CN117854046A - 一种基于视觉融合的一体化定位***及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆定位领域,具体为一种基于视觉融合的一体化定位***及装置。其包括图像获取模块、图像处理模块和图像分级模块;图像获取模块用于在图像采集方向范围内进行物体图像的采集;图像处理模块与图像获取模块通讯连接,用于接收图像获取模块采集的图像数据,并提取图像中物体的主体结构线;图像分级模块与图像处理模块通讯连接,用于接收图像中物体的主体结构线,并将图像中物体的主体结构线置于预先设定的行驶安全分级定位范围图中,行驶安全分级定位范围图包括安全区、警戒区和危险区,安全区、警戒区和危险区均为扇形区域,警戒区和危险区均设置两个。本发明仅依据采集的图像也能判定平台车辆是否处于安全行驶状态。
Description
技术领域
本发明涉及车辆定位领域,特别是涉及一种基于视觉融合的一体化定位***及装置。
背景技术
智能移动平台是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合***,智能移动平台包括智能车辆、智能机器人等平台。其中环境感知是智能移动平台安全进行决策控制的基础要求和前提条件,能为平台的安全行驶提供有效的数据支撑,比如在平台上安装雷达和摄像头。在物流配送领域,无人化智能物流车辆即是智能移动平台,车辆自主行驶,自动避障,能将货物安全送到目的地。
中国专利公开号CN112731371A公开了一种激光雷达与视觉融合的集成化目标跟踪***及方法。该***包括固态激光雷达、单目视觉传感器和融合***。其中融合***包括单目视觉目标检测模块、激光雷达目标检测模块、激光雷达-视觉融合跟踪模块和通信模块。单目视觉目标检测模块从图像中获取目标信息;激光雷达目标检测模块从点云中获取目标信息;激光雷达-视觉融合跟踪模块对量测进行空间配准,建立目标状态模型和量测模型,通过目标状态一步预测建立跟踪门,再通过数据关联、目标状态滤波完成对图像目标和点云目标的融合跟踪,提高了智能移动平台的集成度与开发效率,改善了融合跟踪结果的准确性。
但是,上述技术方案存在如下不足之处:
需要依靠固态激光雷达、单目视觉传感器和融合***等多种类器件协同运行来实现环境感知,当激光雷达或视觉传感器出现故障或无法正常采集数据时,会导致整个***无法正常运行,运行稳定性和可靠性较低。
发明内容
本发明目的是针对背景技术中存在的问题,提出一种仅依据采集的图像也能判定平台车辆是否处于安全行驶状态的基于视觉融合的一体化定位***及装置,运行稳定性和可靠性更高。
一方面,本发明提出一种基于视觉融合的一体化定位装置,该装置包括图像获取模块、图像处理模块和图像分级模块;图像获取模块用于在图像采集方向范围内进行物体图像的采集;图像处理模块与图像获取模块通讯连接,用于接收图像获取模块采集的图像数据,并提取图像中物体的主体结构线;图像分级模块与图像处理模块通讯连接,用于接收图像中物体的主体结构线,并将图像中物体的主体结构线置于预先设定的行驶安全分级定位范围图中,行驶安全分级定位范围图包括安全区、警戒区和危险区,安全区、警戒区和危险区均为扇形区域,警戒区和危险区均设置两个,两个警戒区分别衔接在安全区两端,两个危险区分别衔接在各警戒区远离安全区的一端;当图像中物体的主体结构线均处于安全区内时,将车辆行驶状态判定为安全行驶状态;当图像中物体的主体结构线侵入警戒区且未侵入危险区内时,将车辆行驶状态判定为警戒行驶状态;当图像中物体的主体结构线侵入危险区内时,将车辆行驶状态判定为危险行驶状态。
优选的,图像获取模块包括前后向视觉摄像头、侧向视觉摄像头、支架和安装罩,前后向视觉摄像头和侧向视觉摄像头的采集方向垂直,前后向视觉摄像头朝向前方或后方,侧向视觉摄像头朝向左侧或右侧,前后向视觉摄像头和侧向视觉摄像头均设置在支架上,支架设置在安装罩上。
