CN103797788B - 车载摄像头的光轴掌握装置 - Google Patents

Abstract

本发明以提供一种能够简便地进行车载摄像头的光轴调整/校正的车载摄像头的光轴掌握装置为课题。该光轴掌握装置具备：图像处理装置（2）（图像识别部（20）和追踪部（21）），通过图像识别根据由后置摄像头（1）取得的图像来检测并追踪静止障碍物（例如，配置于地面上的止轮器）；及作为检测车辆的移动距离的传感器，例如后轮旋转传感器（3），该光轴掌握装置基于追踪中的静止物通过与车辆的接近而从后置摄像头（1）的可拍摄区域偏离之后直到与车辆接触为止的车辆的移动距离和车载摄像头的安装位置来掌握车载摄像头的光轴方向。

Description

车载摄像头的光轴掌握装置

技术领域

本发明涉及一种搭载于车辆而用于障碍物的检测、后方确认等的车载摄像头的光轴调整。

背景技术

已知有基于从搭载于车辆的摄像头取得的影像信息来控制车辆、向驾驶员提供信息的技术。作为这种技术，例如存在根据图像来检测本车辆所行驶的行驶车道的边界即白线信息而用于车辆的脱离判定的技术、基于图像来设定停车目标位置并对到达该目标位置的路径进行导向、引导的技术等。

在这样的技术中，利用从由车载摄像头取得的图像中的对象物的位置向对象物相对于车辆的位置的坐标变换。为了在该坐标变换中高精度地掌握对象物相对于车辆的位置，需要高精度地掌握车载摄像头的安装位置、方向（光轴方向）。

专利文献1记载的技术为这样的光轴方向调整技术的一例，设置向置于车辆的前方的任意位置的屏幕投影标记的投影部和测定到屏幕的距离的测距部，根据对应各车辆确定的光轴中心线的信息和到屏幕的距离，在屏幕上向光轴中心线上的位置投影标记，基于此，进行光轴调整。

专利文献1：日本特开2006-74329号公报

发明内容

然而，在该技术中，需要在相对于车辆远离一定程度的距离配置屏幕并进行调整，因此需要宽阔的空间，而且，需要在调整时适当地控制屏幕的配置位置、投影部自身，因此难以进行在工厂、修配厂等以外的调整。

因此，本发明以提供一种能够简便地进行车载摄像头的光轴调整/校正的车载摄像头的光轴掌握装置为课题。

为了解决上述课题，本发明的车载摄像头的光轴掌握装置中，光轴掌握装置掌握车载摄像头的光轴方向，该车载摄像头的光轴掌握装置的特征在于，具备：障碍物追踪单元，根据由车载摄像头拍摄到的图像来检测并追踪障碍物；移动距离检测单元，检测车辆的移动距离；及掌握单元，基于由移动距离检测单元检测出的从由障碍物追踪单元正在追踪的静止物因与车辆相接近而偏离车载摄像头的可拍摄区域之后直到与车辆接触为止的车辆的移动距离和车载摄像头的安装位置，来掌握车载摄像头的光轴方向。

可以基于所掌握的光轴方向，通过自动或手动来调整摄像头的光轴方向，也可以基于所掌握的光轴方向对显示图像、与该图像重叠的图像进行校正，从而改变调整。该静止物可以是设置于地面上的止轮器。

发明效果

能够由车载摄像头拍摄的范围根据车载摄像头的视角、车载摄像头的光轴方向而确定。因此，当对位于可拍摄区域内的障碍物因车辆向障碍物方向进行移动而从摄像头的可拍摄区域内偏离并与车辆（例如，轮胎）接触为止的车辆的移动距离进行检测时，该移动距离和从该障碍物与车辆的接触位置到摄像头的可拍摄区域边界中的最靠近车辆的一侧的边界的距离一致。根据该位置和摄像头的安装条件、摄像头的规格要素（视角），能够高精度地掌握摄像头的光轴方向。

基于所掌握的光轴方向来进行显示的校正，从而获得与简便地进行光轴方向的调整同样的效果。能够通过使用止轮器而容易且切实地进行光轴方向的掌握。

附图说明

图1是本发明的光轴掌握装置的结构框图。

图2是表示图1的装置中的光轴方向掌握处理的流程图。

图3是表示图2的处理中的初始的止轮器与车辆的位置关系的图。

图4是表示从图3的状态进行后退时的止轮器与车辆的位置关系的图。

图5是表示从图4的状态到达至止轮器时的止轮器与车辆的位置关系的图。

图6是说明基于图2的处理的光轴偏移的掌握的图。

图7是图1的装置中的图像显示例。

具体实施方式

以下，参照附图，对于本发明的优选的实施方式，详细地进行说明。为了容易地理解说明，在各附图中对相同的结构要素尽可能标注相同的附图标记，省略重复的说明。

表示包括本发明的光轴掌握装置的实施方式的停车支援装置的结构框图。在此，以将由车载摄像头取得的图像适用于停车支援操作的情况为例进行说明，但本发明也能够适用将由车载摄像头拍摄到的图像用于其他的驾驶员支援例如车道识别、障碍物检测、避免接触等的情况。该停车支援装置通过使由停车支援单元6算出的目标停车位置图像与由配置于车辆后方的后置摄像头1取得的图像重叠地显示于配置在车室内的显示器7，从而对驾驶员的停车操作进行支援。

