CN105818763B - 一种确定车辆周围物体距离的方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种确定车辆周围物体距离的方法、装置及系统，所述方法包括：获取安装在车辆上的雷达采集的第一数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二数据；第一数据为用于指示车辆周围物体与雷达之间的距离的数据；第二数据为用于指示车辆周围物体的图像的数据；基于预先标定的雷达与图像采集器的坐标对应关系，将第一数据与第二数据进行匹配，以确定所述距离与所述图像的匹配关系。本发明通过标定雷达与图像采集器的坐标对应关系，从而可将雷达采集的车辆周围物体的准确距离信息与图像采集器采集的车辆周围物体的图像信息进行匹配，解决了现有技术中驾驶员无法得到车辆周围物体的准确距离的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及车联网技术领域，尤其涉及一种确定车辆周围物体距离的方法、装置及系统。
背景技术
随着车辆数量增加，导致道路拥堵及停车位缺少，车辆之间，车辆与行人之间争空间，交通事故频发。所以车辆行驶安全变得尤为重要，高级驾驶辅助系统(Advanced DriverAssistant System，ADAS)也常见于各种新型车辆，以提高驾驶安全性及便利性，目前车辆可以通过摄像头或者雷达等来帮助驾驶者判断泊车或者行驶过程其他车辆或者行人障碍物与本车距离，提高驾驶的安全性。ADAS中的全景泊车、倒车影像和/或倒车雷达等子系统越来越常见。
但是摄像头和雷达有各自的弊端。摄像头采集的二维图像只能获取车辆周围的障碍物图像信息，但是不能提供障碍物的距离信息。雷达可以获取车辆周围的障碍物距离信息，但是不能提供障碍物的图像信息。对于驾驶者来说往往在倒车或者行驶的过程中既需要车辆周围物体的图像信息，也需要图像中物体与本车的真实距离，而车辆中摄像头(比如倒车影像或者全景泊车)为了获取较大的视角均使用的鱼眼摄像头，带来畸变，影响驾驶者对附近车辆或者行人距离的判断。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种确定车辆周围物体距离的方法、装置及系统，用以解决现有技术中驾驶员无法得到车辆周围物体的准确距离的缺陷。
第一方面，本发明实施例提供一种确定车辆周围物体距离的方法，包括：
获取安装在车辆上的雷达采集的第一数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二数据；所述第一数据为用于指示车辆周围物体与雷达之间的距离的数据；所述第二数据为用于指示车辆周围物体的图像的数据；
基于预先标定的所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，将所述第一数据与所述第二数据进行匹配，以确定所述距离与所述图像的匹配关系。
第二方面，本发明实施例提供一种确定车辆周围物体距离的装置，包括：
获取单元，用于获取安装在车辆上的雷达采集的第一数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二数据；所述第一数据为用于指示车辆周围物体与雷达之间的距离的数据；所述第二数据为用于指示车辆周围物体的图像的数据；
确定单元，用于基于预先标定的所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，将所述第一数据与所述第二数据进行匹配，以确定所述距离与所述图像的匹配关系。
第三方面，本发明实施例提供一种确定车辆周围物体距离的系统，包括：
如第二方面所述的装置、安装在车辆上的雷达、安装在车辆上的图像采集器；
所述装置分别连接所述雷达与所述图像采集器。
本发明实施例提供的确定车辆周围物体距离的方法、装置及系统，通过标定雷达与图像采集器的坐标对应关系，从而可将雷达采集的车辆周围物体的准确距离信息与图像采集器采集的车辆周围物体的图像信息进行匹配，使得驾驶员能够同时获取到车辆周围物体的图像信息以及图像中物体距离本车的准确距离，解决了现有技术中驾驶员无法得到车辆周围物体的准确距离的缺陷，并且可以对其他辅助安全系统提供参考信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明确定车辆周围物体距离的方法第一实施例流程图；
图2为本发明确定车辆周围物体距离的方法第二实施例流程图；
图3为本发明联合标定雷达与图像采集器的坐标对应关系的实施例流程图；
图4为本发明确定车辆周围物体距离的方法第三实施例流程图；
图5为本发明确定车辆周围物体距离的装置第一实施例结构示意图；
图6为本发明确定车辆周围物体距离的装置第二实施例结构示意图；
