CN113727094A - 一种摄像头在环测试设备和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像头在环测试设备。该摄像头在环测试设备包括：摄像头，其用于摄取测试图像；以及增距镜，其设置于所述摄像头与所述测试图像之间，并且用于调节所述摄像头的焦距。所述摄像头的视场角、显示所述测试图像的屏幕尺寸和/或所述摄像头与所述测试图像之间的距离。所述增距镜调焦参数是能够调节的。本发明还涉及一种摄像头在环测试***。

Description

一种摄像头在环测试设备和***

技术领域

本发明涉及高级辅助驾驶***（Advanced Driver Assistance Systems，ADAS）领域，具体涉及一种摄像头在环测试设备和***。

背景技术

随着ADAS领域的迅速发展，对于ADAS中涉及的各种功能的前期测试和验证越来越重要。其中，测试***的设计很大程度上决定了感知结果的可靠性和准确性。硬件在环仿真测试是开发过程中重要的测试方法，其将实际硬件纳入测试***中，能够更好地模拟实际工况，有效提高测试的安全性、可行性，降低测试成本。

作为与人类视觉最接近的传感器，摄像头被广泛应用于ADAS技术中。摄像头可以拥有较广的垂直视场角、较高的纵向分辨率，而且可以提供颜色和纹理信息等。这些信息经过算法处理使得ADAS***能够实现行人检测、车辆识别、交通标志识别、车距测量、道路循迹等功能。因此，将实际的摄像头纳入到硬件在环仿真测试***中，连同域控制器、软件算法一同进行测试，能够进一步提高测试的可靠性和准确性。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种摄像头在环测试设备。该摄像头在环测试设备包括：摄像头，其用于摄取测试图像；以及增距镜，其设置于所述摄像头与所述测试图像之间，并且用于调节所述摄像头的焦距。

作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的摄像头在环测试设备中，所述增距镜的调焦参数至少与以下参数相关联：所述摄像头的视场角、显示所述测试图像的屏幕尺寸和/或所述摄像头与所述测试图像之间的距离。

作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的摄像头在环测试设备中，所述增距镜调焦参数是能够调节的。

作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的摄像头在环测试设备中，还包括：挡风玻璃，其设置于所述摄像头与所述测试图像之间。

作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的摄像头在环测试设备中，所述测试图像包括实际的交通场景图像和/或仿真的交通场景图像。

作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的摄像头在环测试设备中，还包括：机械调节装置，其用于调节所述摄像头的位置和角度，使得所述摄像头至少在以下方向上具有自由度：x轴方向、y轴方向、z轴方向、俯仰方向、偏航方向和/或翻滚方向。

根据本发明的另一方面，提供一种摄像头在环测试***。该摄像头在环测试***包括：上述摄像头在环测试设备；以及场景显示装置，其用于显示测试图像。

作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的摄像头在环测试***中，还包括：处理装置，其利用图像算法处理摄像头摄取的关于所述测试图像的数据，并输出第一图像信息，其中，所述第一图像信息是经过所述处理装置处理的对于所述测试图像的感知结果。

作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的摄像头在环测试***中，还包括：比较装置，其用于比较所述测试图像的所述第一图像信息与第二图像信息，并输出比较结果，其中，所述第二图像信息是由所述场景显示装置显示的所述测试图像的真值结果。

作为上述方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的摄像头在环测试***中，根据所述比较结果，优化所述处理装置中的所述图像算法。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚。

图1示出根据本发明的一个实施例的摄像头在环测试设备1000。

图2示出根据本发明的一个实施例的摄像头在环测试设备1000的各自由度方向。

图3示出根据本发明的一个实施例的摄像头在环测试***3000。

具体实施方式

在本文中，参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。

需要说明的是，本文中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述对象在时间、空间、大小等方面的顺序。此外，除非另外特别指明，本文中的术语“包括”、“具备”以及类似表述意在表示不排他的包含。并且，本文中的术语“车辆”、“汽车”或者其他类似的术语包括一般的机动车辆，例如乘用车（包括运动型多用途车、公共汽车、卡车等）、各种商用车等等，并包括混合动力汽车、电动车、插电式混动电动车等。混动动力汽车是一种具有两个或更多个功率源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。

