CN106462996A - 无失真显示车辆周边环境的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于车辆的全景环视摄像系统，该全景环视摄像系统配备有至少一台车载摄像机，该车载摄像机提供摄像机图像，所提供的摄像机图像由数据处理单元处理以便生成车辆周边环境的环境图像，该环境图像显示在显示单元上。数据处理单元将车载摄像机获取到的纹理再投影到自适应的再投影平面上，该再投影平面近似于车辆周边环境并且基于由车载传感器提供的传感器数据计算得出。

Description

无失真显示车辆周边环境的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种无失真显示车辆周边环境的方法和装置，尤其针对配备全景环视摄像系统的公路车辆。
背景技术
配备了驾驶员辅助系统的车辆日益增加，这类系统为驾驶员实现行驶机动性提供支持。其中部分驾驶员辅助系统配有全景环视摄像系统，可为车辆驾驶员显示车辆周边环境。这类全景环视摄像系统包含一个或多个车载摄像机，用以拍摄并提供摄像机图像，并由全景环视摄像系统的数据处理单元将其合成为车辆周边的环境图像。在此，车辆周边的图像显示在一个显示单元上。传统的基于摄像机的驾驶员辅助系统将摄像系统的纹理信息投影到一个静态的投影平面上，例如一个静态的二维基面或一个静态三维立体碗形面上。
但是，这类系统有一个严重的缺点，即因为纹理再投影平面是静态的，无法相应地再现摄像机系统真实的或近似真实的环境图像,所以其所显示的车辆周边目标严重失真。反而会显示出形成干扰伪影的严重失真的目标图像。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种无失真显示车辆周边环境的装置和方法，从而避免这类失真的伪影显示。
本发明将通过一个具备专利权利要求1中所述特征的全景环视摄像系统来完成该任务。
据此并从第一方面而言，本发明为车辆提供了一种全景环视摄像系统，该全景环视摄像系统配备有至少一台车载摄像机，用以提供摄像机图像，随后由数据处理单元进行处理并生成全景环视图像或车辆周边环境图像，该图像在显示单元上显示，其中数据处理单元将车载摄像机获取到的纹理再投影到自适应的再投影平面上，该再投影平面近似于车辆周边环境并且基于车辆传感器提供的传感器数据计算得出。
根据本发明，全景环视摄像系统一个可能的实施方式是，由车辆传感器提供的传感器数据准确反映车辆的周边环境。
根据本发明，全景环视摄像系统另一个可能的实施方式是，传感器数据包含泊车间隔距离数据、雷达数据、激光雷达数据、摄像机数据、激光扫描数据和/或运动数据。
根据本发明，全景环视摄像系统另一个可能的实施方式是，自适应的再投影平面具备能够被动态调整的栅格。
根据本发明，全景环视摄像系统另一个可能的实施方式是，再投影平面的栅格可根据所提供的传感器数据动态调整。
根据本发明，全景环视摄像系统另一个可能的实施方式是，再投影平面的栅格为三维立体栅格。
此外，本发明还提供了一种具有专利权利要求7中所述特征的驾驶员辅助系统。
据此并从第二方面讲，本发明提供了一种内置集成了全景环视摄像系统的驾驶员辅助系统，其中该全景环视摄像系统配备有至少一台车载摄像机，用以提供摄像机图像，随后由一数据处理单元进行处理并生成全景环视图像，该图像在显示单元上显示，其中数据处理单元将车载摄像机获取到的纹理再投影到自适应的再投影平面上，该再投影平面近似于车辆周边环境并且基于车辆传感器提供的传感器数据计算得出。
此外，本发明还提供一种具有专利权利要求8中所述特征的、用于无失真显示车辆周边环境的方法。
本发明据此提供了一种无失真显示车辆周边环境的方法，该方法包括如下步骤：
由车辆车载摄像机拍摄车辆周边环境产生摄像机图像，
处理所生成的图像并生成车辆周边环境图像，和
将车载摄像机获取到的纹理再投影到近似于车辆周边环境的、基于车辆传感器提供的传感器数据计算得出的自适应的再投影平面上。
本发明所涉及方法的另外可能的实施方式在从属权利要求中给出。
附图说明
此外，结合如下附图将对本发明所涉及的、无失真显示车辆周边环境的装置和方法做进一步的说明。
其中：
图1示出一幅方框电路图，用以描绘本发明所涉及的一种全景环视摄像系统的一个实施案例；
图2示出一幅流程图，用以描绘本发明所涉及的、无失真显示车辆周边环境的方法的一个实施案例；
