扣电池。
如前所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，进一步地，用于连接所述相机支架上部和下部的机械结构具体包括：所述相机支架上部连接第一圆盘，所述相机支架下部连接第二圆盘，第一圆盘和第二圆盘在相同的半径处分别设置相同个数的通孔，所述通孔大小相同，用于使用螺栓和螺母进行固定。
如前所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，进一步地，所述伸缩杆驱动包括内置电机、控制器、第二无线模块及控制电路，所述第二无线模块用于接收所述中央处理器通过第一无线模块发出的信号；所述控制器接收所述第二无线模块的信号，控制内置电机，调节所述电动伸缩杆的长度。
如前所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，进一步地，所述显示装置为两个大小相同的显示屏，用于分别显示180°水平范围内的图像。
如前所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，进一步地，所述固定模块包括固定座和屏幕架，所述固定座用于固定中央处理器、警示装置和无线传输装置；所述屏幕架用于固定两个显示屏，所述屏幕架的角度以及所述两个显示屏之间的角度均可调节。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.采用多个立体摄像镜头，实现车辆周围环境的全景监测，实现了360度无死角的车辆预警，提高了车辆行驶安全系数；
2.采用基于视觉的感知技术，相较于其它形式的感知技术，本方案数据获取容易，信息量大；同时由于采用单一的感知技术，降低了***复杂度，从而降低成本；
3.实现对车辆潜在危险的实时预警，进一步提高了智能汽车的驾驶水平。
附图说明
图1为本发明的车体安装示意图。
图2为本发明的外部采集装置示意图。
图3为本发明的内部控制装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
双目立体摄像机，即模拟人眼观测周围环境的原理，利用两路帧同步相机拍摄周围外界环境信息，通过对双目相机相同帧图像进行极线矫正，使得左右相机图像光轴实现平行，随后通过立体匹配算法实现对周围环境深度信息的感知。
为此，本发明依据以上问题，结合视觉图像的优势，通过研究和设计，提出了一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，仅利用双目全景立体摄像机获得360度全景图像及360全景深度信息，用少量的感知***，实现对车辆周边信息的感知及潜在危险的预警。
如图1所示，本发明提出一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，包括外部采集装置和内部控制装置。其中，外部采集装置安装在车体外部，具体地说，安装在车辆顶部，用于采集汽车周围360°的视觉图像信息，这其中也包括环境的深度信息。内部控制装置包括第一无线模块，中央处理器，显示装置，警示装置和固定支架，用于处理、显示视觉图像信息，并进行告警提示。
如图3所示，本发明所述的外部采集装置包括相机支架18、双目立体摄像机11、视频采集卡13，电动伸缩杆15，伸缩杆驱动16，独立电源12和第二无线模块17。其中，相机支架18分为上部和下部，两部分独立，但可以通过机械装置连接固定。本实施例中，相机支架上部的下方连接第一圆盘141的圆心，相机支架下部的上方连接第二圆盘142的圆心，在第一圆盘和第二圆盘的相同位置处各打数个大小相同的通孔，用螺栓螺母进行连接固定。双目立体摄像机和视频采集卡固定在相机支架的上部，而相机支架的下部由电动伸缩杆和伸缩杆驱动组成，独立电源给外部采集装置供电。整个外部采集装置底部采用螺纹连接方式固定在汽车顶部行李架处。相机支架采用强度较高且不易老化的金属材料制作。
所述相机支架上部在水平方向等角度地固定三台双目立体摄像机。此外，本方案采用一种三棱柱形状的外壳，将三台互成120°夹角的双目立体摄像机保护起来，外壳的三个侧面分别开口，露出这一面的双目立体摄像机的镜头。外壳与摄像机和相机支架上部之间使用粘结剂粘合。三棱柱形外壳的上表面装有太阳能电源板，将太阳能转换为电能并储存，经过电压转换电路用于对外部采集装置各个模块进行供电；相机支架上部还固定有视频采集卡以及第二无线模块。
双目立体摄像机用于采集视频图像，由于目前的双目立体摄像机视角无法达到180°，因此要实现360°全景监控，需要使用多于两个的双目立体摄像机，本方案中采用三台。另外，为了使三台双目立体摄像机达到360°全景监控的效果，令每台的视角范围大于120°。本实施例采用的双目立体摄像机包括两个对称分布的广角摄像头以及处理电路，每个双目立体摄像机采集图像角度为150°。双目立体摄像机可以在采集二维图像信息的同时获取深度信息，综合形成三维视频图像。三个双目立体摄像机采集的图像信息通过信号线接入视频采集卡；视频采集卡将三路双目立体摄像机的视频信号进行打包编码，通过第二无线模块实时传入内部控制装置，这里的第二无线模块采用Wi-Fi模块。