优选的,前后向视觉摄像头和侧向视觉摄像头的图像采集范围均为圆锥形范围。
另一方面,本发明提出一种基于视觉融合的一体化定位***,该***包括雷达测距模块、图像融合模块和上述的基于视觉融合的一体化定位装置;图像获取模块在目标车辆顶部呈矩形安装四组,共包括两个朝向车辆前方的前后向视觉摄像头、两个朝向车辆后方的前后向视觉摄像头、两个朝向车辆左侧的侧向视觉摄像头和两个朝向车辆右侧的侧向视觉摄像头,雷达测距模块共设置八个,每组图像获取模块中的安装罩上安装两个雷达测距模块,该两个雷达测距模块的朝向分别与该组图像获取模块中的前后向视觉摄像头和侧向视觉摄像头的朝向相同;
图像处理模块与图像融合模块通讯连接,用于将图像中物体的主体结构线数据传输至图像融合模块中;
雷达测距模块与图像融合模块通讯连接,用于采集目标方向上对物体的测距点阵数据,并将测距点阵数据传输至图像融合模块;
对于朝向车辆同侧的两个前后向视觉摄像头或两个侧向视觉摄像头,图像处理模块根据两个前后向视觉摄像头或两个侧向视觉摄像头采集的图像数据提取图像中物体的主体结构线后,图像融合模块用于将该两个图像中物体的主体结构线数据与对应朝向的雷达测距模块采集的测距点阵数据对应融合成结构线及测距点阵一体式图像。
优选的,图像融合模块包括点线融合模块和变换融合模块;
点线融合模块用于将依据朝向车辆同侧的两个前后向视觉摄像头或两个侧向视觉摄像头采集的图像数据提取的图像中物体的主体结构线与对应朝向的雷达测距模块采集的测距点阵数据进行点线融合,得到两组点线融合图像;
变换融合模块与点线融合模块通讯连接,用于接收点线融合图像,将两组点线融合图像划分为靠外分布的图像维持区和靠内分布的图像待融合区,并将两组点线融合图像中两个靠内分布的图像待融合区中的相同物体图像变换成图像融合区中的物体重建图像,以及将该两组点线融合图像中两个靠外分布的图像维持区分别衔接在图像融合区两侧,以形成结构线及测距点阵一体式图像。
优选的,变换融合模块在对两个图像待融合区中的相同物体进行图像变换时,以物体在各图像融合区中的最大横向尺寸为变换横向尺寸,以物体在各图像融合区中的最大竖向尺寸为变换竖向尺寸,依据变换横向尺寸和变换竖向尺寸确定物体重建图像的正向显示尺寸。
优选的,还包括图像输出模块,图像输出模块与图像融合模块通讯连接,用于接收结构线及测距点阵一体式图像数据并将其进行可视化输出。
优选的,还包括安装在目标车辆上的全球定位导航模块和惯性导航模块,全球定位导航模块实时定位车辆位置,惯性导航模块检测车辆的速度和位置。
与现有技术相比,本发明具有如下有益的技术效果:
本发明可以仅依据基于视觉融合的一体化定位装置采集的图像也能判定平台车辆是否处于安全行驶状态,也可结合雷达测距模块共同作用,运行稳定性和可靠性高。在不结合雷达测距模块使用时,图像分级模块将图像中物体的主体结构线置于预先设定的行驶安全分级定位范围图中进行比较,判断平台车辆与物体的间距是否处于安全范围内。在结合雷达测距模块使用时,通过图像融合模块将两个图像中物体的主体结构线数据与对应朝向的雷达测距模块采集的测距点阵数据对应融合成结构线及测距点阵一体式图像,从而获得既包括图像数据又包括距离数据的一体式图像,能更直观、精确的获知物体和车辆间距。
附图说明
图1为本发明实施例基于视觉融合的一体化定位***的***结构框图;
图2为本发明实施例中图像融合模块的结构框图;
图3为本发明实施例中的图像获取模块在车辆上的安装位置示意图;
图4为本发明实施例中的图像获取模块的结构示意图;
图5为图像分级模块对行驶安全进行分级定位的角度范围示意图;
图6为点线融合模块将物体结构线和物体测距点阵融合并得到点线融合图像的示意图;
图7为变换融合模块将点线融合图像变换成包括正向视角融合图像的示意图。
附图标记:100、图像获取模块;1、前后向视觉摄像头;2、侧向视觉摄像头;3、支架;4、安装罩。
具体实施方式