图7为本发明确定车辆周围物体距离的装置第三实施例结构示意图；
图8为本发明确定车辆周围物体距离的系统第一实施例结构示意图。
图9为本发明确定车辆周围物体距离的系统第二实施例结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
需要说明的是，本发明实施例公开的确定车辆周围物体距离的方法的执行主体以及确定车辆周围物体距离的装置均可以为高级驾驶辅助系统ADAS或设置在ADAS中。
如图1所示，本实施例公开一种确定车辆周围物体距离的方法，可包括以下步骤101和102：
101、获取安装在车辆上的雷达采集的第一数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二数据；所述第一数据为用于指示车辆周围物体与雷达之间的距离的数据；所述第二数据为用于指示车辆周围物体的图像的数据。
本实施例中的雷达可以为激光雷达，比如线扫(Line Scan)激光雷达，也可以为其他类型的雷达，本实施例不限定雷达的类型；本实施例中的图像采集器可以为摄像头，比如鱼眼摄像头，也可以为其他类型的摄像头，本实施例不限定摄像头的类型，也不限定图像采集器的种类。
为了更好的确定图像采集器采集的车辆周围物体图像中各物体与车辆的距离，图像采集器的采集范围与雷达的探测范围必须有重合。本实施例中的雷达与图像采集器可一同安装在车辆的任意位置，但图像采集器的采集范围应包含雷达的探测范围，比如两者相对平行，之间无障碍物遮挡。
102、基于预先标定的所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，将所述第一数据与所述第二数据进行匹配，以确定所述距离与所述图像的匹配关系。
本发明实施例提供的确定车辆周围物体距离的方法，通过标定雷达与图像采集器的坐标对应关系，从而可将雷达采集的车辆周围物体的准确距离信息与图像采集器采集的车辆周围物体的图像信息进行匹配，使得驾驶员能够同时获取到车辆周围物体的图像信息以及图像中物体距离本车的准确距离，解决了现有技术中驾驶员无法得到车辆周围物体的准确距离的缺陷。
如图2所示，本实施例公开一种确定车辆周围物体距离的方法，相比图1所示的确定车辆周围物体距离的方法实施例，图1中步骤102是基于预先标定的雷达与图像采集器的坐标对应关系，而本实施例进一步给出了标定雷达与图像采集器的坐标对应关系的步骤，本实施例可包括以下步骤201～203：
步骤201与图1所示的步骤101相同，在此不再赘述。
步骤202为本实施例新增的联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系的步骤，具体可包括以下步骤2021～2023：
2021、向铺设在车辆周围的轨道的电机发送控制信息，以使所述轨道的电机驱动安装在轨道上的预设图像采集器标定靶进行运动。
为了雷达与图像采集器可同时检测到图像采集器标定靶，本实施例中轨道铺设在车辆周围，且位于雷达与图像采集器的采集范围内。本实施例中不限定轨道的形状。进一步地，为了提高联合标定的准确性，图像采集器采集的图像中预设图像采集器标定靶的图像不小于总图像宽高的1/8，例如，总图像为1024×768，则预设图像采集器标定靶的图像最小为(1/8)×1024×768×(1/8)。
本实施例中，轨道的电机基于接收到的控制信息，可控制图像采集器标定靶沿轨道运动，比如轨道是圆弧形时，轨道的电机基于接收到的控制信息，可控制图像采集器标定靶沿轨道顺时针或逆时针运动。
在具体应用中，雷达与图像采集器采集数据有一定时间间隔，因此可通过控制信息控制轨道的电机每隔预设时长停止运动，以便雷达与图像采集器采集数据。
2022、获取安装在车辆上的雷达采集的第一测试数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二测试数据；所述第一测试数据包括用于指示预设图像采集器标定靶与雷达之间的距离的数据；所述第二测试数据包括用于指示预设图像采集器标定靶的图像的数据。
2023、基于所述第一测试数据、所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系。
在实际应用中，通过轨道的电机移动图像采集器标定靶来获取标定数据，通过建立图像采集器标定靶的靶平面在图像采集器和雷达中的对应关系，求解雷达坐标系和摄像机坐标系的旋转矩阵和平移矩阵，从而可得到雷达与图像采集器的坐标对应关系，其中旋转矩阵为3×3矩阵，平移矩阵为3×1矩阵，共12个参数，因此，通过12组雷达与图像采集器的数据，可联合标定雷达与图像采集器的坐标对应关系，在得到雷达与图像采集器的坐标对应关系后，后续可反复应用联合标定的雷达与图像采集器的坐标对应关系。