所述的电动伸缩杆顶端为用于连接的圆盘，圆盘上呈十字分布圆形通孔，用于螺栓螺固定；中间为可伸缩部分；底部连接的伸缩杆驱动内置有直流电机、控制器、第二无线模块及控制电路，其中，控制器采用stm32f103单片机，第二无线模块采用Wi-Fi模块。内部控制装置可通过第一无线模块发送指令信号，再由伸缩杆驱动中的第二无线模块接收，所述指令信号传输至控制器，控制直流电机转动，使电动伸缩杆伸长或缩短，从而控制双目立体摄相机的高度。
如图2所示，本发明所述内部控制装置包括第一无线模块，中央处理器，显示装置，警示装置和固定支架。
所述固定支架包括固定座21和屏幕架23，24，其中固定座21用来固定中央处理器22、警示装置28和第一无线模块27，并且通过吸盘装置固定在汽车内部中央控制台附近；屏幕架24用于固定两个显示屏25，26。所述屏幕架的角度以及所述两个显示屏之间的角度均可通过连轴241，242调节。所述中央处理器采用FPGA控制器，第一无线模块采用Wi-Fi模块。
所述中央处理器通过第一无线模块接收来自外部采集装置的三路的视觉图像，运用机器学习算法实现图像拼接、环境识别、速度检测等，通过警示装置进行语音提醒。其中，为了在二维屏幕上显示的视觉图像能够传达深度信息，采用不同的颜色区别不同的深度。
所述显示装置为两个大小相同的显示屏，分别通过数据线接入中央处理器，用于分别显示前后180°的全景立体图像。
警示装置用于接收中央处理器的信号，以语音形式进行告警提示。所述警示装置发出语音警告的情形包括：周围物体与本车间距离小于安全距离；周围物体以较快速度靠近本车；周围路面平整程度影响行车安全；检测到危险标识。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，其特征在于，包括外部采集装置和内部控制装置；
1)所述外部采集装置包括相机支架，双目立体摄像机，视频采集卡，电动伸缩杆，伸缩杆驱动和独立电源；
所述相机支架上部固定有三台双目立体摄像机，所述双目立体摄像机位于同一高度，且视角均水平，三台摄像机的视角在圆周范围内均匀分布；所述相机支架下部由电动伸缩杆和伸缩杆驱动连接而成，所述电动伸缩杆受所述伸缩杆驱动控制；
所述视频采集卡用于接收信号线传输的三台双目立体摄像机获取的视觉图像，并将所述视觉图像传送至内部控制装置；
所述独立电源用于为双目立体摄像机、视频采集卡和伸缩杆驱动供电；
2)所述内部控制装置安装在汽车内部，包括：
第一无线模块，用于接收所述视频采集卡的视觉图像信号，传输给中央处理器；
中央处理器，通过所述第一无线模块接收来自外部传输装置的三路双目立体摄像机的视觉图像，用于实现图像拼接、环境识别和速度检测与判断；
显示装置，用于以二维形式显示所述中央处理器拼接得到的全景立体视觉图像；
固定支架，用于固定显示装置；
警示装置，用于接收中央处理器的信号，进行告警提示。
2.如权利要求1所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，其特征在于，所述独立电源为太阳能电源板或纽扣电池。
3.如权利要求1所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，其特征在于，用于连接所述相机支架上部和下部的机械结构具体包括：所述相机支架上部连接第一圆盘，所述相机支架下部连接第二圆盘，第一圆盘和第二圆盘在相同的半径处分别设置相同个数的通孔，所述通孔大小相同，用于使用螺栓和螺母进行固定。
4.如权利要求1所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，其特征在于，所述伸缩杆驱动包括内置电机、控制器、第二无线模块及控制电路，所述第二无线模块用于接收所述中央处理器通过第一无线模块发出的信号；所述控制器接收所述第二无线模块的信号，控制内置电机，调节所述电动伸缩杆的长度。
5.如权利要求1所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，其特征在于，所述显示装置为两个大小相同的显示屏，用于分别显示180°水平范围内的图像。
6.如权利要求1或5所述的一种基于双目全景立体视觉的车辆预警装置，其特征在于，所述固定模块包括固定座和屏幕架，所述固定座用于固定中央处理器、警示装置和无线传输装置；所述屏幕架用于固定两个显示屏，所述屏幕架的角度以及所述两个显示屏之间的角度均可调节。
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