一种测量前方车辆距离的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种测量前方车辆距离的装置，涉及车载电子设备领域。该装置包括：单目前向摄像头，图像处理单元和显示设备；单目前向摄像头用于获取车辆前方的图像；图像处理单元分别与单目前向摄像头和显示设备连接，包括标定模块，边缘检测模块，第一距离计算模块，第二距离计算模块以及融合计算模块，用于根据单目前向摄像头获取的图像，计算前方车辆的距离；显示设备用于显示计算出的距离。本实用新型专利技术基于成像原理和图像坐标系与世界坐标系的投影关系，得到一个接近实际距离的值。本实用新型专利技术采用单目摄像头成本低，兼容不同的摄像头安装位置、拍摄角度和不同车型，为驾驶员提供驾驶辅助，保证驾驶安全。

A device for measuring the distance of a vehicle ahead

The utility model discloses a device for measuring the distance of vehicles in front, which relates to the field of vehicle electronic equipment. The device includes the single current camera, the image processing unit and the display device; the single current camera is used to get the image in front of the vehicle; the image processing unit is connected to the camera and the display device, respectively, including the calibration module, the edge detection module, the first distance calculation module, and the second distance calculation model. The block and the fusion calculation module are used to calculate the distance of the front vehicle according to the image obtained by the single current camera, and the display device is used to display the calculated distance. Based on the imaging principle and the projection relation between the image coordinate system and the world coordinate system, the utility model obtains a value close to the actual distance. The utility model adopts a single camera with low cost, compatible with different camera installation position, shooting angle and different type of vehicle, providing driver assistance for driving, and ensuring driving safety.

【技术实现步骤摘要】
一种测量前方车辆距离的装置
本技术涉及车载电子技术，尤其涉及一种测量前方车辆距离的装置。
技术介绍
