CN105128760B

CN105128760B - 倒车轨迹描绘方法及装置

Info

Publication number: CN105128760B
Application number: CN201510536750.5A
Authority: CN
Inventors: 尚平
Original assignee: Huizhou Foryou General Electronics Co Ltd
Current assignee: Huizhou Foryou General Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2018-10-16
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: CN105128760A

Abstract

本发明公开了一种倒车轨迹描绘方法，包括步骤：根据预先标定的车辆特征参数，基于当前车辆方向盘转向角度而实时获取倒车轨迹线的地面坐标；将获取的所述倒车轨迹线的地面坐标在构建的倒车场景中描绘出来；其中，所述倒车场景为通过OpenGL ES对实时获取的倒车视频进行构建的3D场景；将描述出来的所述倒车轨迹线的平面图像输出并叠加在所述倒车视频上后通过显示屏显示。本发明还公开了一种倒车轨迹描绘装置。采用本发明的倒车轨迹描绘方法和装置，标定步骤不多，能有效提高倒车轨迹描绘的效率和准确度。

Description

倒车轨迹描绘方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种倒车轨迹描绘方法及装置。

背景技术

可视倒车系统是汽车辅助系统的重要组成部分，目的是帮助驾驶者克服车后盲区的困扰完成倒车。较早的倒车辅助系统是语音报警提示系统和超声波雷达倒车系统，这两种系统均无视觉功能，无法解决车辆后盲区的问题。之后出现的由车载后视摄像头和车载显示屏以及用于采集图像数据和处理图像数据控制器组成的倒车辅助系统可以看到车后的场景，但车后障碍物的距离需要有经验的驾驶者预测。如果能在显示屏上根据驾驶者所旋转的方向盘角度预测出车辆的倒车轨迹，并配有距离标尺的辅助倒车系统对驾驶者倒车操控会很有帮助。

如图1、图2所示，现有技术的倒车轨迹算法结合了针孔摄像机模型和镜头径向畸变模型，将在世界坐标系下推导的倒车轨迹方程通过摄像机坐标系、成像坐标系和图像坐标系的坐标变换，再经过径向畸变模型矫正后生成倒车轨迹模型，该系统能在倒车过程中把车后若干米内的场景以影像的方式显示，并有警戒线和警戒区提示功能，还能较准确地预测出倒车轨迹，帮助驾驶者准确倒车入位。详细过程可参见《基于摄像机标定的倒车轨迹算法》(耿庆田等，《吉林大学报(理学版)》，2013年7月第51卷第4期，第640～643页)。由文中论述可知，当前倒车轨迹功能采用标定法来进行轨迹线的描绘。即,使用实车在地上画线,根据采样得到的方向盘角度来获取轨迹上的各个坐标点并进行显示。此方案存在的问题是需针对每个车进行标定,而且标定过程较繁琐，对提高标定效率无太多办法。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种倒车轨迹描绘方法及装置，标定步骤不多，能有效提高倒车轨迹描绘的效率和准确度。

本发明实施例提供了一种倒车轨迹描绘方法，包括：

根据预先标定的车辆特征参数，基于当前车辆方向盘转向角度而实时获取倒车轨迹线的地面坐标；

将获取的所述倒车轨迹线的地面坐标在构建的倒车场景中描绘出来；

将描述出来的所述倒车轨迹线的平面图像输出并叠加在所述倒车视频上后通过显示屏显示。

作为上述方案的改进，若所述倒车场景为通过OpenGL ES对实时获取的倒车视频进行构建的3D场景。

作为上述方案的改进，若当前车辆方向盘转向角度为0°时，相应的倒车轨迹线的地面坐标为：

TLX＝-LD；TRX＝RD；TLY＝[0,VL]；TRY＝[0,VL]且TLY＝TRY；

其中，(TLX，TLY)为左后轮倒车轨迹线的地面坐标；(TRX，TRY)为右后轮倒车轨迹线的地面坐标；VL、RD、LD分别为预先标定的车辆车长、摄像头离车辆右边距离、摄像头离车辆左边距离。