实施例一
如图1-图7所示,本实施例提出的一种基于视觉融合的一体化定位***,该***包括雷达测距模块、图像融合模块和基于视觉融合的一体化定位装置。
该基于视觉融合的一体化定位装置包括图像获取模块100、图像处理模块和图像分级模块。图像获取模块100用于在图像采集方向范围内进行物体图像的采集,图像获取模块100包括前后向视觉摄像头1、侧向视觉摄像头2、支架3和安装罩4,前后向视觉摄像头1和侧向视觉摄像头2的采集方向垂直,前后向视觉摄像头1朝向前方或后方,侧向视觉摄像头2朝向左侧或右侧,前后向视觉摄像头1和侧向视觉摄像头2均设置在支架3上,支架3设置在安装罩4上,安装罩4可安装至目标车辆的车顶。前后向视觉摄像头1和侧向视觉摄像头2的图像采集范围均为圆锥形范围,能在圆锥形范围内采集预定尺寸的矩形图像。
图像处理模块与图像获取模块100通讯连接,用于接收图像获取模块100采集的图像数据,并提取图像中物体的的主体结构线。图像分级模块与图像处理模块通讯连接,用于接收图像中物体的主体结构线,并将图像中物体的主体结构线置于预先设定的行驶安全分级定位范围图中,行驶安全分级定位范围图包括安全区、警戒区和危险区,安全区、警戒区和危险区均为扇形区域,警戒区和危险区均设置两个,两个警戒区分别衔接在安全区两端,两个危险区分别衔接在各警戒区远离安全区的一端。如图5所示,安全区为夹角为α的扇形区域,警戒区为两个夹角为β的扇形区域,危险区为两个夹角为γ的扇形区域,这些扇形区域均以视觉摄像头为圆心。当图像中物体的主体结构线均处于安全区内时,将车辆行驶状态判定为安全行驶状态;当图像中物体的主体结构线侵入警戒区且未侵入危险区内时,将车辆行驶状态判定为警戒行驶状态;当图像中物体的主体结构线侵入危险区内时,将车辆行驶状态判定为危险行驶状态,此种判定方式依据的是物体主体结构线所处位置,没有直接测量至物体的距离,仍能实现车辆行驶安全性判断,对不同情况下的车辆安全性进行分级定性。
图像获取模块100在目标车辆顶部呈矩形安装四组,共包括两个朝向车辆前方的前后向视觉摄像头1、两个朝向车辆后方的前后向视觉摄像头1、两个朝向车辆左侧的侧向视觉摄像头2和两个朝向车辆右侧的侧向视觉摄像头2,雷达测距模块共设置八个,每组图像获取模块100中的安装罩4上安装两个雷达测距模块,该两个雷达测距模块的朝向分别与该组图像获取模块100中的前后向视觉摄像头1和侧向视觉摄像头2的朝向相同。
图像处理模块与图像融合模块通讯连接,用于将图像中物体的主体结构线数据传输至图像融合模块中。雷达测距模块与图像融合模块通讯连接,用于采集目标方向上对物体的测距点阵数据,并将测距点阵数据传输至图像融合模块。
对于朝向车辆同侧的两个前后向视觉摄像头1或两个侧向视觉摄像头2,图像处理模块根据两个前后向视觉摄像头1或两个侧向视觉摄像头2采集的图像数据提取图像中物体的主体结构线后,图像融合模块用于将该两个图像中物体的主体结构线数据与对应朝向的雷达测距模块采集的测距点阵数据对应融合成结构线及测距点阵一体式图像。
基于视觉融合的一体化定位***还包括图像输出模块、安装在目标车辆上的全球定位导航模块和惯性导航模块,图像输出模块与图像融合模块通讯连接,用于接收结构线及测距点阵一体式图像数据并将其进行可视化输出,显示数据更加直观。全球定位导航模块实时定位车辆位置,惯性导航模块检测车辆的速度和位置,进一步提升定位的准确性。
