CN104897132A - 一种单摄像头测车距的系统及其测量方法 - Google Patents

一种单摄像头测车距的系统及其测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单摄像头测车距的系统及其测量方法，单摄像头测车距的系统包括变倍单摄像头模块、运算控制模块和红外发射模块，运算控制模块分别连接变倍单摄像头模块和红外发射模块，变倍单摄像头模块对前方的场景进行实时视频摄像并从视频中捕获高亮斑点所在视频图像中的位置信息，捕获车牌宽度/高度所占的像素个数，运算控制模块获取变倍摄像头模块输出的高亮斑点所在的位置信息和车牌宽度/高度所占的像素个数，按照几何关系和求平均值算法计算出车距。本发明结合了摄像头的视频处理技术与红外控制技术，提高了汽车短距的测量可靠性，方便使用，降低了成本，能够广泛应用于汽车主动安全辅助系统中。

Description

一种单摄像头测车距的系统及其测量方法
技术领域
本发明涉及红外发射技术领域，具体是一种单摄像头测车距的系统及其测量方法。
背景技术
摄像头是一种普遍应用于工业、农业、交通等领域的消费类电子产品。如安防、交通监控、数码摄像等，而摄像头在普遍应用的同时也提高了人们的生活质量。
近年来，随着汽车数量的急剧增加，汽车安全驾驶也成为世界性的社会问题。为了保障汽车行驶安全，发展汽车的智能性十分关键。车辆的安全系统是智能交通系统的重要组成部分，在危险预警系统、防撞系统等方面发挥着重要的作用，测距技术则是实现这一系统的关键部分。传统的单一超声波、微波和激光灯传感器而言，对短距测量不是可靠性不高，就是成本过高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高、成本低的单摄像头测车距的系统及其测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种单摄像头测车距的系统，包括变倍单摄像头模块、运算控制模块和红外发射模块，所述运算控制模块分别连接变倍单摄像头模块和红外发射模块，所述变倍单摄像头模块对前方的场景进行实时视频摄像并从视频中捕获高亮斑点所在视频图像中的位置信息，捕获车牌宽度/高度所占的像素个数，所述运算控制模块获取变倍摄像头模块输出的高亮斑点所在的位置信息和车牌宽度/高度所占的像素个数，按照几何关系和求平均值算法计算出车距；所述红外发射模块接收运算控制模块的控制命令开启发射红外光束和关闭红外光束。
作为本发明再进一步的方案：所述变倍单摄像头模块的变倍方式为光学变倍或/和数字变倍。
所述单摄像头测车距的系统的测量方法，具体步骤如下：
1)预先在静止状态下，测量摄像头在A倍时的前方车体摆放在不同车距时车牌宽度/高度S映射到视频图像中的长度L，根据车距不同形成一组静态数据{AL1、AL2、AL3……ALn}；按照此方法再测量摄像头在B倍时，形成的第二组静态数据{BL1、BL2、BL3……BLn}；按照此方法获取1到M倍数的所有数据，由此静态数据形成1到M组，其中每一组为1到M的数据量的数据表；
2)将上述步骤中的静态数据形成的静态表存储在运算控制模块中；
3)由运算控制模块控制变倍单摄像头模块将镜头倍数拉到某一个倍数时，由变倍单摄像头模块获取此时车牌映射到视频图像中的像素宽度/高度值；
4)运算控制模块获取上述的车牌映射的像素宽度/高度值，根据每个像素所占的实际宽度/高度计算出视频图像中车牌的实际宽度/高度，将车牌的实际宽度/高度的值通过查找静态数据表的方法，获取第一车距数据D1；
5)由运算控制模块通知红外发射模块开始工作，红外发射模块发射光束到前方车体上；
6)变倍单摄像头模块开始工作，捕获映射到视频中的红外光亮点，获取红外光亮点到摄像头光轴的垂直像素值；
7)运算控制模块获取上述垂直像素值和图像中每一个像素值所占的实际宽度/高度，计算出红外光亮点实际到光轴的距离S，运算控制模块再获取当前摄像头的视频焦距W，计算出角度θ的值，tanθ＝S/W，再根据预定位置高度H，计算出第二车距数据D2，D2＝H/tanθ，其中H为摄像光轴与红外发射光轴的距离；