作为上述方案的改进，若当前车辆方向盘转向角度为[-45°,45°]时，相应的倒车轨迹线的地面坐标为：

TRX[TA(1,90)]＝RD-W2/tan(DA)*(1-cos(TA))；

TRY[TA(1,90)]＝W2/tan(DA)*sin(TA)；

TLX[TA(1,90)]＝LD-(W2/tan(DA)-(RD-LD))*(1-cos(TA))；

TLY[TA(1,90)]＝(W2/tan(DA)-(RD-LD))*sin(TA)；

其中，(TLX，TLY)为左后轮倒车轨迹线的地面坐标；(TRX，TRY)为右后轮倒车轨迹线的地面坐标；DA为当前车辆方向盘转向角度；将所述倒车轨迹线预设为90个点，每个点对应角度为1°，TA为第N个点所对应的角度，N为[1,90]；W2、RD、LD分别为预先标定的车辆轴距、摄像头离车辆右边距离、摄像头离车辆左边距离。

作为上述方案的改进，将获取的所述倒车轨迹线的地面坐标在构建的倒车场景中描绘出来具体为：

在每个所述倒车轨迹线的地面坐标上描绘一个色块，从而在所述3D场景中形成左右两条虚线作为所述倒车轨迹线。作为上述方案的改进，将描述出来的所述倒车轨迹线的平面图像叠加在所述倒车视频上通过显示屏显示具体为：利用OpenGL ES的EGL接口操作目标系统的窗口系统；使用OpenGL ES的EGLSwapBuffers API将平面RGBA格式图像输出到窗口中,然后通过刷新显存将平面图像输出到显示器上。

本发明实施例还公开了一种倒车轨迹描绘装置，包括：

倒车轨迹线坐标获取模块，用于根据预先标定的车辆特征参数，基于当前车辆方向盘转向角度而实时获取倒车轨迹线的地面坐标；

倒车轨迹线描绘模块，用于将获取的所述倒车轨迹线的地面坐标在构建的倒车场景中描绘出来；

作为上述方案的改进，所述倒车场景为通过OpenGL ES对实时获取的倒车视频进行构建的3D场景。

输出模块，将描述出来的所述倒车轨迹线的平面图像输出并叠加在所述倒车视频上后通过显示屏显示。

作为上述方案的改进，所述倒车轨迹线描绘模块进一步用于：

在每个所述倒车轨迹线的地面坐标上描绘一个色块，从而在所述3D场景中形成左右两条虚线作为所述倒车轨迹线。

作为上述方案的改进，所述输出模块进一步用于：

利用OpenGL ES的EGL接口操作目标系统的窗口系统；使用OpenGL ES的EGLSwapBuffers API将平面RGBA格式图像输出到窗口中,然后通过刷新显存将以平面图像输出到显示器上。

与现有技术相比，本发明公开的倒车轨迹描绘方法及装置基于方向盘旋转角度实时获取的倒车轨迹坐标，不是通过摄像机标定理论来实现，而是通过将倒车轨迹坐标代入OpenGL ES构建的3D场景中以描绘出相应的倒车轨迹线，并输出对应的平面图像到显示屏上，标定步骤不多，可以在装车后进行校正能有效提高倒车轨迹描绘的效率和准确度。另外，生成的倒车轨迹可以支持3D效果显示，因此，生成的倒车轨迹线与真实场景可以高度吻合。

附图说明

图1是现有技术中采用标定法来进行轨迹线的描绘的车辆倒车运动模型示意图。

图2是现有技术中采用标定法来进行轨迹线的描绘的摄像机模型示意图。

图3是本发明实施例中一种倒车轨迹描绘方法的流程示意图。

图4是利用本发明实施例的一种倒车轨迹描绘方法的摄像头标定示意图。

图5是利用本发明实施例的一种倒车轨迹描绘方法的倒车线路示意图。

图6是利用本发明实施例的一种倒车轨迹描绘方法的倒车轨迹线示意图。

图7是本发明实施例中一种倒车轨迹描绘装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图3，是本发明实施例提供的一种倒车轨迹描绘方法的流程示意图。该方法包括步骤：