基于单目前向摄像头的车辆测距是智能汽车驾驶中的前向防碰撞预警系统的关键技术之一，对于保持车距、车道变换以及前车碰撞预警都有着重要的作用。相对于激光雷达测距、双目视觉测距以及其他测距方法，基于单目摄像头的测距有着成本低廉以及信息丰富的优势。当前，基于单目摄像头的测距方法主要有：1、根据图像中的像素位置和实际距离之间的统计关系建模，来估算实际距离；该方法无法建立通用的模型，要针对不同车型进行调试；2、利用摄像头成像原理，以及近大远小的原理，对车辆进行建模，进而估算实际距离，但不能计算出确切的距离数据；3、利用道路特征和本车在车道中的位置来计算前车的距离，对于道路特征有较强的依赖性，不能通用推广。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种测量前方车辆距离的装置，能够测量前方的车辆与本车的距离，为驾驶员提供参考。为达此目的，本技术采用以下技术方案：一种测量前方车辆距离的装置，包括：单目前向摄像头，图像处理单元和显示设备；所述单目前向摄像头，用于获取车辆前方的图像；所述图像处理单元分别与所述单目前向摄像头和所述显示设备连接，包括标定模块，边缘检测模块，第一距离计算模块，第二距离计算模块以及融合计算模块，用于根据所述单目前向摄像头获取的所述图像，计算前方车辆的距离；所述标定模块，用于对单目前向摄像头进行标定得到图像坐标与物理坐标之间的投影变换矩阵；所述边缘检测模块，用于提取前方车辆的边缘信息，得到表示边缘的矩形；所述第一距离计算模块，用于根据所述边缘信息和预设车体模型计算前方车辆的第一实际距离；所述第二距离计算模块，用于根据所述边缘信息和所述投影变换矩阵，计算前方车辆的第二实际距离；所述融合计算模块，用于根据所述第一实际距离和所述第二实际距离计算前方车辆距离；所述显示设备用于显示所述距离。其中，所述装置还包括：多个设置有标定点的标定物，所述标定物放置于车辆前方，用于作为单目前向摄像头的标定参考物；所述单目前向摄像头还用于获取标定物的标定图像；所述标定模块具体用于获取标定物的标定点的物理坐标和在标定图像上的图像坐标；计算图像坐标与物理坐标之间的投影变换矩阵。其中，所述第二距离计算模块具体用于：获得所述矩形的下边缘的平均坐标；根据所述投影变换矩阵计算所述平均坐标对应的实际坐标；从所述实际坐标中获取前方车辆的第二实际距离。其中，所述融合计算模块具体用于：设置所述第一实际距离的第一权重和所述第二实际距离的第二权重；计算前方车辆距离，所述前方车辆距离＝第一实际距离*第一权重+第二实际距离*第二权重。其中，所述融合计算模块设置所述第一实际距离的第一权重和所述第二实际距离的第二权重，包括：所述第一权重和所述第二权重的初始值均为0.5；根据所述第一实际距离和所述图像的上一帧的前方车辆距离，计算所述图像的当前帧的第一权重；第二权重＝1-所述第一权重。其中，所述边缘检测模块具体用于：通过样本训练得到车辆的LBP特征；根据所述LBP特征识别前方车辆在图像中的位置；通过SOBEL算子进行边缘检测，在所述位置提取前方车辆的上边缘和下边缘；对所述位置进行阈值二值化后，提取前方车辆的左边缘和右边缘；所述上边缘、所述下边缘、所述左边缘和所述右边缘围成表示边缘的矩形。其中，所述单目前向摄像头设置在车辆驾驶室，拍摄方向为车辆前方。本技术的有益效果为：通过单目前向摄像头采集车辆前方的图像，图像处理单元通过成像原理，根据车体模型估算前车的距离；再通过对摄像头进行标定，根据图像坐标系与世界坐标系的投影关系，估算前车的距离；将获得的两个距离值进行动态融合，得到一个接近实际距离的值，供驾驶员参考。本技术基于单目摄像头进行测距，成本低，调试简单，兼容不同的摄像头安装位置、拍摄角度和车型，并且克服了现有技术中采用单目摄像头测距不准确的缺陷，为驾驶员提供驾驶辅助，保证驾驶安全。附图说明图1是本技术实施例一提供的测量前方车辆距离的装置的结构示意图；图2是本技术实施例一中标定物的放置位置示意图；图3是本技术实施例二提供的测量前方车辆距离的方法的流程图。具体实施方式为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例一本实施例提供一种测量前方车辆距离的装置，适用于驾驶中估测前车距离的情形，为驾驶员提供驾驶辅助。该装置由软件和/或硬件组成，一般集成于车载电子设备，如行车记录仪、汽车中控设备等，也可作为单独的测距设备安装在汽车的驾驶室。图1是本技术实施例一提供的测量前方车辆距离的装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括：单目前向摄像头，图像处理单元和显示设备。所述单目前向摄像头，用于获取车辆前方的图像。所述单目前向摄像头设置在车辆驾驶室，拍摄方向为车辆前方。所述图像处理单元分别与所述单目前向摄像头和所述显示设备连接，包括标定模块，边缘检测模块，第一距离计算模块，第二距离计算模块以及融合计算模块，用于根据所述单目前向摄像头获取的所述图像，计算前方车辆的距离。所述图像处理单元为具备图像处理能力的处理器，如CPU等硬件设备。所述显示设备用于显示所述距离。其中，所述标定模块，用于对单目前向摄像头进行标定得到图像坐标与物理坐标之间的投影变换矩阵。