在该停车支援装置除了具备后置摄像头1、停车支援单元6及显示器7之外，还具备：图像处理装置2，对由后置摄像头1取得的图像进行处理；后轮旋转传感器3，通过对后轮的旋转进行检测，作为对车辆的移动距离进行检测的移动距离计算单元而发挥功能；显示校正单元4，进行显示于显示器7的图像的显示位置的校正；及校正值计算单元5，是掌握后置摄像头1的光轴方向的掌握单元，算出由该显示校正单元4进行的显示校正的校正值。另外，在图像处理装置2的内部具备图像识别部20和追踪部21。该图像识别部20和追踪部21对应于本发明的障碍物追踪单元，在此，以使用设置于地面上的止轮器作为静止障碍物的情况为例进行说明。

图像处理装置2、显示校正单元4、校正值计算单元5及停车支援单元6均由CPU（central processing unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）等构成，但多个装置/单元也可以共有硬件的一部分或全部。另外，在各装置/单元通过软件而实现的情况下，该软件不必各自独立，可以共用一部分程序，也可以在同一程序内实现。

作为显示器7，不必是专用的显示器，也可以与AV设备、导航设备的显示装置共用。后轮旋转传感器3能够使用作为车轮速度传感器而使用的类型的传感器，该车轮速度传感器根据后轮的旋转而对应一圈发送预定个数的脉冲信号。

后置摄像头1能够使用作为动画图像将预定像素数的图像以预定帧频（例如，电视帧频）进行输出的类型的摄像头，优选为向图像处理装置2作为数字数据进行输出。在后置摄像头1的输出为模拟信号的情况下，在与图像处理装置2之间设置AD转换器、或在图像处理装置2侧设置AD转换功能即可。

接着，对于基于该装置的光轴偏移的掌握处理，参照图2～图6进行说明。图2是表示图1的装置中的光轴方向掌握处理的流程图，图3～图5是表示该处理中的止轮器与车辆的位置关系的图。另外，图6是说明基于该处理的光轴偏移的掌握的图。

该掌握处理以校正值计算单元5和图像处理装置2为中心而进行。掌握处理在通过未图示的输入单元（例如，与显示器7一体化而成的触摸板）而将光轴校正处理设定为开启并将车辆设定为后退状态时进行。

最初，图像处理装置2的图像识别部20从后置摄像头1取得图像数据，并进行识别处理（步骤S1）。在此，以如图3～图5所示那样使用止轮器9作为识别对象物的情况为例进行说明。止轮器9的识别处理通过利用模式匹配方法等对设置于地面上的横向较长的大致长方体形状的物体进行识别而进行。

接着，判定识别是否成功（步骤S2）。在能够识别出止轮器9的情况下，向步骤S3转移，在无法识别止轮器9的情况下，向步骤S1返回。此外，在保持无法识别止轮器9且经过了一定时间的情况下，向驾驶员请求确认是否作为无法识别而结束处理即可。

在步骤S3中，基于由图像识别部20识别出的止轮器9信息，追踪部21进行止轮器9的追踪处理。该追踪处理通过以下方式而进行：从后置摄像头1取得各帧图像，由图像识别部20对止轮器9进行识别，并取得识别后的止轮器9的图像内的位置信息，对其以时序进行追踪。进行该追踪处理直到车辆8与止轮器9接近而止轮器9从画面内消失为止（步骤S4）。如图3所示，在最初止轮器9显示于由后置摄像头1取得的图像中的状态下，止轮器9位于后置摄像头1的视角边界线10、11之间。当从该状态使车辆8继续后退而与止轮器9接近时，如图4所示，止轮器9位于比车辆侧（从车辆8观察为近前侧或下侧）的视角边界线10靠车辆侧，从而止轮器9从由视角边界线10、11夹持的可拍摄区域偏离。如此，止轮器9从后置摄像头1的可拍摄区域偏离，在不再显示的时刻判定为止轮器9消失，向步骤S5转移。

