动态倒车轨迹显示及校准方法技术

本发明专利技术公开一种动态倒车轨迹显示及校准方法，主要根据汽车方向盘转角计算出汽车倒退行进轨迹，然后将该轨迹叠加到倒车视频上，通过舵角(或转向角)计算轨迹的方法，捕获像素坐标系以纠正摄像头畸变的方法，连续可导曲线的绘制方法，该发明专利技术不需要额外的硬件设备，可以实车进行校准，适应性强，成本低，不需要供应商进行调试，省时省力。

【技术实现步骤摘要】
动态倒车轨迹显示及校准方法
本专利技术涉及汽车
在，尤其涉及一种动态倒车轨迹显示及校准方法。
技术介绍
倒车轨迹是近两年部分汽车导航设备上新出现的一个功能，其借助方向盘转角信息将汽车可能的后退路线叠加到后视摄像头的输出上并标注出距离，以直观形象化的形式协助驾驶人员调整选择倒车路线，减少驾驶人员特别是新手的误判断，对使用者是一个不错的实用功能。现有倒车轨迹技术的实现，一般采用集成轨迹的摄像头，或者将摄像头输入轨迹盒子进行转换，生成倒车轨迹信号，但是其采购成本高，集成周期长，还需要供应商配合调试比较麻烦，并且适应能力差，难以根据车辆差异进行校准。
技术实现思路
本专利技术提供一种动态倒车轨迹显示及校准方法解决现有技术成本高、研发周期长、适应性差的问题。本专利技术提供一种动态倒车轨迹显示及校准方法，包括：一种动态倒车轨迹显示及校准方法，其特征在于，包括：a.设定前轴中心与后轴中心的距离为纵轴距Dwb；前轮转动时左轮偏转的垂直轴线与右轮偏转的垂直轴线的距离为转向轴距Dsa，且这二条轴线位于前轮轴线上，对应轮的内侧；内侧轮胎转向角为内轮角Ai；外侧轮胎转向角为外轮角Ao；方向盘转角为舵角Aw；内轮角线、外轮角线与后轴线的相交点为轨迹圆心O(x,y)；b.建立实际坐标系的轨迹模型，根据倒车摄像头的特性，从车头往车尾俯视汽车，车尾延伸方向为Y轴，后轮的轴线为X轴，坐标绘制范围(x:-3.0m～3.0m,y:1.0m～5.5m，0.5m一格)，覆盖倒车安全范围，得到内外两条轨迹线与坐标网格的相交点，将绘制曲线覆盖至倒车视频上；c.汽车预设定的内轮角Ai、外轮角Ao与方向盘舵角Aw是一个由转向臂决定的固定对应关系，根据方向盘舵角Aw查表得到内轮角Ai、外轮角Ao数值；d.转弯过程中四轮以后轮轴线上的一个点O(x,y)为圆心绕行，O(x,y)在X轴线上，Oy＝0.0m，且即最远点坐标为(-车宽/2,车尾长)，为Pf(-0.89m,1.15m),最近点(车宽/2,0),即Pn(0.89m,0.0m),计算外侧轨迹圆半径故而外侧轨迹圆方程为(x-Ox)2+(y-Oy)2＝Ro2,同理内侧轨迹圆半径内侧轨迹圆方程为(x-Ox)2+(y-Oy)2＝Ri2；e.离散化轨迹,取离散点于坐标网的参考线上,将圆与坐标网格的相交点计算成一个坐标数组Physics；f.计算圆与直线的相交点，解为g.捕获一个13x9的矩阵和若干个车尾边缘的点对车库线进行修正，调整矩阵，得到了一个完整的像素坐标系表CoorPixel，程序内保存所有的地面坐标对应的像素点。把上述计算得到的实际坐标系相交点Physics，通过查表得到对应的像素坐标点Pixel，将Pixel连贯绘制，在屏幕上呈现的轨迹线；h.前一段曲线的结束和后一段曲线的开始保持切线的斜率相等，3段曲线的曲率非单调变化时，将中间的曲线分为2段，并且2段曲线的控制点方向相反的方式来保持曲线的连续可导；i.