本实施例中步骤203基于步骤202标定的雷达与图像采集器的坐标对应关系，将所述第一数据与所述第二数据进行匹配，以确定所述距离与所述图像的匹配关系。
本发明实施例提供的确定车辆周围物体距离的方法，给出了一种标定雷达与图像采集器的坐标对应关系方法，从而可得到雷达与图像采集器的坐标对应关系，为后续将雷达采集的车辆周围物体的准确距离信息与图像采集器采集的车辆周围物体的图像信息进行匹配奠定基础，使得驾驶员能够同时获取到车辆周围物体的图像信息以及图像中物体距离本车的准确距离，解决了现有技术中驾驶员无法得到车辆周围物体的准确距离的缺陷。
在一个具体的例子中，图2中的步骤2023：基于所述第一测试数据、所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，可包括如图3所示的步骤301～304：
301、基于所述第一测试数据，确定所述预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息。
本实施例中，预设图像采集器标定靶由靶平面和靶支架构成，靶平面具有一定宽度且表面比较平滑，因此可以基于第一测试数据，通过梯度连续性分析，确定预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息。
本实施例中，雷达采集的数据可以包括角度信息及距离信息，则本实施例中，图像采集器标定靶的靶平面的位置信息可包括图像采集器标定靶的靶平面的与雷达的距离、角度。
302、基于所述第一测试数据，标定所述雷达的外参数；所述雷达的外参数用于指示所述雷达的二维坐标系与世界的三维坐标系的对应关系。
303、基于所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，标定所述图像采集器的外参数；所述图像采集器的外参数用于指示所述图像采集器的三维坐标系与世界的三维坐标系的对应关系。
本实施例中，基于所述第二测试数据以及所述预设摄像头标定靶，也可标定所述图像采集器的内参数；所述内参数用于指示所述图像采集器的三维坐标系与所述摄像头拍摄图像的二维坐标系的对应关系。
304、基于所述第一测试数据、所述第二测试数据、所述雷达的外参数、所述图像采集器的外参数以及所述预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系。
本实施例中，通过图像采集器的外参数可以得到预设图像采集器标定靶的平面方程，基于雷达采集的每帧雷达数据，可得到雷达与图像采集器的坐标对应关系，比如雷达的二维坐标系转换为图像采集器的三维坐标系的旋转矩阵及平移矩阵。
本实施例中，通过轨道的电机移动图像采集器标定靶来获取标定数据，通过建立图像采集器标定靶的靶平面在图像采集器和雷达中的对应关系，求解雷达坐标系和摄像机坐标系的旋转矩阵和平移矩阵，从而可得到雷达与图像采集器的坐标对应关系，通过雷达与图像采集器的坐标对应关系，可将雷达采集的距离数据投影到图像采集器的坐标系下，为后续将雷达采集的车辆周围物体的准确距离信息与图像采集器采集的车辆周围物体的图像信息进行匹配奠定基础，即为进行雷达点与图像点的一一对应奠定基础，使得驾驶员能够同时获取到车辆周围物体的图像信息以及图像中物体距离本车的准确距离，很好解决鱼眼相机这种畸变较大的情况。
如图4所示，本实施例公开一种确定车辆周围物体距离的方法，可包括以下步骤401～403：
步骤401和402与图1所示的步骤101和102相同，在此不再赘述。
步骤403为本实施例在图1所示的步骤102的基础上新增的步骤：
403、在车辆周围物体的图像上显示匹配后的物体与雷达之间的距离。
本实施例公开的确定车辆周围物体距离的方法，为了便于驾驶员知晓从图像采集器获取的车辆周围物体的图像上各物体与本车的真实距离，本实施例直接在车辆周围物体的图像上显示匹配后的物体距离，提高了驾驶员的用户体验。
如图5所示，本实施例公开一种确定车辆周围物体距离的装置，可包括以下单元：获取单元51及确定单元52：
获取单元51，用于获取安装在车辆上的雷达采集的第一数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二数据；所述第一数据为用于指示车辆周围物体与雷达之间的距离的数据；所述第二数据为用于指示车辆周围物体的图像的数据；
确定单元52，用于基于预先标定的所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，将所述第一数据与所述第二数据进行匹配，以确定所述距离与所述图像的匹配关系。
如图6所示，本实施例公开一种确定车辆周围物体距离的装置，可包括以下单元：获取单元61、联合标定单元62、确定单元63。
所述获取单元61与图5所示的获取单元51相同，所述确定单元63与图5所示的确定单元52相同，在此不再赘述。