所述边缘检测模块，用于提取前方车辆的边缘信息，得到表示边缘的矩形。所述第一距离计算模块，用于根据所述边缘信息和预设车体模型计算前方车辆的第一实际距离。所述第二距离计算模块，用于根据所述边缘信息和所述投影变换矩阵，计算前方车辆的第二实际距离。所述融合计算模块，用于根据所述第一实际距离和所述第二实际距离计算前方车辆距离。进一步的，所述装置还包括：多个设置有标定点的标定物。所述标定物放置于车辆前方，用于作为单目前向摄像头的标定参考物。图2是本技术实施例一中标定物的放置位置示意图，如图2所示，在车辆的中心线(对称轴)上，于车辆前方放置多个带有标定点的标定物，标定物的尺寸和摆放标定物的位置根据需要选择。本实施例中，标定物的摆放位置定为距离车头2米、3米、4米，小型车辆的标定物高度为1.2～1.5m，大型车辆为2.0～2.3m。标定物选取黑白棋盘格标定板，棋盘格尺寸为30cm*30cm。所述单目前向摄像头还用于标定时获取标定物的标定图像。所述标定模块具体用于：获取标定物的标定点的物理坐标和在标定图像上的图像坐标；计算图像坐标与物理坐标之间的投影变换矩阵。其中，所述第二距离计算模块具体用于：获得所述矩形的下边缘的平均坐标；根据所述投影变换矩阵计算所述平均坐标对应的实际坐标；从所述实际坐标中获取前方车辆的第二实际距离。其中，所述融合计算模块具体用于：设置所述第一实际距离的第一权重和所述第二实际距离的第二权重；计算前方车辆距离，所述前方车辆距离＝第一实际距离*第一权重+第二实际距离*第二权重。所述第一权重和所述第二权重的初始值均为0.5；根据所述第一实际距离和所述图像的上一帧的前方车辆距离，计算所述图像的当前帧的第一权重，即当前帧的第一权重＝|第一实际距离-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量前方车辆距离的装置，其特征在于，包括：多个设置有标定点的标定物，单目前向摄像头，图像处理单元和显示设备；所述标定物放置于车辆前方，用于作为单目前向摄像头的标定参考物；所述单目前向摄像头，用于获取标定物的标定图像，以及获取车辆前方的图像；所述图像处理单元分别与所述单目前向摄像头和所述显示设备连接，包括标定模块，边缘检测模块，第一距离计算模块，第二距离计算模块以及融合计算模块，用于根据所述单目前向摄像头获取的所述图像，计算前方车辆的距离；所述标定模块，用于对单目前向摄像头进行标定，包括：获取标定物的标定点的物理坐标和在标定图像上的图像坐标，计算图像坐标与物理坐标之间的投影变换矩阵；所述边缘检测模块，用于提取前方车辆的边缘信息，得到表示边缘的矩形；所述第一距离计算模块，用于根据所述边缘信息和预设车体模型计算前方车辆的第一实际距离；所述第二距离计算模块，用于根据所述边缘信息和所述投影变换矩阵，计算前方车辆的第二实际距离；所述融合计算模块，用于根据所述第一实际距离和所述第二实际距离计算前方车辆距离；所述显示设备用于显示所述距离。

【技术特征摘要】
1.一种测量前方车辆距离的装置，其特征在于，包括：多个设置有标定点的标定物，单目前向摄像头，图像处理单元和显示设备；所述标定物放置于车辆前方，用于作为单目前向摄像头的标定参考物；所述单目前向摄像头，用于获取标定物的标定图像，以及获取车辆前方的图像；所述图像处理单元分别与所述单目前向摄像头和所述显示设备连接，包括标定模块，边缘检测模块，第一距离计算模块，第二距离计算模块以及融合计算模块，用于根据所述单目前向摄像头获取的所述图像，计算前方车辆的距离；所述标定模块，用于对单目前向摄像头进行标定，包括：获取标定物的标定点的物理坐标和在标定图像上的图像坐标，计算图像坐标与物理坐标之间的投影变换矩阵；所述边缘检测模块，用于提取前方车辆的边缘信息，得到表示边缘的矩形；所述第一距离计算模块，用于根据所述边缘信息和预设车体模型计算前方车辆的第一实际距离；所述第二距离计算模块，用于根据所述边缘信息和所述投影变换矩阵，计算前方车辆的第二实际距离；所述融合计算模块，用于根据所述第一实际距离和所述第二实际距离计算前方车辆距离；所述显示设备用于显示所述距离。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二距离计算模块具体用于：获得所述矩形的下边缘的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星，张伟，陈睐，
申请(专利权)人：清华大学苏州汽车研究院吴江，
类型：新型
国别省市：江苏,32