在步骤S5、S6中，基于后轮旋转传感器3的输出，自止轮器6从画面消失之后，直到后轮80到达止轮器9的位置为止，对后轮80的转数进行计数（参照图5）。

在步骤S7中，基于计数所得的后轮80的转数和根据车辆8的规格要素已知的轮胎半径，算出从止轮器9偏离后置摄像头1的可拍摄区域之后直到后轮80到达止轮器9的位置为止的车辆8的移动距离L。

在接下来的步骤S8中，基于车辆8的移动距离L与后置摄像头1配置于按照设计的光轴方向时的目标移动距离LL之差、后置摄像头1的安装位置信息而求算后置摄像头1的光轴偏移。如图6所示，设计位置的后置摄像头1i的车辆侧的视角边界线10i与后轮80的止轮器9接触位置之间的距离为LL，实际的后置摄像头1的车辆侧的视角边界线10与后轮80的止轮器9接触位置之间的距离为L。可知，在LL与L基本一致的情况下，没有光轴偏移，在LL比L长的情况下，后置摄像头1的光轴从设计上的位置向距离车辆较远的方向偏移，相反在LL比L短的情况下，后置摄像头1的光轴从设计上的位置向车辆侧偏移。

当将后置摄像头1、1i的视角边界线10、10i与铅垂方向的倾斜度分别设为θ、θi、将摄像头的安装高度设为h时，以下成立。（在此，设为在摄像头的安装高度图像边界线10、10i相交。）

LL-L=h（tanθi-tanθ）

能够根据该式求算光轴方向的偏移量即（θi-θ）。

在步骤S9中，校正值计算单元5基于所求算的光轴偏移而算出显示校正单元4中的适当的校正量并结束处理。

在使从停车支援单元6传送的显示图像与由后置摄像头1取得的影像重叠时，显示校正单元4基于所取得的校正量对任一影像或双方的显示位置进行校正，从而校正光轴偏移并显示于显示器7。

图7是该图像显示例。显示器7的显示图像70中显示在维持当前的转向角的状况下进行后退时的目标停车位置框71。在后置摄像头1的光轴方向如图6所示那样向车辆方向偏移的情况下，显示图像70向与设计位置相比靠近车辆的一侧偏移，因此目标停车位置框71向与原来显示的位置相比距离车辆较远的一侧偏移。因此，当驾驶员以在该画面上目标停车位置框71与停车区段一致的方式设定转向角并按照停车支援进行停车操作时，有可能无法到达所显示的目标停车位置框71。根据本发明，在这种情况下，以与实际图像一致的方式进行目标停车位置框71的显示位置的校正，因此能够切实地将车辆向所显示的目标停车位置进行导向。

在以上的说明中，说明了校正向显示器的显示的例子，但也可以将所算出的光轴偏移用于摄像头的光轴位置调整。光轴位置调整例如可以经由电动机等而将后置摄像头1安装于车辆，从而能够自动地进行调整，也可以向显示器等显示提示，基于此，能够通过手动而进行调整。

另外，本发明并不限于后置摄像头1的调整，也能够适用于前方摄像头等其他摄像头的光轴掌握/调整中。另外，用于光轴掌握的物体并不限于止轮器，也可以是其他的静止物。在这种情况下，该静止物只要是能够判定与车辆的接触的物体即可，与车辆的接触部位并不限于轮胎，也可以是保险杠、车辆主体。

附图标记说明

1、1i 后置摄像头

2 图像处理装置

3 后轮旋转传感器

4 显示校正单元

5 校正值计算单元

6 停车支援单元

7 显示器

8 车辆

9 止轮器

10、10i、11 视角边界线

20 图像识别部

21 追踪部

70 显示图像

71 目标停车位置框

80 后轮

Claims (3)

1.一种车载摄像头的光轴掌握装置，该光轴掌握装置掌握车载摄像头的光轴方向，

所述车载摄像头的光轴掌握装置的特征在于，具备：

静止物追踪单元，根据由所述车载摄像头拍摄到的图像来检测并追踪静止物；

移动距离检测单元，是检测车辆的移动距离的单元，对从由所述静止物追踪单元正在追踪的所述静止物因与车辆相接近而偏离所述车载摄像头的可拍摄区域之后直到与车辆接触为止的移动距离进行检测；及

掌握单元，基于从所述静止物因与车辆相接近而偏离所述车载摄像头的可拍摄区域之后直到与车辆接触为止的车辆的移动距离和所述车载摄像头的安装位置，来掌握所述车载摄像头的光轴方向。

2.根据权利要求1所述的车载摄像头的光轴掌握装置，其中，

所述车载摄像头的光轴掌握装置还具备校正单元，所述校正单元基于由所述掌握单元所掌握的光轴方向对由所述车载摄像头拍摄到的图像或与该图像重叠地进行显示的图像的显示位置来进行校正。

3.根据权利要求1或2所述的车载摄像头的光轴掌握装置，其中，所述静止物是设置于地面上的止轮器。