S101、根据预先标定的车辆特征参数，基于当前车辆方向盘转向角度而实时获取倒车轨迹线的地面坐标；

S102、将获取的所述倒车轨迹线的地面坐标在构建的倒车场景中描绘出来；其中，所述倒车场景为通过OpenGL ES对实时获取的倒车视频进行构建的3D场景；

S103、将描述出来的所述倒车轨迹线的平面图像输出并叠加在所述倒车视频上后通过显示屏显示。

利用本实施例提供的一种倒车轨迹描绘方法实现车辆倒车轨迹描绘，首先，需要对车辆进行标定，标定值包括但不限于以下车辆特征参数：

车长(VL)、车宽(VW)、轴距(W2)、轴宽(WW)、摄像头离地高度(CH)、摄像头离车辆左边距离(LD)、摄像头离车辆右边距离(RD)、、摄像头垂直可视角度(VV),摄像头水平可视角度(HV)。

上述标定值将作为车辆特征参数带入OpenGL ES场景构建中,以计算3D投影轨迹点。其中，将标定参数代入OpenGL ES中构建3D场景具体步骤包括:

将摄像头位置作为视点，作为OpenGL ES 3D场景的原点；

根据摄像头水平可视角度(HV)和摄像头垂直可视角度(VV)计算倒车场景的可视范围；

根据车长(VL)在倒车视频上叠加距离标尺；

根据车辆转向角度、车宽(VW)、轴宽(WW)、轴距(W2)、摄像头离地高度(CH)、摄像头离车辆左边距离(LD)、摄像头离车辆右边距离(RD)计算出左右轨迹点的地面坐标，使用色块在指定位置标识。

上述操作完成之后,使用OpenGL ES的EGLSwapBuffers API将平面RGBA格式图像输出到窗口中,然后通过刷新显存将平面图像输出到显示器上。

如图4所示，根据上述预先标定的车辆特征参数，可以计算出摄像头投影中点在地面的位置CX，计算公式为：CX＝CH/tan(HA)。

将基于上述得到的摄像头投影中点在地面的位置CX，作为坐标系的标定，从而根据车长(VL)计算距离标尺的坐标值。距离标尺的坐标值对应的左右两端的坐标值分别是(CX+LD,VL)、(CX-RD,VL)；上述左右两点之间连线即为距离标尺(标尺长度为一个车长(VL))。

显示距离标尺的意义在于让驾驶员对视频影像的中位置设定一个和车长相对应的位置，即：在视频影像中距离标尺的位置上，影像离车尾的距离是一个车长(VL)，标尺的宽度对应是车宽(VW)。

参考图5和图6，根据预先标定的车辆特征参数，通过对倒车场景进行数学建模，可以基于当前车辆方向盘转向角度而实时获取倒车轨迹线的地面坐标，具体计算过程如下：

(1)若当前车辆方向盘转向角度为0°时，相应的倒车轨迹线的地面坐标为：

TLX＝-LD；TRX＝RD；TLY＝[0,VL]；TRY＝[0,VL]且TLY＝TRY；

(2)若当前车辆方向盘转向角度为[-45°,45°]时，相应的倒车轨迹线的地面坐标为：

TRX[TA(1,90)]＝RD-W2/tan(DA)*(1-cos(TA))；

TRY[TA(1,90)]＝W2/tan(DA)*sin(TA)；

TLX[TA(1,90)]＝LD-(W2/tan(DA)-(RD-LD))*(1-cos(TA))；

TLY[TA(1,90)]＝(W2/tan(DA)-(RD-LD))*sin(TA)；

因此，通过上述方式，根据DA值实时计算TRX/TRY/TLX/TLY数组的值后，将TRX/TRY/TLX/TLY代入OpenGL ES构建的3D场景中，即在所有点的位置上描绘一个色块，色块大小可根据显示效果进行调整。每个色块描述的点显示在3D场景中，形成左右两条虚线，分别显示为左、右后轮倒车轮胎轨迹。其中，三角型区域为倒车视频覆盖区域(即可视范围),两条倒车轨迹虚线从所述区域穿过。

接着，输出平面图像叠加在倒车视频上。具体的，通过OpenGL ES的egl接口操作目标系统的窗口系统(本案例中为QNX Screen)，使用OpenGL ES的eglSwapBuffers API将平面RGBA格式图像输出到窗口中，然后应用程序刷新显存将平面图像输出到显示器。至此，即完成车辆倒车轨迹描绘。

参考图7，本发明实施例还提供了一种倒车轨迹描绘装置。该装置包括：

倒车轨迹线坐标获取模块21，用于根据预先标定的车辆特征参数，基于当前车辆方向盘转向角度而实时获取倒车轨迹线的地面坐标；

倒车轨迹线描绘模块22，用于将获取的所述倒车轨迹线的地面坐标在构建的倒车场景中描绘出来；其中，所述倒车场景为通过OpenGL ES对实时获取的倒车视频进行构建的3D场景；

