一种角度自适应的车载鸟瞰系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种角度自适应的车载鸟瞰系统及其实现方法，该鸟瞰系统包括计算单元和都与所述计算单元连接的图像捕捉单元、陀螺仪单元和中央控制单元。与现有技术相比，本发明专利技术能够通过陀螺仪快速响应车身的角度变化，在不大幅增加系统的计算负担的情况下，对鸟瞰系统的输出结果进行准确校正，避免在车辆行驶中因车身的晃动造成的鸟瞰系统视频输出抖动画面的问题。

An Angle-adaptive Vehicle Aerial Survey System and Its Implementation

The present invention relates to an angle adaptive vehicle aerial view system and its implementation method. The aerial view system includes a computing unit and an image capture unit, a gyroscope unit and a central control unit connected with the computing unit. Compared with the prior art, the invention can quickly respond to the angle change of the car body by gyroscope, corrects the output result of the bird's-eye view system accurately without greatly increasing the computational burden of the system, and avoids the problem of the video output shaking surface of the bird's-eye view system caused by the shaking of the car body in driving.

【技术实现步骤摘要】
一种角度自适应的车载鸟瞰系统及其实现方法
本专利技术涉及汽车电子
，尤其是涉及一种角度自适应的车载鸟瞰系统及其实现方法。
技术介绍
BEV是Bird-Eye-View的简写，它改变了传统“井字格”显示视频图像信息的方式，让监控人员从鸟瞰视角俯视监控场所。车载BEV系统通过透视转换将摄像头获取的图像转化为鸟瞰视图，广泛应用于车载先进驾驶辅助系统(AdvancedDriverAssistantSystem,ADAS)中，例如360环视系统、车道检测系统等等。通过BEV透视转换后的车道更符合其本来形状也更容易被计算机做进一步处理。BEV系统图像变换的结果由单应性矩阵H决定。一般而言，H矩阵是在车辆出厂的时候根据摄像头安装角度、视角范围等参数确定。但是在汽车实际行驶的过程中，由于车辆的颠簸，会导致摄像头与地面的角度与车厂时不一致，如果仍然使用出厂时设置的H矩阵进行图像变换，则可能会导致转换结果的“变形”或者“抖动”。图像转换通过单应性矩阵H来完成，而通过模拟一帧图像的“灭点”可以计算出该图像的H矩阵。在非车载领域处理视频BEV转换抖动时，一般会使用软件算法来模拟图像灭点。但这种方式一般运行的算法比较复杂，系统的计算负担大，运用在车载嵌入式系统中很难满足实时性要求。其次，使用软件算法处理时，对视频图像的内容有一定要求，当在画面中有明显的直线或者线段(例如车道线)存在时，可以较准确的模拟出图像灭点，否则模拟结果容易产生偏差。另外，该方法易受到图像“噪声”的干扰，在视频图像不佳的情况下(例如夜晚)，算法的准确率会降低，从而影响到检测结果的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种角度自适应的车载鸟瞰系统及其实现方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种角度自适应的车载鸟瞰系统，包括计算单元和都与所述计算单元连接的图像捕捉单元、陀螺仪单元和中央控制单元。所述图像捕捉单元包括多个设在汽车四周不同位置的摄像头。所述摄像头在汽车的前、后、左、右侧各至少设有1个。所述陀螺仪单元包括陀螺仪。所述计算单元包括图像灭点计算模块和图像透视变换模块。所述中央控制单元连接汽车内显示屏。所述陀螺仪单元通过CAN总线与计算单元连接，所述图像捕捉单元和中央控制单元通过CVBS或LVDS线与计算单元连接。一种如上所述的角度自适应的车载鸟瞰系统的实现方法，包括以下步骤：S1、在车辆行驶时通过陀螺仪检测车辆相对于地面的角度，发送给计算单元；S2、计算单元计算出各个摄像头相对于地面的角度；S3、计算单元的图像灭点计算模块通过各个摄像头相对于地面的角度和其他给定的参数模拟出图像灭点的位置，根据灭点的位置更新单应性矩阵；S4、计算单元的图像透视变换模块通过更新的单应性矩阵对当前图像帧进行透视变换，得到图像的俯视图，发送到中央控制单元显示。