CN106980326A - 基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统，分别通过第一传感器和第二传感器获取各自对应的当前角度值。将所述基于第一传感器的当前角度值与所述基于第二传感器的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值；控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。因此，仅需要读取第一传感器和第二传感器获取的当前角度值后，进行简单的叠加求平均处理就能够获取摄像头的当期角度值，然后由步进电机调节完成摄像头的标定，无需用户人工调节，且经过计算的角度值及步进电机调节的角度值更为精确。

Description

基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统

技术领域

本发明涉及摄像头角度调节方法，特别是涉及一种操作简便、精确的基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统。

背景技术

高级辅助驾驶系统(Advanced Driver Assistance System，简称ADAS)利用安装在车上的多种传感器，在汽车行驶过程中随时收集周围的环境信息，进行静态、动态物体的辨识、追踪与定位，并通过系统的运算与分析，预先让提示司机可能发生的危险，有效提升行车安全。ADAS系统的主要功能包括自适应巡航、车道偏移报警、前车碰撞报警、行人保护系统、自动泊车、自适应巡航、自适应灯光控制、交通标志识别、盲点检测、驾驶员疲劳检测等。一般来说，凡是带有部分ADAS功能的设备，如带车道偏离预警的行车记录仪，都可归为广义的ADAS系统。

车载前视摄像头作为高级辅助驾驶系统中的一个主要传感器，在车道偏移报警、前车碰撞报警、行人保护等方面都有重要作用。为保证摄像头准确识别前方车辆、车道、行人等物体，以及准确测量距离，必须要对摄像头的外部参数进行标定。

目前通常是由专业人员人工完成。人工调节摄俯仰角的方法有以下问题：高级驾驶辅助设备基本都是面向普通消费者的产品，即非车辆出厂预装，而是用户根据自身需求另行购买。因此普通用户无法自行完成调节，而要至经销商指定的安装点由专业人员用专业设备完成。此方法耗费的时间也较长。

发明内容

基于此，有必要一种操作简便、精确的基于摄像头标定的摄像头角度调节方法。

一种基于摄像头标定的摄像头角度调节方法，包括以下步骤：

获取基于第一传感器的当前角度值；

由上一时刻的角度值与第二传感器测得的角度变化值获取基于第二传感器的当前角度值；

将所述基于第一传感器的当前角度值与所述基于第二传感器的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值；

控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。

在其中一个实施例中，还包括在所述控制摄像头按照当前角度值调节到预先标定的角度位置之后的步骤：

采用编码器检测摄像头的当前角度位置，并判断当前角度位置是否与预先标定的角度位置一致，若否，则对摄像头的角度位置进行调节。

在其中一个实施例中，所述获取基于第一传感器的当前角度值的步骤包括：

获取基于加速度计的当前角度值。

在其中一个实施例中，所述由上一时刻的角度值与第二传感器测得的角度变化值获取基于第二传感器的当前角度值的步骤包括：

由上一时刻的角度值与陀螺仪测得的角度变化值获取基于陀螺仪的当前角度值。

在其中一个实施例中，所述控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置的步骤包括：

采用步进电机控制摄像头按照当前角度值进行调节，直至摄像头到达预先标定的角度位置；

断开所述步进电机的电源，启动刹车器，将所述电机轴锁死。

此外，还有必要一种操作简便、精确的基于摄像头标定的摄像头角度调节系统。

一种基于摄像头标定的摄像头角度调节系统，包括第一传感器模块、第二传感器模块、计算模块及控制模块；

所述第一传感器模块用于获取基于第一传感器模块的当前角度值；

所述第二传感器模块用于由上一时刻的角度值与第二传感器模块测得的角度变化值获取基于第二传感器模块的当前角度值；

所述计算模块用于将所述基于第一传感器模块的当前角度值与所述基于第二传感器模块的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值；

所用控制模块用于控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。

在其中一个实施例中，还包括编码器模块，所述编码器模块用于检测摄像头的当前角度位置，并判断当前角度位置是否与预先标定的角度位置一致，若否，则所述控制模块对摄像头的角度位置进行调节。