图3示出本发明的一种优选实施案例。
具体实施方式
如图1中所示，在所示案例中，全景环视摄像系统1配备了多个部件。在所示实施案例中，全景环视摄像系统1配备有至少一台车载摄像机2，用以拍摄和提供摄像机图像，该摄像机图像由全景环视摄像系统1的数据处理单元3处理并生成车辆全景环视图像或周边环境图像。由数据处理单元3生成的全景环视图像或车辆周边环境图像显示在显示单元4上。数据处理单元3基于车辆的车载传感器5所提供的传感器数据计算得出自适应的再投影平面。由全景环视摄像系统1的车载摄像机2获取的纹理被再投影到该计算得出的、近似于车辆周边环境的自适应的再投影平面上，并由此减少或消除失真或失真伪影。
例如，图1中所示的传感器5为泊车间隔距离控制或调节传感器。此外，它还可是车辆传感器中的雷达传感器和激光雷达传感器。另一种可能的实施方式是，由其他车载摄像机2，尤其是由立体摄像机或单声道摄像机提供用于计算自适应再投影平面的传感器数据。又一种可能的实施方式是，由车辆激光扫描系统提供传感器数据。还有一种可能的实施方式是，由数据处理单元3提供运动数据或结构数据，用以计算再投影平面。由车载传感器5提供的传感器数据高精度地再现了车辆周边环境或车辆周边环境中的目标。这些目标可能是例如其他直接位于本车周边环境中的，例如在距本车最大五米范围内的车辆。另外还可能是最大五米范围内紧邻本车辆经过的行人。
由数据处理单元3基于传感器数据计算得出的再投影平面优选具备可调整动态的栅格或网格。在一种可能的实施方式中，该再投影平面的栅格根据所提供的传感器数据进行动态调整。再投影平面的栅格优选为三维立体栅格。
该三维立体栅格优选为基于栅格的环境模型，用于代表车辆周边环境。该基于栅格的环境模型实施原理是，将车辆周边环境划分为单元格并为每一个单元格存储一个描述周边环境的特征。对这样一个所谓的分布栅格(Belegungsgitter)，例如可为每个单元格存储“可通行”和“被占用”中的一个分类。除“可通行”外，还可根据其他特征存储一个分类，例如一个被反射的雷达能量信号。除了良好的可压缩性外，这种栅格的另一个优点是高度抽象化，所以它还可融合不同种类的传感器，例如立体摄像机、雷达、激光雷达或超声波传感器。除了标定为“可通行”和“被占用”外，一种另外的或可选的单元格分类方式是，单一栅格单元格也可将高度值存储为特征，尤其针对代表障碍物或目标的“被占用”单元格。高度信息的存储只消耗极少的附加存储资源并可实现环境模型的高效存储和传输。尤其通过先前描述的、为分布栅格中相应栅格单元格分配高度信息的方法，由此形成一个车辆周边环境的三维立体分布图，该分布图在本发明框架内将可得到最佳使用。在此，该三维分布图还可作为自适应的再投影平面使用，即在该图上再投影由车载摄像机获取的纹理。优选将纹理直接投影到三维立体分布图或三维立体栅格单元格上。
由数据处理单元3计算得出的再投影平面不是静态而是动态的，且可根据车载传感器5提供的当前传感器数据自适应调整。一种可能的实施方式是，该车载传感器5可包括单声道前置摄像机或立体摄像机。此外，传感器单元5还可配备提供数据的激光雷达系统，或配备将周边环境雷达数据传输到数据处理单元3的雷达系统。数据处理单元3可包含一个或多个微处理器，用以处理传感器数据并从中实时计算出再投影平面。由车载摄像机2获取的纹理被投影或再投影到该计算得出的、近似于车辆周边环境的再投影平面上。车载摄像机2的显示能够具有不同的变化形式。一种可能的实施方式是，在车辆四个不同侧面上配备四个车载摄像机2。所指车辆优选为公路车辆，尤其是载重货车或轿车。为减少或消除前文所述的伪影，可通过本发明所涉及的全景环视摄像系统1，将摄像机系统中摄像机2所获取的周边环境的纹理再投影穿过自适应的再投影平面。通过本发明所涉及的全景环视摄像系统1可大幅提高所示车辆周边环境的图像质量。相对于使用静态再投影表面的系统，本系统对车辆周边环境中的目标，例如停在附近的其他车辆或处于附近的人员，显示时的失真度较低。
图2所示流程图描绘了本发明所涉及方法的、无失真显示车辆周边环境的一种实施案例。
在第一步骤S1中，由车载摄像机2拍摄生成车辆周边环境的摄像机图像。例如，由安装在车辆不同侧面的多台车载摄像机2拍摄生成摄像机图像。
随后，在步骤S2中处理这些所生成的摄像机图像，以生成车辆周边环境的环境图像。一种可能的实施方式是，如图1所示，由一数据处理单元3完成对所生成的摄像机图像的处理工作。为生成相应的环境图像，优选实时处理摄像机图像。