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、通过将汽车行驶过程中相对地面的角度修正到摄像头参数中，将图像转换的防抖机制引入车载鸟瞰系统，避免车辆行驶中因车身的晃动造成鸟瞰系统视频输出产生图像抖动的问题，使测量结果更加准确。2、相对于通过图形检查算法来计算单应性矩阵H，采用陀螺仪硬件模块不需要运行相关图像处理算法，可以降低计算单元的计算负担，占用的计算资源少、反应灵敏，保证视频图像处理的实时性，同时，本系统不要求有特定的图像特征，不受视频图像质量的干扰，在视频图像不佳的情况下也能得到准确的鸟瞰视图。附图说明图1为本专利技术角度自适应的车载鸟瞰系统的结构示意图；图2为本专利技术角度自适应的车载鸟瞰系统在汽车上的布置示意图；图3为本专利技术角度自适应的车载鸟瞰系统的实现方法流程图。图中标注：1、陀螺仪单元，2、图像捕捉单元，3、摄像头，4、计算单元，5、中央控制单元，6、图像灭点计算模块，7、图像透视变换模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1、图2所示，一种角度自适应的车载鸟瞰系统，是一种能够快速响应车身的角度变化，在不大幅增加系统的计算负担的情况下，对鸟瞰系统输出结果进行准确校正的装置，避免车辆行驶中因车身的晃动造成的鸟瞰系统视频输出抖动画面的问题。鸟瞰图像转换是通过单应性矩阵H来完成，而通过模拟出图像的灭点可以来计算该矩阵，所以如何实时模拟出摄像头3输入图像的灭点是解决抖动问题的关键。为了实现这个目标，本系统通过陀螺仪单元1来实时测量车身的角度及其变化，并且据此来模拟出各个摄像头3检测图像的灭点，进而调整单应性矩阵H。如图1所示，本系统包括：计算单元4，作为H矩阵计算及图像转换处理单元；图像捕捉单元2，作为图像输入源；陀螺仪单元1，实时测量车身与地面的角度；中央控制单元5，作为图像转换结果输出装置；图像捕捉单元2、陀螺仪单元1和中央控制单元5都与计算单元4连接。如图2所示，图像捕捉单元2、陀螺仪单元1和中央控制单元5一般设在汽车的前部。图像捕捉单元2包括多个设在汽车四周不同位置的摄像头3。摄像头3一般在汽车的前、后、左、右侧各至少设有1个，本实施例中在不同位置共设有4个摄像头3。在车辆出厂之前，会测量各个摄像头3的基本参数，例如镜头直径、焦距、可视范围、车辆静止状态相对于地面的角度等数据，并存储在计算单元4中。陀螺仪单元1包括陀螺仪。计算单元4包括图像灭点计算模块6和图像透视变换模块7。中央控制单元5连接汽车内显示屏，显示转换后的图像。陀螺仪单元1通过CAN总线将车身角度数据输入至计算单元4，图像捕捉单元2通过CVBS或LVDS线将摄像头3捕捉到的视频输入至计算单元4，计算单元4将转换后的结果通过CVBS或LVDS线发送至中央控制单元5显示。如图3所示，一种如上所述的角度自适应的车载鸟瞰系统的实现方法，包括以下步骤：S1、在车辆行驶时通过陀螺仪检测车辆相对于地面的角度，发送给计算单元4；S2、计算单元4计算出各个摄像头3相对于地面的角度；S3、计算单元4的图像灭点计算模块6通过各个摄像头3相对于地面的角度和其他给定的参数模拟出当前图像灭点的位置，根据灭点的位置更新单应性矩阵H；S4、计算单元4的图像透视变换模块7通过更新的单应性矩阵H对当前图像帧进行透视变换，得到图像的俯视图，发送到中央控制单元5显示或者发送给其他算法(如车道检测算法)做进一步处理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种角度自适应的车载鸟瞰系统，其特征在于，包括计算单元和都与所述计算单元连接的图像捕捉单元、陀螺仪单元和中央控制单元。

【技术特征摘要】
1.一种角度自适应的车载鸟瞰系统，其特征在于，包括计算单元和都与所述计算单元连接的图像捕捉单元、陀螺仪单元和中央控制单元。2.根据权利要求1所述的一种角度自适应的车载鸟瞰系统，其特征在于，所述图像捕捉单元包括多个设在汽车四周不同位置的摄像头。3.根据权利要求2所述的一种角度自适应的车载鸟瞰系统，其特征在于，所述摄像头在汽车的前、后、左、右侧各至少设有1个。4.根据权利要求1所述的一种角度自适应的车载鸟瞰系统，其特征在于，所述陀螺仪单元包括陀螺仪。5.根据权利要求1所述的一种角度自适应的车载鸟瞰系统，其特征在于，所述计算单元包括图像灭点计算模块和图像透视变换模块。6.根据权利要求1所述的一种角度自适应的车载鸟瞰系统，其特征在于，所述中央控制单元连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹阅，韩静瑞，刘维平，王慧，符赛，
申请(专利权)人：安波福电子苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32