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一种车载测距系统及方法技术方案

技术编号:15389240 阅读:155 留言:0更新日期:2017-05-19 03:15
本发明专利技术提供了一种车载测距系统,包括图像采集模块;摄像头参数及路况信息输入模块,其特征在于,还包括:图像预处理模块;车辆检测模块;摄像头三维姿态判定模块;防抖动测距模块;预警信息输出模块。本发明专利技术的另一个技术方案是提供了一种基于上述系统的车载测距方法。本发明专利技术可以有效地检测出位于本车前方的车辆并进行测距。本发明专利技术结合车辆底部阴影特征与尾灯特征,对车辆进行检测,具有较高的鲁棒性的同时提高了算法的执行效率。本发明专利技术中的测距算法与现有方法相比,成本更低,安装使用更为简便。

Vehicle mounted distance measuring system and method

The invention provides a vehicle location system, including image acquisition module; the camera parameters and traffic information input module, which is characterized in that also includes: image preprocessing module; vehicle detection; camera 3D attitude determination module; jitter ranging module; pre alarm information output module. The other technical proposal of the invention is to provide a vehicle ranging method based on the above system. The invention can effectively detect vehicles located in front of the vehicle and carry out ranging. The invention combines the characteristics of the bottom shadow of the vehicle and the characteristics of the tail lamp to detect the vehicle, has high robustness and improves the execution efficiency of the algorithm. Compared with the existing methods, the ranging algorithm in the invention has lower cost and simpler installation and use.