在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的各示例性实施例。

图1示出根据本发明的一个实施例的一种摄像头在环测试设备1000。其中，摄像头在环测试设备1000包括摄像头110。摄像头110用于摄取显示于场景显示装置210上的测试图像，从而进行测试验证。摄像头110可包括CMOS感应器、透镜、红外滤光镜、芯片、内存卡、SIM卡等部分。测试图像可以是在先录制的实际交通场景图像，也可以是仿真软件（例如，51VR Sim-One的仿真场景生成软件）生成的交通场景图像。

在实际应用中，有时摄像头110与场景显示装置210之间的距离无法匹配摄像头110的焦距。这在摄像头110为高精度摄像头（例如，8M摄像头）时尤为严重。这是因为，随着分辨率的提高，摄像头的焦距也随之增大（例如，对于小视场角8M摄像头，其焦距可达到30米）。然而，受限于测试环境，很难在测试中将摄像头110与场景显示装置210之间的距离设置得过大（例如，难以将二者之间的距离设置为30米）。这使得摄像头110难以对测试图像进行清晰成像。为此，摄像头在环测试设备1000还包括增距镜120，增距镜120设置于摄像头110与显示测试图像的场景显示装置210之间，从而用来调节摄像头110的焦距。调节后的焦距能够匹配于摄像头110与场景显示装置210之间的距离，从而使得摄像头110能够对测试图像清晰成像。

其中，增距镜120的调焦参数可以相关联于摄像头110的焦距、摄像头110的视场角、场景显示装置210中显示测试图像的屏幕尺寸以及摄像头110与测试图像之间的距离等。例如，当摄像头110的原始焦距W和摄像头110与测试图像之间的距离D不匹配时，可以设置适当的调焦参数J使得调节后的焦距与该距离匹配：

，

其中，摄像头311的原始焦距W可以由下式得到：

，

其中，X为场景显示装置210中显示测试图像的屏幕尺寸，

F为摄像头110的视场角。

由此，摄像头在环测试设备1000实现了将摄像头纳入硬件在环测试***中的技术方案，解决了因为摄像头（尤其是高精摄像头）焦距过大引起的拍摄屏幕失焦的问题，使得测试***能够更加贴近实际工况，提高了测试的可靠性和准确性。

虽然出于示例的目的，图1中仅包括一个摄像头110，但根据本发明的实施例的摄像头在环测试设备可以包括两个、三个或者任何适当数量的摄像头。当摄像在环测试设备包括不止一个摄像头时，由于不同摄像头的原始焦距可能不同（这可能由于不同摄像头的视场角等参数不同而导致），因而针对每个摄像头的实际参数为其配置具有适当调焦参数的增距镜。

在一个实施例中，增距镜120的调焦参数是能够调节的，使得摄像头在环测试设备1000可以根据实际测试需要灵活调节增距镜120的调焦参数，实现对不同距离物体的感知测试。

在一个实施例中，摄像头在环测试设备1000还包括机械调节装置131、132，使得摄像头110具有不同方向上的自由度，例如x轴方向、y轴方向、z轴方向、俯仰方向、偏航方向和/或翻滚方向。机械调节装置131可以是丝杠导轨，从而实现摄像头110在x轴方向、y轴方向、z轴方向上的自由度。机械调节装置132可以是万向节，从而实现摄像头110在俯仰方向、偏航方向、翻滚方向上的自由度。