本实施例可以仅依据基于视觉融合的一体化定位装置采集的图像也能判定平台车辆是否处于安全行驶状态,也可结合雷达测距模块共同作用,运行稳定性和可靠性高。在不结合雷达测距模块使用时,对于图像获取模块100采集的图像数据,图像处理模块从图像数据中提取出图像中物体的主体结构线,图像分级模块再将图像中物体的主体结构线置于预先设定的行驶安全分级定位范围图中进行比较,当图像中物体的主体结构线完全处于安全区内时,表明平台车辆与物体的间距处于安全范围内,平台车辆可以正常行驶;当图像中物体的主体结构线侵入警戒区且未侵入危险区内时,表明车辆与物体的间距较小,需要注意行驶速度,防止速度过大而无法及时刹停;当图像中物体的主体结构线侵入危险区内时,将车辆行驶状态判定为危险行驶状态,表明车辆与物体的间距进一步缩小至可能影响行驶安全的程度,车辆需要减慢速度甚至刹停来扩大与物体的间距,保障车辆行驶的安全性。在结合雷达测距模块使用时,通过图像融合模块将两个图像中物体的主体结构线数据与对应朝向的雷达测距模块采集的测距点阵数据对应融合成结构线及测距点阵一体式图像,从而获得既包括图像数据又包括距离数据的一体式图像,能更直观、精确的获知物体和车辆间距,为车辆安全行驶提供数据支撑。
实施例二
如图1-图7所示,本实施例提出的一种基于视觉融合的一体化定位***,相较于实施例一,本实施例中,图像融合模块包括点线融合模块和变换融合模块,点线融合模块和变换融合模块的运行原理如下:
1、点线融合模块用于将依据朝向车辆同侧的两个前后向视觉摄像头1或两个侧向视觉摄像头2采集的图像数据提取的图像中物体的主体结构线与对应朝向的雷达测距模块采集的测距点阵数据进行点线融合,得到两组点线融合图像,将测距点阵和物体真实的主体结构线进行融合,见图6。
2、变换融合模块与点线融合模块通讯连接,用于接收点线融合图像,将两组点线融合图像划分为靠外分布的图像维持区和靠内分布的图像待融合区,并将两组点线融合图像中两个靠内分布的图像待融合区中的相同物体图像变换成图像融合区中的物体重建图像,以及将该两组点线融合图像中两个靠外分布的图像维持区分别衔接在图像融合区两侧,以形成结构线及测距点阵一体式图像,见图7。因为朝向同侧的视觉摄像头位于车辆顶部不同位置,所采集的图像存在透视,所以对于处于两个图像待融合区中的相同物体,需要根据两种不同的透视来确定一个统一的正视图像,以该正视图像作为最终的结构线及测距点阵一体式图像的一部分,然后结合两侧的图像维持区中的图像进行衔接,共同组成结构线及测距点阵一体式图像,获得包含图像采集正前方和采集方向两侧的整体图像。
变换融合模块在对两个图像待融合区中的相同物体进行图像变换时,以物体在各图像融合区中的最大横向尺寸为变换横向尺寸,以物体在各图像融合区中的最大竖向尺寸为变换竖向尺寸,依据变换横向尺寸和变换竖向尺寸确定物体重建图像的正向显示尺寸,重建图像的尺寸最大化,判断车辆安全行驶的敏感度更高,车辆的行驶安全性更好。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于此,在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内,在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。
Claims (8)
1.一种基于视觉融合的一体化定位装置,其特征在于,包括:
图像获取模块(100),其用于在图像采集方向范围内进行物体图像的采集;
图像处理模块,其与图像获取模块(100)通讯连接,用于接收图像获取模块(100)采集的图像数据,并提取图像中物体的主体结构线;
图像分级模块,其与图像处理模块通讯连接,用于接收图像中物体的主体结构线,并将图像中物体的主体结构线置于预先设定的行驶安全分级定位范围图中,行驶安全分级定位范围图包括安全区、警戒区和危险区,安全区、警戒区和危险区均为扇形区域,警戒区和危险区均设置两个,两个警戒区分别衔接在安全区两端,两个危险区分别衔接在各警戒区远离安全区的一端;当图像主体中物体的结构线均处于安全区内时,将车辆行驶状态判定为安全行驶状态;当图像中物体的主体结构线侵入警戒区且未侵入危险区内时,将车辆行驶状态判定为警戒行驶状态;当图像中物体的主体结构线侵入危险区内时,将车辆行驶状态判定为危险行驶状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉融合的一体化定位装置,其特征在于,图像获取模块(100)包括前后向视觉摄像头(1)、侧向视觉摄像头(2)、支架(3)和安装罩(4),前后向视觉摄像头(1)和侧向视觉摄像头(2)的采集方向垂直,前后向视觉摄像头(1)朝向前方或后方,侧向视觉摄像头(2)朝向左侧或右侧,前后向视觉摄像头(1)和侧向视觉摄像头(2)均设置在支架(3)上,支架(3)设置在安装罩(4)上。