【技术实现步骤摘要】
一种车载测距系统及方法
本专利技术涉及一种基于单目视觉技术的车载测距系统及方法。
技术介绍
基于单目视觉技术的车载测距系统首先需要实现前方车辆的检测。目前,用于检测前方车辆的方法主要有:基于车辆底部阴影特征的检测方法、基于车辆红色尾灯特征的车辆检测方法以及基于光流的运动车辆的检测方法。基于光流的运动车辆的检测方法在动态背景下,识别率较低。基于车辆底部阴影特征以及车辆水平边缘特征和对称性的车辆检测方法,首先利用车辆底部阴影特征确定可能存在车辆的区域,再根据车辆的水平边缘特征和对称性精确定位。该方法没有对检测到的阴影特征进行虚假目标的排除。基于车辆尾灯特征的车辆检测方法需要对获取的每一帧图像进行颜色空间的转换。目前,车载测距系统,大多采用雷达、超声波等传感器。而基于单目视觉的测距技术,一般又需要配合激光等设备使用。基于视觉系统的测距方法与雷达、超声波等传感器相比,具有安装简便、价格低廉、对外部环境无干扰等优点。目前的基于摄像机内部参数和几何关系的单目视觉测距方法在摄像机三维姿态不变的条件下具有较为准确的测距效果,应用在车载测距系统中则会产生较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于视觉系统的测距系统及方法。为了达到上述目的,本专利技术的一个技术方案是提供了一种车载测距系统,包括:图像采集模块,用于从车载摄像头获取道路图像;摄像头参数及路况信息输入模块,用于输入车载摄像头的安装高度信息及路况信息,不同路况信息对应不同的安全车距,其特征在于,还包括:图像预处理模块,用于将图像采集模块获取的道路图像转换为灰度图像;车辆检测模块,对图像预处理模块得到的图像进行阈值分割,从而将车辆底部阴影区域分割出来,以检测前方是否有车辆,若有前方有车辆,则记录前方车辆底部阴影区域的几何中心的坐标,作为待定的测距点;摄像头三维姿态判定模块,用于从车辆检测模块得到的图像中检测车道线,利用车道线的变化情况判断摄像头的三维姿态,摄像头的三维姿态分为正常姿态、俯仰角变化、旋转、车辆偏离车道进行判断,若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标的变化均小于允许的最大差值,则摄像头的三维姿态处于正常姿态;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中多个坐标的纵坐标值的变化超过了允许的最大差值,且其横坐标变化不大,则摄像头的三维姿态处于俯仰角变化;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中有多个坐标的横纵坐标值的变化均超过了允许的最大差值,则摄像头的三维姿态处于旋转;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中横坐标值的变化近乎全部超过允许的最大差值,且纵坐标变化不大,或者检测到其中一条车道线位于车辆下方,则摄像头的三维姿态处于车辆偏离车道;防抖动测距模块,根据摄像头三维姿态判定模块得到的摄像头三维姿态信息从车辆检测模块得到的待定的测距点中选取合适的测距点,进行测距,其中:当摄像头的三维姿态处于正常姿态时,取最新获取的m个待定的测距点的横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于俯仰角变化时,从最新获取的m个待定的测距点中选取纵坐标变化最小的m1个坐标,取横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于旋转,则从最新获取的m个待定的测距点中选取横纵坐标变化均为最小的m2个坐标,取横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于车辆偏离车道,则以当前获取的待定的测距点为最终的目标测距点的坐标;预警信息输出模块,用于根据防抖动测距模块获得最终的目标测距点的坐标以及摄像头参数及路况信息输入模块输入的车载摄像头的安装高度信息计算得到当前车辆与前车之间的距离d,将距离d与摄像头参数及路况信息输入模块输入的路况信息对应的安全车距相比较,若低于安全车距,则向驾驶员发出警报:式中,h为车载摄像头的安装高度,α为车载摄像头的俯仰角度,y为最终的目标测距点的纵坐标,y0为车载摄像头光轴与像平面的交点的纵坐标值,f为车载摄像头的焦距。优选地,所述图像预处理模块还提取灰度图像的感兴趣区域。优选地,所述图像预处理模块还对提取到的感兴趣区域进行降噪,以滤除图像中的杂波,并增强图像中的轮廓特征。优选地,所述车辆检测模块对图像预处理模块得到的图像进行阈值分割后,还通过车辆的红色尾灯特征对分割出的车辆底部阴影区域进行提纯,排除虚假目标。本专利技术的另一个技术方案是提供了一种基于上述系统的车载测距方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、摄像头参数及路况信息输入模块,用于输入车载摄像头的安装高度信息及路况信息;步骤2、车辆在行驶过程中,通过图像采集模块获取道路图像;步骤3、由图像预处理模块将步骤2得到的道路图像转换为灰度图像,再由车辆检测模块对图像预处理模块得到的图像进行阈值分割,从而将车辆底部阴影区域分割出来,以检测前方是否有车辆,若有前方有车辆,则记录前方车辆底部阴影区域的几何中心的坐标,作为待定的测距点;步骤4、由摄像头三维姿态判定模块从车辆检测模块得到的图像中检测车道线,利用车道线的变化情况判断摄像头的三维姿态处于正常姿态、或俯仰角变化、或旋转、或车辆偏离车道进行判断,防抖动测距模块根据摄像头的三维姿态的判断结果,从车辆检测模块得到的m幅图像的m个待定的测距点中选取合适的测距点作为最终的目标测距点的坐标;步骤5、由预警信息输出模块防抖动测距模块获得最终的目标测距点的坐标以及摄像头参数及路况信息输入模块输入的车载摄像头的安装高度信息计算得到当前车辆与前车之间的距离d,将距离d与摄像头参数及路况信息输入模块输入的路况信息对应的安全车距相比较,若低于安全车距,则向驾驶员发出警报。优选地,在所述步骤3中,图像预处理模块将步骤2得到的道路图像转换为灰度图像后,再提取灰度图像的感兴趣区域。优选地,在所述步骤3中,对提取到的感兴趣区域进行降噪,以滤除图像中的杂波,并增强图像中的轮廓特征。优选地,所述车辆检测模块对图像预处理模块得到的图像进行阈值分割后,还通过车辆的红色尾灯特征对分割出的车辆底部阴影区域进行提纯,排除虚假目标,包括如下步骤:步骤3.1、由所述车辆检测模块对图像预处理模块得到的图像进行阈值分割,提取出车辆底部阴影区域;步骤3.2、将步骤3.1得到的图像转换到HSV颜色空间后,利用H分量图进行红色分割,检测车辆尾灯特征,若当前车辆底部阴影区域存在车辆尾灯特征,则记录车辆底部阴影区域的几何中心的坐标,作为待定的测距点,否则,将当前车辆底部阴影区域抛弃。本专利技术可以有效地检测出位于本车前方的车辆并进行测距。传统的车辆检测方法:基于车辆尾部轮廓特征的车辆检测方法、基于车辆底部阴影特征的车辆检测方法以及基于红色尾灯特征的车辆检测方法等,或者效率较低,不能很好的满足安全驾驶辅助系统对实时性的要求;或者鲁棒性欠缺,容易检测到路面阴影区域等虚假目标;亦或者建模过程复杂,不实用。本专利技术结合车辆底部阴影特征与尾灯特征,对车辆进行检测,具有较高的鲁棒性的同时提高了算法的执行效率。本专利技术中的测距算法与现有方法相比,成本更低,安装使用更为简便。附图说明图1为本专利技术的系统模块图;图2为图像预处理流程图;图3为本专利技术选取的感兴趣区域(ROI);图4为车辆检测流程图;图5a为车底阴影特本文档来自技高网...
一种车载测距系统及方法