所述联合标定单元62，用于联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系。
所述联合标定单元62，包括：发送子单元621、获取子单元622及标定子单元623：
发送子单元621，用于向铺设在车辆周围的轨道的电机发送控制信息，以使所述轨道的电机驱动轨道上的预设图像采集器标定靶进行运动。
获取子单元622，用于获取安装在车辆上的雷达采集的第一测试数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二测试数据；所述第一测试数据包括用于指示预设图像采集器标定靶与雷达之间的距离的数据；所述第二测试数据包括用于指示预设图像采集器标定靶的图像的数据。
标定子单元623，用于基于所述第一测试数据、所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系。
在一个具体的例子中，所述标定子单元623，用于基于所述第一测试数据，确定所述预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息；基于所述第一测试数据，标定所述雷达的外参数；所述雷达的外参数用于指示所述雷达的二维坐标系与世界的三维坐标系的对应关系；基于所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，标定所述图像采集器的外参数；所述图像采集器的外参数用于指示所述图像采集器的三维坐标系与世界的三维坐标系的对应关系；基于所述第一测试数据、所述第二测试数据、所述雷达的外参数、所述图像采集器的外参数以及所述预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系。
如图7所示，本实施例公开一种确定车辆周围物体距离的装置，可包括以下单元：获取单元71、确定单元72及显示单元73：
所述获取单元71、确定单元72与图5所示的获取单元51、确定单元52相同，在此不再赘述。
所述显示单元73，用于在所述确定单元72确定车辆周围物体与雷达之间的距离及车辆周围物体的图像的匹配关系后，在车辆周围物体的图像上显示匹配后的物体与雷达之间的距离。
上述装置实施例与方法实施例对应，因此，装置实施例的描述比较简单，其能实现的效果可参见方法实施例，在此不再赘述。上述装置实施例中所述的装置可以通过硬件处理器(hardware processor)来实现相关功能模块。
如图8所示，本实施例公开一种确定车辆周围物体距离的系统，可包括：
上述装置实施例所述的确定车辆周围物体距离的装置81、安装在车辆上的雷达82以及安装在车辆上的图像采集器83；
所述确定车辆周围物体距离的装置81分别连接所述雷达82与所述图像采集器83。
如图9所示，本实施例公开一种确定车辆周围物体距离的系统，与图8所示的系统的区别之处在于，本实施例的系统还包括：
铺设在车辆周围的轨道84以及安装在轨道上的预设图像采集器标定靶85；
所述确定车辆周围物体距离的装置81连接所述轨道84的电机。
上述系统实施例中包含装置实施例所述的装置，而装置实施例又与方法实施例对应，因此，系统实施例的描述比较简单，其能实现的效果可参见方法实施例，在此不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式和各装置均可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以完全通过硬件来实现。基于这样的理解，上述技术方案对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种确定车辆周围物体距离的方法，其特征在于，包括：
获取安装在车辆上的雷达采集的第一数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二数据；所述第一数据为用于指示车辆周围物体与雷达之间的距离的数据；所述第二数据为用于指示车辆周围物体的图像的数据；
联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，具体包括：向铺设在车辆周围的轨道的电机发送控制信息，以使所述轨道的电机驱动安装在轨道上的预设图像采集器标定靶进行运动；获取安装在车辆上的雷达采集的第一测试数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二测试数据；所述第一测试数据包括用于指示预设图像采集器标定靶与雷达之间的距离的数据；所述第二测试数据包括用于指示预设图像采集器标定靶的图像的数据；基于所述第一测试数据、所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系；