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉融合的一体化定位装置,其特征在于,前后向视觉摄像头(1)和侧向视觉摄像头(2)的图像采集范围均为圆锥形范围。
4.一种基于视觉融合的一体化定位***,其特征在于,包括雷达测距模块、图像融合模块和根据权利要求2所述的基于视觉融合的一体化定位装置;图像获取模块(100)在目标车辆顶部呈矩形安装四组,共包括两个朝向车辆前方的前后向视觉摄像头(1)、两个朝向车辆后方的前后向视觉摄像头(1)、两个朝向车辆左侧的侧向视觉摄像头(2)和两个朝向车辆右侧的侧向视觉摄像头(2),雷达测距模块共设置八个,每组图像获取模块(100)中的安装罩(4)上安装两个雷达测距模块,该两个雷达测距模块的朝向分别与该组图像获取模块(100)中的前后向视觉摄像头(1)和侧向视觉摄像头(2)的朝向相同;
图像处理模块与图像融合模块通讯连接,用于将图像中物体的主体结构线数据传输至图像融合模块中;
雷达测距模块与图像融合模块通讯连接,用于采集目标方向上对物体的测距点阵数据,并将测距点阵数据传输至图像融合模块;
对于朝向车辆同侧的两个前后向视觉摄像头(1)或两个侧向视觉摄像头(2),图像处理模块根据两个前后向视觉摄像头(1)或两个侧向视觉摄像头(2)采集的图像数据提取图像中物体的主体结构线后,图像融合模块用于将该两个图像中物体的主体结构线数据与对应朝向的雷达测距模块采集的测距点阵数据对应融合成结构线及测距点阵一体式图像。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉融合的一体化定位***,其特征在于,图像融合模块包括点线融合模块和变换融合模块;
点线融合模块用于将依据朝向车辆同侧的两个前后向视觉摄像头(1)或两个侧向视觉摄像头(2)采集的图像数据提取的图像中物体的主体结构线与对应朝向的雷达测距模块采集的测距点阵数据进行点线融合,得到两组点线融合图像;
变换融合模块与点线融合模块通讯连接,用于接收点线融合图像,将两组点线融合图像划分为靠外分布的图像维持区和靠内分布的图像待融合区,并将两组点线融合图像中两个靠内分布的图像待融合区中的相同物体图像变换成图像融合区中的物体重建图像,以及将该两组点线融合图像中两个靠外分布的图像维持区分别衔接在图像融合区两侧,以形成结构线及测距点阵一体式图像。
6.根据权利要求5所述的一种基于视觉融合的一体化定位***,其特征在于,变换融合模块在对两个图像待融合区中的相同物体进行图像变换时,以物体在各图像融合区中的最大横向尺寸为变换横向尺寸,以物体在各图像融合区中的最大竖向尺寸为变换竖向尺寸,依据变换横向尺寸和变换竖向尺寸确定物体重建图像的正向显示尺寸。
7.根据权利要求4所述的一种基于视觉融合的一体化定位***,其特征在于,还包括图像输出模块,图像输出模块与图像融合模块通讯连接,用于接收结构线及测距点阵一体式图像数据并将其进行可视化输出。
8.根据权利要求4所述的一种基于视觉融合的一体化定位***,其特征在于,还包括安装在目标车辆上的全球定位导航模块和惯性导航模块,全球定位导航模块实时定位车辆位置,惯性导航模块检测车辆的速度和位置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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