基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法及检测系统技术方案

本申请公开一种基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法，其包括：制作包含多个横向并排设置的矩形块的标定板图案，将标定板图案喷涂或固定设置于车厢朝向牵引车车头的一侧；安装相机于牵引车车头并将相机正对标定板图案正中心，对相机进行标定获得内外参数及畸变参数；利用相机拍摄标定板图像，提取标定板图像中每一矩形块的中心点，并以每一矩形块的中心点为起点遍历图像获得该矩形块的高度；以及依据相机标定获得的参数和标定板图像的每一矩形块的高度获得该矩形块的中心点至相机镜头的距离，并利用任意两个相邻的矩形块的中心点至相机镜头的距离和该两个矩形块的中心点之间的距离求得拖挂车的转向夹角。本申请还提供一种转向夹角检测系统。一种转向夹角检测系统。一种转向夹角检测系统。

【技术实现步骤摘要】
基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法及检测系统


[0001]本申请涉及图像处理领域，更具体地说，一种基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法及检测系统。

技术介绍

[0002]拖挂车随着国家经济的发展,保有量迅速增加，被越来越多的运用到运输中. 随着社会的发展，拖挂车智能化逐渐引起人们的关注，拖挂车有牵引车和挂车组成并通过牵引销联结将牵引车动力传给挂车，所以车辆在转弯时挂车的位置和方向与牵引车不一致。在保证拖挂车的在运输货物过程中行驶安全，需通过解决拖挂车的盲区问题的全景环视拼接对周围环境监控，像拖挂车这样可分离式的车辆，在行驶过程中要完成准确的全景环视拼接，必须检测出牵引车相对于挂车的转向夹角。