绘制车库线和坐标网格，车库宽度固定为m，将CoorPixel中的点按照规则绘制，将捕获的CoorPixel绘制为可见的网格，核验校准效果。将计算得到的Pixel绘制为轨迹曲线，得到效果图；j.校准轨迹，即校准像素坐标系，根据上述原理，设计界面供客户操作。本专利技术的有益效果：不需要额外的硬件设备，可以实车进行校准，适应性强，成本低，不需要供应商进行调试，省时省力。附图说明图1为实际坐标系下的轨迹模型(以大众迈腾作为参考)。图2为舵角与轮角对应表。图3为圆心计算示意图。图4为最远点与最近点的轨迹。图5为地面实际坐标系通过摄像头在屏幕上的呈现。图6为实际坐标系中的捕获矩阵。图7为车尾边缘5个车库线修正点。图8为绘制车库轨迹坐标网格效果图。图9为轨迹校准基本界面。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术进行详细描述。1、概念说明如图1纵轴距Dwb：前轴中心与后轴中心的距离；转向轴距Dsa：前轮转动时，左轮偏转的垂直轴线与右轮偏转的垂直轴线的距离，这二条轴线位于前轮轴线上，对应轮的内侧；内轮角Ai：内侧轮胎转向角；外轮角Ao：外侧轮胎转向角；舵角Aw：方向盘转角；轨迹圆心O(x,y)：内轮角线、外轮角线与后轴线的相交点，该3条线一定会相交于一点，这是由汽车厂设计与转向调教需要保证的，否则转向过程中轮胎就会侧滑拖拽导致磨损。2、实际坐标下的模型分析首先我们建立实际坐标系的轨迹模型，如图1。根据倒车摄像头的特性，从车头往车尾俯视汽车，车尾延伸方向为Y轴，后轮的轴线为X轴。坐标绘制范围(x:-3.0m～3.0m,y:1.0m～5.5m)基本可以覆盖倒车安全范围。故我们的目标就是得到内外两条轨迹线与坐标网格的相交点，并据此绘制曲线到倒车视频上。2.1、获得轮角如图1，汽车设计完成后，它的内轮角Ai,外轮角Ao与方向盘舵角Aw是一个由转向臂决定的固定对应关系。但并不是一个固定比值，这个关系表可由汽车设计单位给出。如图2表所示。2.2、计算转弯圆心如图1，汽车设计时，为了避免转弯过程中车轮拖拽现象发生，转弯过程中会让四轮以后轮轴线上的一个点O(x,y)为圆心绕行。当然会有误差，在此我们仅以理想状态计算。O(x,y)在X轴线上，故Oy＝0.0m。如图3，而因此2.3、轨迹方程与轨迹点求解在计算轨迹之前，须首先确定使用汽车的哪个位置来计算轨迹合适。在此我们以倒车时车尾最远点Pf和最近点Pn来计算。示意图中我们是左转，因此这里最远点坐标为(-车宽/2,车尾长)，从图1可知为(-0.89m,1.15m)。最近点(车宽/2,0),即(0.89m,0.0m)。已知圆心和圆上一点，即可推算圆周方程。先计算外侧轨迹圆半径故而外侧轨迹圆方程为(x-Ox)2+(y-Oy)2＝Ro2。同理内侧轨迹圆半径内侧轨迹圆方程为(x-Ox)2+(y-Oy)2＝Ri2。得到了轨迹的圆周方程，接下来就要将轨迹离散化，以便于软件进行绘制。为了便于计算，我们将这些离散点取在坐标网的参考线上。如图4。接下来只要将圆与坐标网格的相交点计算成一个坐标数组Physics即可。这里计算圆与直线的相交点需要解一元二次方程，可将方程转换后，根据下面这个模型进行求解。方程ax2+bx+c＝0(a≠0)的解为在求解方程之前，应先判断圆与线是否相交，若不相交，上述方程无解(解为虚数)。3、像素坐标系捕获3.1纠正摄像头畸变前面经过一系列计算，得到了轨迹点数据，但是实际坐标系下的点是无法显示到屏幕中的。