【技术保护点】
一种车载测距系统,包括:图像采集模块,用于从车载摄像头获取道路图像;摄像头参数及路况信息输入模块,用于输入车载摄像头的安装高度信息及路况信息,不同路况信息对应不同的安全车距,其特征在于,还包括:图像预处理模块,用于将图像采集模块获取的道路图像转换为灰度图像;车辆检测模块,对图像预处理模块得到的图像进行阈值分割,从而将车辆底部阴影区域分割出来,以检测前方是否有车辆,若有前方有车辆,则记录前方车辆底部阴影区域的几何中心的坐标,作为待定的测距点;摄像头三维姿态判定模块,用于从车辆检测模块得到的图像中检测车道线,利用车道线的变化情况判断摄像头的三维姿态,摄像头的三维姿态分为正常姿态、俯仰角变化、旋转、车辆偏离车道进行判断,若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标的变化均小于允许的最大差值,则摄像头的三维姿态处于正常姿态;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中多个坐标的纵坐标值的变化超过了允许的最大差值,且其横坐标变化不大,则摄像头的三维姿态处于俯仰角变化;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中有多个坐标的横纵坐标值的变化均超过了允许的最大差值,则摄像头的三维姿态处于旋转;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中横坐标值的变化近乎全部超过允许的最大差值,且纵坐标变化不大,或者检测到其中一条车道线位于车辆下方,则摄像头的三维姿态处于车辆偏离车道;防抖动测距模块,根据摄像头三维姿态判定模块得到的摄像头三维姿态信息从车辆检测模块得到的待定的测距点中选取合适的测距点,进行测距,其中:当摄像头的三维姿态处于正常姿态时,取最新获取的m个待定的测距点的横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于俯仰角变化时,从最新获取的m个待定的测距点中选取纵坐标变化最小的m1个坐标,取横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于旋转,则从最新获取的m个待定的测距点中选取横纵坐标变化均为最小的m2个坐标,取横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于车辆偏离车道,则以当前获取的待定的测距点为最终的目标测距点的坐标;预警信息输出模块,用于根据防抖动测距模块获得最终的目标测距点的坐标以及摄像头参数及路况信息输入模块输入的车载摄像头的安装高度信息计算得到当前车辆与前车之间的距离d,将距离d与摄像头参数及路况信息输入模块输入的路况信息对应的安全车距相比较,若低于安全车距,则向驾驶员发出警报:...

【技术特征摘要】
1.一种车载测距系统,包括:图像采集模块,用于从车载摄像头获取道路图像;摄像头参数及路况信息输入模块,用于输入车载摄像头的安装高度信息及路况信息,不同路况信息对应不同的安全车距,其特征在于,还包括:图像预处理模块,用于将图像采集模块获取的道路图像转换为灰度图像;车辆检测模块,对图像预处理模块得到的图像进行阈值分割,从而将车辆底部阴影区域分割出来,以检测前方是否有车辆,若有前方有车辆,则记录前方车辆底部阴影区域的几何中心的坐标,作为待定的测距点;摄像头三维姿态判定模块,用于从车辆检测模块得到的图像中检测车道线,利用车道线的变化情况判断摄像头的三维姿态,摄像头的三维姿态分为正常姿态、俯仰角变化、旋转、车辆偏离车道进行判断,若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标的变化均小于允许的最大差值,则摄像头的三维姿态处于正常姿态;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中多个坐标的纵坐标值的变化超过了允许的最大差值,且其横坐标变化不大,则摄像头的三维姿态处于俯仰角变化;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中有多个坐标的横纵坐标值的变化均超过了允许的最大差值,则摄像头的三维姿态处于旋转;若从车辆检测模块得到获取的m幅图像中的车道线的交点横纵坐标中横坐标值的变化近乎全部超过允许的最大差值,且纵坐标变化不大,或者检测到其中一条车道线位于车辆下方,则摄像头的三维姿态处于车辆偏离车道;防抖动测距模块,根据摄像头三维姿态判定模块得到的摄像头三维姿态信息从车辆检测模块得到的待定的测距点中选取合适的测距点,进行测距,其中:当摄像头的三维姿态处于正常姿态时,取最新获取的m个待定的测距点的横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于俯仰角变化时,从最新获取的m个待定的测距点中选取纵坐标变化最小的m1个坐标,取横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于旋转,则从最新获取的m个待定的测距点中选取横纵坐标变化均为最小的m2个坐标,取横纵坐标的平均值为最终的目标测距点的坐标;当摄像头的三维姿态处于车辆偏离车道,则以当前获取的待定的测距点为最终的目标测距点的坐标;预警信息输出模块,用于根据防抖动测距模块获得最终的目标测距点的坐标以及摄像头参数及路况信息输入模块输入的车载摄像头的安装高度信息计算得到当前车辆与前车之间的距离d,将距离d与摄像头参数及路况信息输入模块输入的路况信息对应的安全车距相比较,若低于安全车距,则向驾驶员发出警报:式中,h为车载摄像头的安装高度,α为车载摄像头的俯仰角度,y为最终的目标测距点的纵坐标,y0为车载摄像头光轴与像平面的交点的纵坐标值,f为车载摄像头的焦距。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:章昭辉侯伦青
申请(专利权)人:东华大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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