在进一步的步骤S3中，首先基于所提供的传感器数据计算出一个再投影平面，然后将车载摄像机获取到的纹理再投影到该计算得出的自适应的再投影平面上。该自适应的再投影平面具有能够被动态调整的栅格，它可根据所提供的传感器数据进行动态调整。该栅格优选为三维立体栅格。图2中所示的方法在一种可能的实施方式中可由计算机程序来执行，该程序包含若干可由微处理器执行的计算机指令。一种可能的实施方式是，该程序存储在数据载体上或程序存储器中。
图3展示了本发明的一种优选实施方式。根据图中所示，该自适应的再投影平面为一种能够被动态调整的栅格。该栅格由4个区域组成，即“左侧区域”(SektL)、“右侧区域”(SektR)、“前方区域”(SektV)以及“后方区域”(SektH)。其中每个区域都可在背投影距离中个性化进行调整。为此设定了四个参数，即“左侧间隔距离”(DistL)、“右侧间隔距离”(DistR)、“后方间隔距离”(DistH)以及“前方间隔距离”(DistV)。通过这些参数可个性化地调整每个区域中目标或障碍物与车辆(6)之间的间隔距离。图3为此示例性示出动态栅格的区域方式或区域相关的改变，其中从已定义的初始间隔距离(实线)改变为由传感器测得的目标间隔距离(虚线)。

Claims (15)

1.用于车辆(6)的全景环视摄像系统(1)，该全景环视摄像系统配备有至少一台车载摄像机(2)，该车载摄像机提供摄像机图像，所提供的摄像机图像由数据处理单元(3)处理以便生成车辆周边环境图像，该环境图像显示在显示单元(4)上，其中数据处理单元(3)将车载摄像机(2)获取到的纹理再投影到自适应的再投影平面上，该再投影平面近似于车辆周边环境并且基于由车载传感器(5)提供的传感器数据计算得出。
2.根据权利要求1所述的全景环视摄像系统，
其中，由车载传感器(5)提供的传感器数据反映了车辆(6)的周边环境。
3.根据权利要求2所述的全景环视摄像系统，
其中，传感器数据包括泊车间隔距离数据、雷达数据、激光雷达数据、摄像机数据、激光扫描数据以及运动数据。
4.根据上述权利要求1至3中任一权利要求所述的全景环视摄像系统，
其中，计算得出的、自适应的再投影平面具有能够被动态调整的栅格。
5.根据权利要求4所述的全景环视摄像系统，
其中，再投影平面的栅格能够根据所提供的传感器数据进行动态调整。
6.根据权利要求4或5所述的全景环视摄像系统，
其中，再投影平面的栅格为三维立体栅格。
7.一种用于车辆(6)的驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统配备有根据上述权利要求1至6中任一权利要求所述的全景环视摄像系统(1)。
8.一种用于无失真显示车辆(6)的周边环境的方法，包括如下步骤：
(a)由车辆(6)的车载摄像机(2)生成(S1)车辆周边环境的摄像机图像；
(b)处理(S2)所生成摄像机图像以便生成车辆周边环境的环境图像；以及
(c)将车载摄像机(2)获取到的纹理再投影(S3)到自适应的再投影平面上，该再投影平面近似于车辆周边环境并且基于由车载传感器(5)提供的传感器数据计算得出。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中，由车载传感器(5)提供的传感器数据反映了车辆(6)的周边环境。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中，传感器数据包括泊车间隔距离数据、雷达数据、激光雷达数据、摄像机数据、激光扫描数据以及运动数据。
11.根据上述权利要求8至10中任一权利要求所述的方法，
其中，自适应的再投影平面具有能够被动态调整的栅格。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中，再投影平面的栅格能够根据所提供的传感器数据进行动态调整。
13.根据权利要求11或12所述的方法，
其中，再投影平面的栅格为三维立体栅格。
14.一种具有实施根据上述权利要求8至13中任一权利要求所述方法的指令的计算机程序。
15.一种配备有根据权利要求7所述的驾驶员辅助系统的车辆(6)、尤其是公路车辆。
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