在本发明的上下文中，如图2所示，以摄像机的质心为原点，“x轴方向”指的是摄像头大致指向场景显示装置的方向；“y轴方向”指的是摄像头与场景显示装置大致平行的方向；“z轴方向”指的是从摄像头大致指向上方，与x轴、y轴方向垂直的方向；“俯仰方向”指的是沿y轴旋转的方向；“偏航方向”指的是沿z轴旋转的方向；“翻滚方向”指的是沿x轴旋转的方向。需要注意的是，为了能够清晰地说明各个方向，图2中的摄像头在环测试设备1000中仅示出了摄像头110，而省略了其他部分。

在一个实施例中，摄像头在环测试设备1000还包括挡风玻璃140。挡风玻璃140设置在摄像头110与所测试的图像之间。实际工况中有时会在摄像头前方设置挡风玻璃。然而，挡风玻璃的光学特性对摄像头的感知性能可能产生一定影响，这对于高精度摄像头（例如，8M摄像头）的感知性能的影响尤为突出。因此，在摄像头在环测试设备1000中设置挡风玻璃，能够真实地模拟摄像头所处的实际工况，使得感知结果更加可靠。需要注意的是，虽然图1的实施例中挡风玻璃140设置于增距镜120与测试图像之间，但本发明不限于此，在其他实施例中，挡风玻璃也可设置在摄像头与增距镜之间，或者设置在摄像头与测试图像之间的任何合适的位置处。

图3示出根据本发明的一个实施例的一种摄像头在环测试***3000。如图3所示，摄像头在环测试***3000包括摄像头在环测试设备310。此处，摄像头在环测试设备310可以是根据本发明的实施例的任何摄像头在环测试设备，例如，摄像头在环测试设备1000。具体而言，摄像头在环测试设备310包括摄像头311和增距镜312。如上所述，摄像头311用于摄取测试图像；而增距镜312设置于摄像头311与测试图像之间来调节摄像头311的焦距，使得该焦距和摄像头311与场景显示装置320之间的距离相匹配，从而使得摄像头311对测试图像清晰成像。

摄像头在环测试***3000还包括用于显示测试图像的场景显示装置320和场景生成装置330。场景显示装置320显示由场景生成装置330利用仿真软件所生成的交通场景图像。场景生成装置330可以是具有图像处理单元GPU的处理器，能够进行场景渲染，运行诸如51VR Sim-One的仿真场景生成软件。作为替代的实施方式，场景显示装置320也可以显示在先录制的交通场景图像，或者其他任何适合的交通场景图像。

与上文类似，摄像头311可包括CMOS感应器、透镜、红外滤光镜、芯片、内存卡、SIM卡等部分。增距镜312的调焦参数可以相关联于摄像头311的焦距、摄像头311的视场角、场景显示装置320中显示测试图像的屏幕尺寸以及摄像头311与测试图像之间的距离等。例如，当摄像头110的原始焦距W和摄像头110与测试图像之间的距离D不匹配时，可以设置适当的调焦参数J使得调节后的焦距与该距离匹配：

，

其中，摄像头311的原始焦距W可以由下式得到：

，

其中，X为场景显示装置320中显示测试图像的屏幕尺寸，

F为摄像头311的视场角。

与上文类似，增距镜312的调焦参数也是能够调节的，使得摄像头在环测试***3000可以根据实际测试需要灵活调节增距镜312的调焦参数，实现对不同距离物体的感知测试。

摄像头在环测试***3000还可包括处理装置340。处理装置340从摄像头311接收摄取的关于测试图像的数据，并利用图像算法处理这些数据，然后输出经过处理的对于测试图像的感知结果。此处的感知结果可以包括对车道偏移的感知结果、对行人碰撞的感知结果、对交通标志识别的感知结果等等。

