CN110884428A - 一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置及方法 - Google Patents

一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置及方法，装置包括安装于车体顶端的折反射全景相机、图像处理***及车载显示装置；并针对折反射全景相机作为驾驶辅助装置提出了一种应用地面上固定半径的同心圆环标定距离以及在全景图像上加载利用最小二乘法原理二次曲线拟合的距离辅助标记线的方法；本发明可应用于车辆行驶过程中距离显示和防撞预警、无人驾驶安全监控、车辆倒车时防碰撞预警；本发明通过一个折反射全景相机成像，能实现对车辆周围360°环境的监测，解决了多相机拼接时出现的重叠位置图像失真问题，并且大大降低了成本。

Description

一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置及方法
技术领域
本发明涉及汽车驾驶辅助领域，特别是涉及一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置及方法。
背景技术
全景成像由于其真实感强、交互性好，作为驾驶辅助技术广泛应用于车道线检测，行车碰撞预警等汽车驾驶辅助领域。利用全景成像技术可以同时采集车辆周围360°的信息，使得驾驶员能够在同一时间清楚查看车身周围障碍物的位置信息，为驾驶员驾驶汽车提供充足可靠的预判信息，极大的提高了驾驶的安全性。
目前大部分车载全景辅助***为多摄像头拼接式，如四个广角相机拼接或两个鱼眼相机拼接等。其中多相机拼接式车载全景***，摄像头数目多，成本高，结构复杂，且多相机图像融合困难，成像质量不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能实现对车辆周围360°环境的监测，解决了多相机拼接时出现的重叠位置图像失真问题，并且大大降低了成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置及方法，装置包括安装于车体顶端的折反射全景相机、图像处理***及车载显示装置；折反射全景相机的输出端与图像处理***的输入端相连，图像处理***的输出端与车载显示装置的输入端相连；折反射全景相机的视场角为仰视20°、俯视55°、环视360°。
应用上述装置进行车载全景驾驶辅助的方法，具体步骤如下：
步骤2.1：将折反射全景相机固定在车体顶端。
步骤2.2：应用地面上预先设置的固定半径的同心圆环标定距离法对折反射全景相机进行标定，包括如下步骤：
2.2a确定地面同心圆环数量及半径；
2.2b将车辆驾驶至同心圆环中心；
2.2c使用摄像机拍摄地面圆环标记；
2.2d图像处理***对采集到的全景图像进行处理。
步骤2.3：车辆行驶过程中，折反射全景相机通过数据传输装置，将获取的全景图像输送到图像处理***；图像处理***通过最小二乘法原理二次曲线拟合地面上的固定距离对应的全景图像上的线段长度的关系；最后在车载显示屏上显示加载了距离辅助标记线的全景图像，直观地为驾驶员提供障碍物距离信息。
步骤2.4：车辆静止时，折反射全景相机处于开启状态，当有物体进入到折反射全景相机预先设定的预警距离内时自动拍照留存。
步骤2.5：车辆倒车时，折反射全景相机处于开启状态，当有物体进入到折反射全景相机预先设定的预警距离内时发出警报。
优选的，步骤2.2a中地面预先设置的标定距离的同心圆环个数为两个，半径分别为1m和5m；用于相机定位的圆环一个，半径为0.20m。
优选的，步骤2.2b中将固定好折反射全景相机的车辆，驾驶至地面预先设置的同心圆环的位置，使相机中心与相机定位的圆环圆心重合。
优选的，步骤2.2d中图像处理***根据获得的全景图像利用边缘检测算子提取圆环标记；再利用最小二乘法拟合圆方程，获得地面上不同半径的圆在图像上的圆心坐标和半径；得到地面半径1m和5m的圆环在图像上对应的圆环半径后，利用最小二乘法原理二次曲线拟合地面上任意距离对应图像上的线段长度的关系；最后利用拟合出来的距离绘制距离辅助标记线，即得到了不同距离在该车型下在全景图像上的位置。