8)将步骤4)中得到的第一车距数据D1和步骤7)中得出的第二车距数据D2进行加权平均，得出最终的车距数据D，当红外发射模块发出的红外光束造成的高亮斑点不明显，进而不能被摄像头进行捕获时，由步骤4)得到的第一车距数据D1进行补偿或者直接由步骤4)得到的第一车距数据D1作为最终的车距数据D。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明结合了摄像头的视频处理技术与红外控制技术，提高了汽车短距的测量可靠性，方便使用，降低了成本，能够广泛应用于汽车主动安全辅助系统中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中计算第一车距数据D1的工作原理图。
图3为本发明中计算第二车距数据D2的工作原理图。
图中：2-变倍单摄像头模块；3-运算控制模块；4-红外发射模块；5-前方车体；6-车牌。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-3，一种单摄像头测车距的系统，包括变倍单摄像头模块2、运算控制模块3和红外发射模块4，所述运算控制模块3分别连接变倍单摄像头模块2和红外发射模块4，所述变倍单摄像头模块2对前方的场景进行实时视频摄像并从视频中捕获高亮斑点所在视频图像中的位置信息，捕获车牌6宽度/高度所占的像素个数，所述运算控制模块3获取变倍摄像头模块2输出的高亮斑点所在的位置信息和车牌6宽度/高度所占的像素个数，按照几何关系和求平均值算法计算出车距；所述红外发射模块4接收运算控制模块3的控制命令开启发射红外光束和关闭红外光束。
所述变倍单摄像头模块2的变倍方式为光学变倍或/和数字变倍。
所述单摄像头测车距的系统的测量方法，具体步骤如下：
1)预先在静止状态下，测量摄像头在A倍时的前方车体5摆放在不同车距时车牌6宽度/高度S映射到视频图像中的长度L，根据车距不同形成一组静态数据{AL1、AL2、AL3……ALn}；按照此方法再测量摄像头在B倍时，形成的第二组静态数据{BL1、BL2、BL3……BLn}；按照此方法获取1到M倍数的所有数据，由此静态数据形成1到M组，其中每一组为1到M的数据量的数据表，当测量时的车距间隔越小，则精度就越高，反应的静态数据中N的值就越大；
2)将上述步骤中的静态数据形成的静态表存储在运算控制模块3中；
3)由运算控制模块3控制变倍单摄像头模块2将镜头倍数拉到某一个倍数时，由变倍单摄像头模块2获取此时车牌6映射到视频图像中的像素宽度/高度值；
4)运算控制模块3获取上述的车牌6映射的像素宽度/高度值，根据每个像素所占的实际宽度/高度计算出视频图像中车牌6的实际宽度/高度，将车牌6的实际宽度/高度的值通过查找静态数据表的方法，获取第一车距数据D1；
5)由运算控制模块3通知红外发射模块4开始工作，红外发射模块4发射光束到前方车体5上；
6)变倍单摄像头模块2开始工作，捕获映射到视频中的红外光亮点，获取红外光亮点到摄像头光轴的垂直像素值；
7)运算控制模块3获取上述垂直像素值和图像中每一个像素值所占的实际宽度/高度，计算出红外光亮点实际到光轴的距离S，运算控制模块3再获取当前摄像头的视频焦距W，计算出角度θ的值，tanθ＝S/W，再根据预定位置高度H，计算出第二车距数据D2，D2＝H/tanθ，其中H为摄像光轴与红外发射光轴的距离，是固定值；
8)将步骤4)中得到的第一车距数据D1和步骤7)中得出的第二车距数据D2进行加权平均，得出最终的车距数据D，当红外发射模块4发出的红外光束造成的高亮斑点不明显，进而不能被摄像头进行捕获时，由步骤4)得出的第一车距数据D1进行补偿或者直接由步骤4)得到的第一车距数据D1作为最终的车距数据D。