输出模块23，将描述出来的所述倒车轨迹线的平面图像输出并叠加在所述倒车视频上后通过显示屏显示。

本装置的工作过程与上述的方法步骤对应，在此不再赘述。

综上所述，本发明公开的倒车轨迹描绘方法及装置基于方向盘旋转角度实时获取的倒车轨迹坐标，不是通过摄像机标定理论来实现，而是通过将倒车轨迹坐标代入OpenGLES构建的3D场景中以描绘出相应的倒车轨迹线，并输出对应的平面图像到显示屏上，标定步骤不多，可以在装车后进行校正能有效提高倒车轨迹描绘的效率和准确度。另外，生成的倒车轨迹可以支持3D效果显示，因此，生成的倒车轨迹线与真实场景可以高度吻合。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种倒车轨迹描绘方法，其特征在于，包括：

根据预先标定的车辆特征参数，基于当前车辆方向盘转向角度而实时获取倒车轨迹线的地面坐标，所述车辆特征参数包括：车长、车宽、轴距、轴宽、摄像头离地高度、摄像头离车辆左边距离、摄像头离车辆右边距离、摄像头垂直可视角度、摄像头水平可视角度；

将获取的所述倒车轨迹线的地面坐标在构建的倒车场景中描绘出来；其中，所述倒车场景为通过OpenGLES对实时获取的倒车视频进行构建的3D场景；

在每个所述倒车轨迹线的地面坐标上描绘一个色块，从而在所述3D场景中形成左右两条虚线作为所述倒车轨迹线；

将描述出来的所述倒车轨迹线的平面图像输出并叠加在所述倒车视频上后通过显示屏显示；

利用OpenGLES的EGL接口操作目标系统的窗口系统；使用OpenGLES的EGLSwapBuffersAPI将平面RGBA格式图像输出到窗口中,然后通过刷新显存将以平面图像输出到显示器上。

2.如权利要求1所述的倒车轨迹描绘方法，其特征在于，若当前车辆方向盘转向角度为0°时，相应的倒车轨迹线的地面坐标为：

TLX＝-LD；TRX＝RD；TLY＝[0,VL]；TRY＝[0,VL]且TLY＝TRY；

3.如权利要求1所述的倒车轨迹描绘方法，其特征在于，若当前车辆方向盘转向角度为[-45°,45°]时，相应的倒车轨迹线的地面坐标为：

TRX[TA(1,90)]＝RD-W2/tan(DA)*(1-cos(TA))；

TRY[TA(1,90)]＝W2/tan(DA)*sin(TA)；

TLX[TA(1,90)]＝LD-(W2/tan(DA)-(RD-LD))*(1-cos(TA))；

TLY[TA(1,90)]＝(W2/tan(DA)-(RD-LD))*sin(TA)；

4.一种倒车轨迹描绘装置，其特征在于，包括：

倒车轨迹线坐标获取模块，用于根据预先标定的车辆特征参数，基于当前车辆方向盘转向角度而实时获取倒车轨迹线的地面坐标，所述车辆特征参数包括：车长、车宽、轴距、轴宽、摄像头离地高度、摄像头离车辆左边距离、摄像头离车辆右边距离、摄像头垂直可视角度、摄像头水平可视角度；

倒车轨迹线描绘模块，用于将获取的所述倒车轨迹线的地面坐标在构建的倒车场景中描绘出来；其中，所述倒车场景为通过OpenGLES对实时获取的倒车视频进行构建的3D场景；

所述倒车轨迹线描绘模块进一步用于：在每个所述倒车轨迹线的地面坐标上描绘一个色块，从而在所述3D场景中形成左右两条虚线作为所述倒车轨迹线；

输出模块，将描述出来的所述倒车轨迹线的平面图像输出并叠加在所述倒车视频上后通过显示屏显示；

所述输出模块进一步用于：利用OpenGLES的EGL接口操作目标系统的窗口系统；使用OpenGLES的EGLSwapBuffersAPI将平面RGBA格式图像输出到窗口中,然后通过刷新显存将以平面图像输出到显示器上。