其一，二者单位不一样，实际坐标系下是米，像素坐标系下是像素点。其二，实际坐标系经过摄像头捕获到屏幕上会产生畸变，就不在是简单的比例关系了。必须考虑摄像头的畸变因素。那么就需要一个与实际坐标系对应的像素坐标系，而畸变因素因各家摄像头制造的不同，变化多端难以统计。如果可以找到一种方法来自动纠正这种畸变，那就消除了这种导致误差的最大的因素。在此我们做一个猜想，假如我们程序内保存了所有的像素点对应的地面坐标，那么把我们前面计算得到的实际坐标系相交点Physics，通过查表得到对应的像素坐标点Pixel，将Pixel连贯绘制，那不就是我们想要在屏幕上呈现的轨迹线嘛。3.2、捕获像素坐标系那下一步就是如何得到这个Physics与Pixe本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态倒车轨迹显示及校准方法，其特征在于，包括：a.设定前轴中心与后轴中心的距离为纵轴距Dwb；前轮转动时左轮偏转的垂直轴线与右轮偏转的垂直轴线的距离为转向轴距Dsa，且这二条轴线位于前轮轴线上，对应轮的内侧；内侧轮胎转向角为内轮角Ai；外侧轮胎转向角为外轮角Ao；方向盘转角为舵角Aw；内轮角线、外轮角线与后轴线的相交点为轨迹圆心O(x,y)；b.建立实际坐标系的轨迹模型，根据倒车摄像头的特性，从车头往车尾俯视汽车，车尾延伸方向为Y轴，后轮的轴线为X轴，坐标绘制范围(x:‑3.0m～3.0m,y:1.0m～5.5m，0.5m一格)，覆盖倒车安全范围，得到内外两条轨迹线与坐标网格的相交点，将绘制曲线覆盖至倒车视频上；c.汽车预设定的内轮角Ai、外轮角Ao与方向盘舵角Aw是一个由转向臂决定的固定对应关系，根据方向盘舵角Aw查表得到内轮角Ai、外轮角Ao数值；d.转弯过程中四轮以后轮轴线上的一个点O(x,y)为圆心绕行，O(x,y)在X轴线上，Oy＝0.0m，

【技术特征摘要】
1.一种动态倒车轨迹显示及校准方法，其特征在于，包括：a.设定前轴中心与后轴中心的距离为纵轴距Dwb；前轮转动时左轮偏转的垂直轴线与右轮偏转的垂直轴线的距离为转向轴距Dsa，且这二条轴线位于前轮轴线上，对应轮的内侧；内侧轮胎转向角为内轮角Ai；外侧轮胎转向角为外轮角Ao；方向盘转角为舵角Aw；内轮角线、外轮角线与后轴线的相交点为轨迹圆心O(x,y)；b.建立实际坐标系的轨迹模型，根据倒车摄像头的特性，从车头往车尾俯视汽车，车尾延伸方向为Y轴，后轮的轴线为X轴，坐标绘制范围(x:-3.0m～3.0m,y:1.0m～5.5m，0.5m一格)，覆盖倒车安全范围，得到内外两条轨迹线与坐标网格的相交点，将绘制曲线覆盖至倒车视频上；c.汽车预设定的内轮角Ai、外轮角Ao与方向盘舵角Aw是一个由转向臂决定的固定对应关系，根据方向盘舵角Aw查表得到内轮角Ai、外轮角Ao数值；d.转弯过程中四轮以后轮轴线上的一个点O(x,y)为圆心绕行，O(x,y)在X轴线上，Oy＝0.0m，且即最远点坐标为(-车宽/2,车尾长)，为Pf(-0.89m,1.15m),最近点(车宽/2,0),即Pn(0.89m,0.0m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明君，顾焰，甘茂煌，
申请(专利权)人：佛吉亚好帮手电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36