技术实现思路

[0003]针对现有技术，本申请解决的技术问题是提供一种能获取拖挂车转向夹角的基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法及检测系统。
[0004]为解决上述技术问题，本申请提供一种基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法，其包括：
[0005]制作包含多个横向并排设置的矩形块的标定板图案，并将该标定板图案喷涂或固定设置于车厢朝向牵引车车头的一侧，
[0006]安装相机于牵引车车头并将相机正对标定板图案正中心，对相机进行标定获得内外参数及畸变参数；
[0007]在拖挂车行驶过程中利用相机拍摄标定板图像，提取标定板图像中每一矩形块的中心点，并以每一矩形块的中心点为起点遍历图像获得该矩形块的高度；以及
[0008]依据相机标定获得的参数和标定板图像的每一矩形块的高度获得该矩形块的中心点至相机镜头的距离，并利用任意两个相邻的矩形块的中心点至相机镜头的距离和该两个矩形块的中心点之间的距离求得拖挂车的转向夹角；
[0009]其中，其中每一矩形块包括黑色区域和由黑色区域包围的矩形的白色区域，白色区域位于矩形块的中心且矩形的白色区域的四个边与矩形块的外围的四个边一一平行对应；记任一矩形块的中心为O
i
和该矩形块的高度为h
i
。
[0010]在一种可能的实现方式中，设定标定板图案中并排设置的矩形块为3个，设定矩形的白色区域的每一边的边长为该边与矩形块外围的相对应的边的边长的一半；提取每一矩形块的中心点，并以每一矩形块的中心点为起点遍历图像获得标定板图像中该矩形块的高度的步骤包括：
[0011]对牵引车行驶过程中的相机采集的一帧标定板图像进行灰度化处理，并对该帧标定板图像进行二值化处理使得黑色矩形区域的灰度值为0和白色矩形区域的灰度值为255；
[0012]以图像左上角为坐标原点，逐行逐列遍历二值化后的该帧标定板图像，依次搜索
沿横轴方向排布的第一个、第二个和第三个矩形块，搜索过程中计算出第一个矩形块的中心点O1(C
x1
,C
y1
)、第二个矩形块的中心点O2(C
x2
,C
y2
)、第三个矩形块的中心点O3(C
x3
,C
y3
)；
[0013]以每一矩形块的中心点为遍历沿Y轴方向遍历二值化图像，获得该矩形块在Y轴方向的上下黑色边界的，该每一矩形块的高度为下黑色边界的Y轴坐标与上黑色边界的Y轴坐标的差值；
[0014]记获得第一矩形块、第二矩形块和第三矩形块的高度分别为h1、h2和h3。
[0015]在一种可能的实现方式中，拖挂车的转向夹角α为：α＝arccos((d
22
+D2‑ꢀ
d
32
)/(2d2·
D))，或者α＝arccos((d
22
+D2‑
d
12
)/(2d2·
D))；
[0016]任一矩形块的中心点至相机镜头的距离d
i
为:d
i
＝(S
标
·
H
·
f)/(h
i
·
S
芯
)；
[0017]其中，S
标
为标定板图案的实际物理尺寸，S
芯
相机的CMOS芯片的实际物理尺寸，h
i
为一矩形块在标定板图像中的高度，i取值1,2和3，H为标定板图像的高度，f为进行对相机进行标定获得的焦距，d1为标定板图像中第一个矩形块的中心点至相机镜头的距离，d2为标定板图像中第二个矩形块至相机镜头的距离，d3为标定板图像中第三个矩形块至相机镜头的距离，D为任意两个相邻的矩形块的中心点之间距离。
[0018]在一种可能的实现方式中，D＝50cm。
[0019]在一种可能的实现方式中，设定每一帧标定板图像的大小为W
×
H，搜索第一个矩形块和求解第一个矩形块的中心点的步骤包括：
[0020]逐行逐列遍历二值化后的标定板图像，直至纵坐标y＝y0时遇到第一次横向的黑白黑宽度比例为1:2:1区域，记第一次出现的黑白黑宽度比例为1:2:1的区域为G1，记区域G1的左端点坐标、右端点坐标和宽度分别为X
L1
、X
R1
、X
R1
‑ꢀ
X
L1
，区域G1的中心点O1坐标为O1((X
R1
+X
L1
)/2,y0)；
[0021]以横坐标(X
R
+X
L
)/2为中心且以(X
R
+X
L
)/2+1形式往右横向递增地遍历图像直至X
R
的位置，且以横坐标(X
R
+X
L
)/2为中心且以(X
R
+X
L
)/2
‑
1形式往左横向递减地遍历图像直至X
L
的位置，每依次横向递增后和递减后沿纵向遍历该标定板图像的像素点以寻找在纵方向上所有满足黑白黑宽度比例为1:2:1区域，并记录在纵方向上所有满足黑白黑宽度比例为1:2:1区域的上端点U和下端点 D；
[0022]第一个矩形块的中心的纵坐标的求解：将上述往右横向递增遍历图像以及往左横向递减遍历图像获得的上端点U的纵坐标求平均值以获得U
A
，将往右横向递增遍历图像以及往左横向递减遍历图像获得的下端点D的纵坐标求平均值以获得D
A
，C
y1
＝(U
A
+D
A
)/2；
[0023]以纵坐标(U
A
+D
A
)/2为中心且以(U
A
+D
A
)/2+1形式往上纵向递增地遍历图像直至U
A
的位置，且以纵坐标(U
A
+D
A
)/2为中心且以(U
A
+D
A
)/2
‑
1形式往下纵向递减地遍历图像直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法，其特征在于，包括：制作包含多个横向并排设置的矩形块的标定板图案，并将该标定板图案喷涂或固定设置于车厢朝向牵引车车头的一侧，安装相机于牵引车车头并将相机正对标定板图案正中心，对相机进行标定获得内外参数及畸变参数；在拖挂车行驶过程中利用相机拍摄标定板图像，提取标定板图像中每一矩形块的中心点，并以每一矩形块的中心点为起点遍历图像获得该矩形块的高度；以及依据相机标定获得的参数和标定板图像的每一矩形块的高度获得该矩形块的中心点至相机镜头的距离，并利用任意两个相邻的矩形块的中心点至相机镜头的距离和该两个矩形块的中心点之间的距离求得拖挂车的转向夹角；其中，每一矩形块包括黑色区域和由黑色区域包围的矩形的白色区域，且白色区域位于矩形块的中心且矩形的白色区域的四个边与矩形块的外围的四个边一一平行对应；记任一矩形块的中心为O
i
和该矩形块的高度为h
i
。2.如权利要求1所述的基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法，其特征在于，设定标定板图案中并排设置的矩形块为3个，设定矩形的白色区域的每一边的边长为该边与矩形块的外围的相对应的边的边长的一半；提取每一矩形块的中心点，并以每一矩形块的中心点为起点遍历图像获得标定板图像中该矩形块的高度的步骤包括：对牵引车行驶过程中的相机采集的一帧标定板图像进行灰度化处理，并对该帧标定板图像进行二值化处理使得黑色矩形区域的灰度值为0和白色矩形区域的灰度值为255；以图像左上角为坐标原点，逐行逐列遍历二值化后的该帧标定板图像，依次搜索沿横轴方向排布的第一个、第二个和第三个矩形块，搜索过程中计算出第一个矩形块的中心点O1(C
x1
,C
y1
)、第二个矩形块的中心点O2(C
x2
,C
y2
)、第三个矩形块的中心点O3(C
x3
,C
y3
)；以每一矩形块的中心点为遍历沿Y轴方向遍历二值化图像，获得该矩形块在Y轴方向的上下黑色边界的，该每一矩形块的高度为下黑色边界的Y轴坐标与上黑色边界的Y轴坐标的差值；记获得第一矩形块、第二矩形块和第三矩形块的高度分别为h1、h2和h3。3.如权利要求2所述的基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法，其特征在于，拖挂车的转向夹角α为：α＝arccos((d
22
+D2‑
d
32
)/(2d2·
D))，或者α＝arccos((d
22
+D2‑
d
12
)/(2d2·
D))；任一矩形块的中心点至相机镜头的距离d
i
为:d
i
＝(S
标
·
H
·
f)/(h
i
·
S
芯
)；其中，S
标
为标定板图案的实际物理尺寸，S
芯
相机的CMOS芯片的实际物理尺寸，h
i
为一矩形块在标定板图像中的高度，i取值1,2和3，H为标定板图像的高度，f为进行对相机进行标定获得的焦距，d1为标定板图像中第一个矩形块的中心点至相机镜头的距离，d2为标定板图像中第二个矩形块至相机镜头的距离，d3为标定板图像中第三个矩形块至相机镜头的距离，D为任意两个相邻的矩形块的中心点之间距离。4.如权利要3所述的基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法，其特征在于，D＝50cm。5.如权利要求2所述的基于视觉的拖挂车的转向夹角的检测方法，其特征在于，设定每一帧标定板图像的大小为W
×
H，搜索第一个矩形块和求解第一个矩形块的中心点的步骤包括：
逐行逐列遍历二值化后的标定板图像，直至纵坐标y＝y0时遇到第一次横向的黑白黑宽度比例为1:2:1区域，记第一次出现的黑白黑宽度比例为1:2:1的区域为G1，记区域G1的左端点坐标、右端点坐标和宽度分别为X
L1
、X
R1
、X
R1
‑
X
L1
，区域G1的中心点O1坐标为O1((X
R1

【专利技术属性】
技术研发人员：陈余泉，邓奇宝，罗富章，王和平，赖时伍，
申请(专利权)人：盛视科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：