在本发明的上下文中，经过处理装置处理的对于测试图像的感知结果可称为“第一图像信息”。

处理装置340可以是待测试车辆的ADAS域控制器、工控机等。诸如ADAS域控制器、工控机的处理装置340通过GSML接口从摄像头接收摄取的相关数据。需要注意的是，本发明并不旨在将处理装置340限于上述示例，处理装置340可以是各种类型的通用处理器，例如，各种类型的通用微处理器或中央处理单元CPU；或者处理装置340也可以是各种类型的专用处理器，例如，网络处理器、通信处理器、加密处理器、图形处理器、协处理器、嵌入式处理器、数字信号处理器以及控制器(例如，微控制器)等。处理装置340可以具有复杂指令集计算架构、精简指令集计算架构、超长指令字架构、混合架构或其他任何适当的架构，或者这些架构的组合。

摄像头在环测试***3000还可包括比较装置350。比较装置350接收来自处理装置340的第一图像信息和来自场景生成装置330的第二图像信息。其中，第二图像信息为由场景显示装置320所显示的测试图像的真值结果。比较装置350比较第一图像信息与第二图像信息，并输出比较结果。该比较结果可指示摄像头在环测试***3000对于交通场景图像的感知结果是否与场景显示装置上显示的真值结果一致。如果二者不一致，可以相应优化处理装置340中运行的图像算法。由此，利用摄像头在环测试***3000可以以较高的可靠性评估ADAS***中的图像算法，使得高精摄像头的焦距不再受限于实验场地的限制，可以根据测试的实际需要灵活调节高精摄像头的焦距。

在一个实施例中，摄像头在环测试***3000还可包括图像信号处理器ISP 360。图像信号处理器ISP 360可以对来自摄像头311的测试图像数据进行白平衡矫正、自动增益调整等处理。经过图像信号处理器ISP 360处理的信号可以显示到图像显示装置上以供人眼进行观察，可以传输到处理器（诸如，处理装置340）中进行感知运算，或者可以传输到云端或其他存储装置来进行进一步的计算或存储。在图3中所示的图像信号处理器ISP 360与处理装置340是相互独立的两个部件，但本发明不限于此，图像信号处理器ISP 360或其中的一部分也可以内置于处理装置340中。

在一个实施例中，处理装置340或图像信号处理器ISP 360可对从摄像头接收的测试图像数据进行畸变矫正。举例而言，可以利用场景显示装置320的屏幕边框为参考来进行该畸变矫正。

在一个实施例中，摄像头在环测试***3000还包括机械调节装置，使得摄像头311具有不同方向上的自由度，例如x轴方向、y轴方向、z轴方向、俯仰方向、偏航方向和/或翻滚方向。其中，机械调节装置可以包括丝杠导轨、万向节等部件。

在一个实施例中，摄像头在环测试***3000还包括挡风玻璃。挡风玻璃设置在摄像头311与所测试的图像之间。实际工况中有时会在摄像头前方设置挡风玻璃。然而，挡风玻璃的光学特性对摄像头的感知性能可能产生一定影响，这对于高精度摄像头（例如，8M摄像头）的感知性能的影响尤为突出。因此，在摄像头在环测试***3000中设置挡风玻璃，能够真实地模拟摄像头所处的实际工况，使得感知结果更加可靠。与关于图1的讨论类似的，挡风玻璃可以设置于摄像头与增距镜之间，可以设置于增距镜与测试图像之间，或者可以设置于摄像头与测试图像之间其他任何合适的位置处。

在一个实施例中，可以将摄像头在环测试设备310和场景显示装置320设置于一个黑箱内，以防止除了显示于场景显示装置320上的测试图像之外的其他图像对测试的干扰。作为示例，黑箱中的场景显示装置320可以是屏幕大小为55寸的电视机显示屏（例如，4K高分辨率显示屏），而黑箱的尺寸可以设计为大于：2.5米长、1.5米宽以及1.5米高。然而，高精度摄像头的原始焦距往往很大，例如，8M摄像头的原始焦距可能达到30米，甚至更高，测试中的黑箱尺寸很难达到这样的要求。此时，使用根据本发明的实施例的包括增距镜的摄像头在环测试***，能够显著降低对黑箱尺寸的要求。此外，根据本发明的实施例的摄像头在环测试***，在摄像头发生变化、摄像头的原始焦距发生变化或者测试对象的距离发生变化时，无需更换不同尺寸的黑箱，而仅需要调节增距镜的调焦参数即可。