优选的，步骤2.3中距离辅助标记线与车身距离分别为1m、2m和3m。
优选的，步骤2.3中图像处理***通过边缘检测算子获得地面上固定半径的圆环在图像上的位置，再利用二次曲线拟合地面上任意距离对应图像上的线段长度。
本发明公开了以下技术效果：本发明通过一个折反射全景相机成像，能实现对车辆周围360°环境的监测，解决了多相机拼接时出现的重叠位置图像失真问题，并且大大降低了成本。本发明利用一个折反射全景相机就可以获取车辆四周360°范围内的障碍物位置信息，采集图像并显示，能在车辆行驶过程中实现距离显示和防撞预警；在车辆静止时保持摄像头常开，当物体异常靠近超过预警范围时，拍照留存，使车辆在无人驾驶时仍处于安全监控下，提高驾驶员在驾驶过程中的安全性，同时在意外事故发生时为车主提供可靠凭证；当车辆倒车时，车辆靠近障碍物超过预警范围时，实现距离显示和防撞预警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明折反射全景相机安装示意图；
图2为本发明实施例中的利用同心圆标记对折反射驾驶***标定示意图；
图3为本发明实施例中的全景图像中的距离辅助标记线示意图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置，包括安装于车体顶端的折反射全景相机、图像处理***及车载显示装置；折反射全景相机的输出端与图像处理***的输入端相连，图像处理***的输出端与车载显示装置的输入端相连；折反射全景相机的视场角为仰视20°、俯视55°、环视360°，能够获取车辆四周的图像。
应用上述装置进行车载全景驾驶辅助的方法，具体步骤如下：
步骤2.1：将折反射全景相机固定在车体顶端。
步骤2.2：应用地面上预先设置的固定半径的同心圆环标定距离法对折反射全景相机进行标定，包括如下步骤。
2.2a确定地面同心圆环数量及半径，地面预先设置的标定距离的同心圆环个数为两个，半径分别为1m和5m；用于相机定位的圆环一个，半径为0.20m。
2.2b将车辆驾驶至同心圆环中心，将固定好折反射全景相机的车辆，驾驶至地面预先设置的同心圆环的位置，使相机中心与相机定位的圆环圆心重合。
2.2c使用摄像机拍摄地面圆环标记。
2.2d图像处理***对采集到的全景图像进行处理；图像处理***根据获得的全景图像利用边缘检测算子提取圆环标记；再利用最小二乘法拟合圆方程，获得地面上不同半径的圆在图像上的圆心坐标和半径；得到地面半径1m和5m的圆环在图像上对应的圆环半径后，利用最小二乘法原理二次曲线拟合地面上任意距离对应图像上的线段长度的关系；最后利用拟合出来的距离绘制距离辅助标记线，即得到了不同距离在该车型下在全景图像上的位置。
步骤2.3：车辆行驶过程中，折反射全景相机通过数据传输装置，将获取的全景图像输送到图像处理***；图像处理***通过插值法计算地面上的固定距离对应的全景图像上的线段长度；最后在车载显示屏上显示加载了距离辅助标记线的全景图像，直观地为驾驶员提供障碍物距离信息，通过确认车辆周围障碍物和不同距离参考线的位置，帮助驾驶员获取车辆的位置信息，提高驾驶员在驾驶过程中的安全性；距离辅助标记线与车身距离分别为1m、2m和3m。
步骤2.4：车辆静止时，折反射全景相机处于开启状态，当有物体进入到折反射全景相机预先设定的预警距离内时自动拍照留存；为驾驶员保留异常物体靠近车辆的图片。该***使车辆在无人驾驶时仍处于安全监控下，在意外事故发生时为车主提供可靠凭证。
步骤2.5：车辆倒车时，折反射全景相机处于开启状态，当有物体进入到折反射全景相机预先设定的预警距离内时发出警报。
步骤2.3中图像处理***通过边缘检测算子获得地面上固定半径的圆环在图像上的位置，再利用二次曲线拟合地面上任意距离对应图像上的线段长度，方法如下：
Figure BDA0002268128380000061
用r表示地面标记的半径(单位m)，
Figure BDA0002268128380000062
表示固定半径对应的图像上的长度(单位：像素)，根据这些值可拟合出一条曲线用来代表r和
Figure BDA0002268128380000063
之间的关系，选用二次曲线来拟合