所述变倍单摄像头模块2对前方车体5场景进行实时拍摄并提取视频中的高亮斑点在整个视频中的位置信息，通过分析图像中的灰度图而确定高亮斑点的所在图像中的位置，一般来说高亮斑点所在位置的灰度图的值较高。根据当前摄像头内部的参数性能，计算出当前高亮斑点到视频光轴的距离，变倍单摄像头模块2还通过变焦、聚焦从而捕获前方车体5车尾的车牌6信息，得到前方车体5的车牌6宽度/高度映射到视频图像中的对应的车牌6像素宽度/高度；所述运算控制模块3根据变倍单摄像头模块2提供的高亮斑点到视频光轴的垂直长度、摄像头的焦距长度以及摄像头光轴与激光光束的垂直长度计算出第二车距数据D2；前方车体5的车距与图像中映射的车牌6宽度/高度成比例关系，运算控制模块3再根据变倍单摄像头模块2提供的车牌6像素宽度/高度信息和预定静止情况下测量的车距与车牌6宽度/高度，以实时计算出第一车距数据D1，将第一车距数据D1和第二车距数据D2按照平均或其他补偿方法，计算出最终的车距距离，从而提高车距测量的精确度；所述红外发射模块3发射红外光束，照射到前方车体5上。
本发明结合了摄像头的视频处理技术与红外控制技术，提高了汽车短距的测量可靠性，方便使用，降低了成本，能够广泛应用于汽车主动安全辅助系统中。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种单摄像头测车距的系统，包括变倍单摄像头模块（2）、运算控制模块（3）和红外发射模块（4），其特征在于，所述运算控制模块（3）分别连接变倍单摄像头模块（2）和红外发射模块（4），所述变倍单摄像头模块（2）对前方的场景进行实时视频摄像并从视频中捕获高亮斑点所在视频图像中的位置信息，捕获车牌（6）宽度/高度所占的像素个数，所述运算控制模块（3）获取变倍摄像头模块（2）输出的高亮斑点所在的位置信息和车牌（6）宽度/高度所占的像素个数，按照几何关系和求平均值算法计算出车距；所述红外发射模块（4）接收运算控制模块（3）的控制命令开启发射红外光束和关闭红外光束。
2.根据权利要求1所述的单摄像头测车距的系统，其特征在于，所述变倍单摄像头模块（2）的变倍方式为光学变倍或/和数字变倍。
3.一种如权利要求1-2任一所述的单摄像头测车距的系统的测量方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）预先在静止状态下，测量摄像头在A倍时前方车体（5）摆放在不同车距时车牌（6）宽度/高度S映射到视频图像中的长度L，根据车距不同形成一组静态数据{AL1、AL2、AL3……ALn}；按照此方法再测量摄像头在B倍时，形成的第二组静态数据{BL1、BL2、BL3……BLn}；按照此方法获取1到M倍数的所有数据，由此静态数据形成1到M组，其中每一组为1到M的数据量的数据表；
2）将上述步骤中的静态数据形成的静态表存储在运算控制模块（3）中；
3）由运算控制模块（3）控制变倍单摄像头模块（2）将镜头倍数拉到某一个倍数，由变倍单摄像头模块（2）获取此时车牌（6）映射到视频图像中的像素宽度/高度值；
4）运算控制模块（3）获取上述的车牌（6）映射的像素宽度/高度值，根据每个像素所占的实际宽度/高度计算出视频图像中车牌（6）的实际宽度/高度，将车牌（6）的实际宽度/高度的值通过查找静态数据表的方法，获取第一车距数据D1；
5）由运算控制模块（3）通知红外发射模块（4）开始工作，红外发射模块（4）发射光束到前方车体（5）上；
6）变倍单摄像头模块（2）开始工作，捕获映射到视频中的红外光亮点，获取红外光亮点到摄像头光轴的垂直像素值；
7）运算控制模块（3）获取上述垂直像素值和图像中每一个像素值所占的实际宽度/高度，计算出红外光亮点实际到光轴的距离S，运算控制模块（3）再获取当前摄像头的视频焦距W，计算出角度𝛉的值，tan𝛉=S/W，再根据预定位置高度H，计算出第二车距数据D2，D2=H/tan𝛉，其中H为摄像光轴与红外发射光轴的距离；
8）将步骤4）中得到的第一车距数据D1和步骤7）中得出的第二车距数据D2进行加权平均，得出最终的车距数据D，当红外发射模块（4）发出的红外光束造成的高亮斑点不明显，进而不能被摄像头进行捕获时，由步骤4）得出的第一车距数据D1进行补偿或者直接由步骤4）得到的第一车距数据D1作为最终的车距数据D。
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