附图中所示的一些方框是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。例如，场景生成装置330、处理装置340、比较装置350、图像信号处理器ISP 360等方框可以采用软件形式来实现，也可以在一个或多个硬件模块或集成电路中实现。附图中所示的一些方框及其组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理单元的处理器，以便由计算机或其他可编程数据处理单元的处理器执行这些指令，从而创建用于实施这些框图中指定的功能/操作的部件。

应当理解，可将根据本发明的前述实施例的摄像头在环测试设备结合到其他车辆ADAS***在环测试中。

根据本发明的一方面的摄像头在环测试技术方案，将摄像头纳入硬件在环测试中来，使得测试***能够更加贴近实际工况，提高了测试的可靠性和准确性。通过将这种测试方案得到的感知结果与测试图像的真值进行比较，比较的结果能够有效反应待测模块（例如，待测图像算法）的性能，并且可通过上述比较结果来优化待测模块的参数、设置。

此外，通过为摄像头配置相应的增距镜，能够使得高精摄像头的焦距不再受到实验场地的限制，有效解决了测试中高精摄像头拍摄屏幕会失焦导致图像模糊的问题。并且，当测试中的摄像头不止一个时，可以根据每个摄像头的参数和实际需要为其配置具有相应参数的增距镜。

根据本发明的一方面的摄像头在环测试技术方案，可为摄像头配置具有调焦参数可调的增距镜，这使得测试方案更加灵活。当需要对不同距离的图像进行测试时，仅通过调节增距镜的调焦参数即可实现，而无需更换增距镜或调节***的其它参数。

以上尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种摄像头在环测试设备，其特征在于，包括：

摄像头，其用于摄取测试图像；以及

增距镜，其设置于所述摄像头与所述测试图像之间，并且用于调节所述摄像头的焦距。

2.根据权利要求1所述的摄像头在环测试设备，其中，所述增距镜的调焦参数至少与以下参数相关联：

所述摄像头的视场角、显示所述测试图像的屏幕尺寸和/或所述摄像头与所述测试图像之间的距离。

3.根据权利要求1所述的摄像头在环测试设备，其中，

所述增距镜调焦参数是能够调节的。

4.根据权利要求1所述的摄像头在环测试设备，还包括：

挡风玻璃，其设置于所述摄像头与所述测试图像之间。

5.根据权利要求1所述的摄像头在环测试设备，其中，

所述测试图像包括实际的交通场景图像和/或仿真的交通场景图像。

6.根据权利要求1所述的摄像头在环测试设备，还包括：

机械调节装置，其用于调节所述摄像头的位置和角度，使得所述摄像头至少在以下方向上具有自由度：x轴方向、y轴方向、z轴方向、俯仰方向、偏航方向和/或翻滚方向。

7.一种摄像头在环测试***，其特征在于，包括：

根据权利要求1至6中任一项所述的摄像头在环测试设备；以及

场景显示装置，其用于显示测试图像。

8.根据权利要求7所述的摄像头在环测试***，还包括：

处理装置，其利用图像算法处理摄像头摄取的关于所述测试图像的数据，并输出第一图像信息，

其中，所述第一图像信息是经过所述处理装置处理的对于所述测试图像的感知结果。

9.根据权利要求8所述的摄像头在环测试***，还包括：

比较装置，其用于比较所述测试图像的所述第一图像信息与第二图像信息，并输出比较结果，

其中，所述第二图像信息是由所述场景显示装置显示的所述测试图像的真值结果。

10.根据权利要求9所述的摄像头在环测试***，其中，

根据所述比较结果，优化所述处理装置中的所述图像算法。

Images