基于预先标定的所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，将所述第一数据与所述第二数据进行匹配，以确定所述车辆周围物体与雷达之间的距离与所述车辆周围物体的图像的匹配关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一测试数据、所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，包括：
基于所述第一测试数据，确定所述预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息；
基于所述第一测试数据，标定所述雷达的外参数；所述雷达的外参数用于指示所述雷达的二维坐标系与世界的三维坐标系的对应关系；
基于所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，标定所述图像采集器的外参数；所述图像采集器的外参数用于指示所述图像采集器的三维坐标系与世界的三维坐标系的对应关系；
基于所述第一测试数据、所述第二测试数据、所述雷达的外参数、所述图像采集器的外参数以及所述预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定车辆周围物体与雷达之间的距离及车辆周围物体的图像的匹配关系后，所述方法还包括：
在车辆周围物体的图像上显示匹配后的物体与雷达之间的距离。
4.一种确定车辆周围物体距离的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取安装在车辆上的雷达采集的第一数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二数据；所述第一数据为用于指示车辆周围物体与雷达之间的距离的数据；所述第二数据为用于指示车辆周围物体的图像的数据；
联合标定单元，用于联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，包括：发送子单元，用于向铺设在车辆周围的轨道的电机发送控制信息，以使所述轨道的电机驱动轨道上的预设图像采集器标定靶进行运动；获取子单元，用于获取安装在车辆上的雷达采集的第一测试数据，以及获取安装在车辆上的图像采集器采集的第二测试数据；所述第一测试数据包括用于指示预设图像采集器标定靶与雷达之间的距离的数据；所述第二测试数据包括用于指示预设图像采集器标定靶的图像的数据；标定子单元，用于基于所述第一测试数据、所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系；
确定单元，用于基于预先标定的所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系，将所述第一数据与所述第二数据进行匹配，以确定所述车辆周围物体与雷达之间的距离与所述车辆周围物体的图像的匹配关系。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述标定子单元，用于基于所述第一测试数据，确定所述预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息；基于所述第一测试数据，标定所述雷达的外参数；所述雷达的外参数用于指示所述雷达的二维坐标系与世界的三维坐标系的对应关系；基于所述第二测试数据以及所述预设图像采集器标定靶，标定所述图像采集器的外参数；所述图像采集器的外参数用于指示所述图像采集器的三维坐标系与世界的三维坐标系的对应关系；基于所述第一测试数据、所述第二测试数据、所述雷达的外参数、所述图像采集器的外参数以及所述预设图像采集器标定靶的靶平面的位置信息，联合标定所述雷达与所述图像采集器的坐标对应关系。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
显示单元，用于在所述确定单元确定车辆周围物体与雷达之间的距离及车辆周围物体的图像的匹配关系后，在车辆周围物体的图像上显示匹配后的物体与雷达之间的距离。
7.一种确定车辆周围物体距离的系统，其特征在于，包括：
如权利要求4至6任一项所述的装置、安装在车辆上的雷达、安装在车辆上的图像采集器；
所述装置分别连接所述雷达与所述图像采集器。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
铺设在车辆周围的轨道以及安装在轨道上的预设图像采集器标定靶；
所述装置连接所述轨道的电机。
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