Figure BDA0002268128380000064
的值。
本发明公开了以下技术效果：本发明通过一个折反射全景相机成像，能实现对车辆周围360°环境的监测，解决了多相机拼接时出现的重叠位置图像失真问题，并且大大降低了成本。本发明利用一个折反射全景相机就可以获取车辆四周360°范围内的障碍物位置信息，采集图像并显示，能在车辆行驶过程中实现距离显示和防撞预警；在车辆静止时保持摄像头常开，当物体异常靠近超过预警范围时，拍照留存，使车辆在无人驾驶时仍处于安全监控下，提高驾驶员在驾驶过程中的安全性，同时在意外事故发生时为车主提供可靠凭证；当车辆倒车时，车辆靠近障碍物超过预警范围时，实现距离显示和防撞预警。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助装置，其特征在于：包括安装于车体顶端的折反射全景相机、图像处理***及车载显示装置；所述折反射全景相机的输出端与所述图像处理***的输入端相连，所述图像处理***的输出端与车载显示装置的输入端相连；所述折反射全景相机的视场角为仰视20°、俯视55°、环视360°。
2.一种应用权利要求1所述的装置进行车载全景驾驶辅助的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤2.1：将所述折反射全景相机固定在车体顶端；
步骤2.2：应用地面上预先设置的固定半径的同心圆环标定距离法对所述折反射全景相机进行标定，包括如下步骤：
2.2a确定地面同心圆环数量及半径；
2.2b将车辆驾驶至同心圆环中心；
2.2c使用摄像机拍摄地面圆环标记；
2.2d图像处理***对采集到的全景图像进行处理；
步骤2.3：车辆行驶过程中，折反射全景相机通过数据传输装置，将获取的全景图像输送到图像处理***；图像处理***通过最小二乘法原理二次曲线拟合计算地面上的固定距离对应的全景图像上的线段长度的关系；最后在车载显示屏上显示加载了距离辅助标记线的全景图像，直观地为驾驶员提供障碍物距离信息；
步骤2.4：车辆静止时，所述折反射全景相机处于开启状态，当有物体进入到所述折反射全景相机预先设定的预警距离内时自动拍照留存；
步骤2.5：车辆倒车时，所述折反射全景相机处于开启状态，当有物体进入到所述折反射全景相机预先设定的预警距离内时发出警报。
3.根据权利要求2所述的一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助方法，其特征在于：步骤2.2a中地面预先设置的标定距离的同心圆环个数为两个，半径分别为1m和5m；用于相机定位的圆环一个，半径为0.20m。
4.根据权利要求2所述的一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助方法，其特征在于：步骤2.2b中将固定好折反射全景相机的车辆，驾驶至地面预先设置的同心圆环的位置，使相机中心与相机定位的圆环圆心重合。
5.根据权利要求2所述的一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助方法，其特征在于：步骤2.2d中图像处理***根据获得的全景图像利用边缘检测算子提取圆环标记；再利用最小二乘法拟合圆方程，获得地面上不同半径的圆在图像上的圆心坐标和半径；得到地面半径1m和5m的圆环在图像上对应的圆环半径后，利用二次曲线拟合地面上任意距离对应图像上的线段长度的关系；最后利用拟合出来的距离绘制距离辅助标记线，即得到了不同距离在该车型下在全景图像上的位置。
6.根据权利要求2所述的一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助方法，其特征在于：步骤2.3中距离辅助标记线与车身距离分别为1m、2m和3m。
7.根据权利要求2所述的一种基于折反射全景相机的车载全景驾驶辅助方法，其特征在于：步骤2.3中图像处理***通过边缘检测算子获得地面上固定半径的圆环在图像上的位置，再利用二次曲线拟合地面上任意距离对应图像上的线段长度的对应关系。
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