在其中一个实施例中，所述第一传感器模块为加速度计。

在其中一个实施例中，所述第二传感器模块为陀螺仪

在其中一个实施例中，还包括步进电机，所述步进电机用于控制摄像头按照当前角度值进行调节，直至摄像头到达预先标定的角度位置；

所述控制模块用于断开所述步进电机的电源，并启动刹车器，将所述电机轴锁死。

上述基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统分别通过第一传感器和第二传感器获取各自对应的当前角度值。将所述基于第一传感器的当前角度值与所述基于第二传感器的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值；控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。因此，仅需要读取第一传感器和第二传感器获取的当前角度值后，进行简单的叠加求平均处理就能够获取摄像头的当期角度值，然后由步进电机调节完成摄像头的标定，无需用户人工调节，且经过计算的角度值及步进电机调节的角度值更为精确。

附图说明

图1为基于摄像头标定的摄像头角度调节方法的流程图；

图2为获取摄像头当前角度值的模块图；

图3为基于摄像头标定的摄像头角度调节系统的模块图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，为基于摄像头标定的摄像头角度调节方法的流程图。

摄像头标定过程通常分为两个步骤：第一步是将摄像头调节至正对前方(即俯仰角大致为0)，然后通过计算机视觉技术测量摄像头的俯仰角、翻滚角和偏航角来完成标定。即通过第一传感器和第二传感器计算出摄像头的当前角度值，然后由步进电机根据当前角度值对摄像头进行标定调节。

一种基于摄像头标定的摄像头角度调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S110，获取基于第一传感器的当前角度值。

所述获取基于第一传感器的当前角度值的步骤包括：

获取基于加速度计的当前角度值。

步骤S120，由上一时刻的角度值与第二传感器测得的角度变化值获取基于第二传感器的当前角度值。

所述由上一时刻的角度值与第二传感器测得的角度变化值获取基于第二传感器的当前角度值的步骤包括：

由上一时刻的角度值与陀螺仪测得的角度变化值获取基于陀螺仪的当前角度值。

步骤S130，将所述基于第一传感器的当前角度值与所述基于第二传感器的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值。

在本实施例中，采用惯导芯片内的加速度计和陀螺仪的输出经过计算得到摄像头的当前角度值。

请结合图2。

具体的，由加速度计得到“基于加速度计的当前角度值”。

由上一时刻角度值与陀螺仪测得的角度变化值得到“基于陀螺仪的当前角度值”。

将“基于加速度计的当前角度值”和“基于陀螺仪的当前角度值”加权平均得到当前时刻角度值。

步骤S140，控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。

所述控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置的步骤包括：

采用步进电机控制摄像头按照当前角度值进行调节，直至摄像头到达预先标定的角度位置；

断开所述步进电机的电源，启动刹车器，将所述电机轴锁死。

基于摄像头标定的摄像头角度调节方法还包括在所述控制摄像头按照当前角度值调节到预先标定的角度位置之后的步骤：

采用编码器检测摄像头的当前角度位置，并判断当前角度位置是否与预先标定的角度位置一致，若否，则对摄像头的角度位置进行调节。

编码器Encoder为传感器(Sensor)类的一种，主要用来侦测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，除了应用在产业机械外，许多的马达控制如伺服马达、BLDC伺服马达均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出所以应用范围相当广泛。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和绝对式编码器。

在设置编码器后，能够对摄像头的当前位置进行实时检测并反馈。具体的，步进电机控制摄像头旋转到正前方，并通过编码器反馈位置实现精确闭环控制。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。

为了保证车载环境下，摄像头俯仰角不随着车辆颠簸而产生变化，我们采用带刹车的步进电机来驱动摄像头旋转。带刹车的步进电机原理是刹车器和电机的组合。刹车器分为通电刹车和断电刹车2种，通常我们使用掉电刹车。即在需要对摄像头角度进行调节时，对装置通电；在旋转到预设的角度时，断开电源。此时刹车器启动，把电机轴锁死。

在其他实施例中，可将带刹车的步进电机改为步进电机加上大减速比的齿轮组。步进电机本身断电后有一定的保持转矩，但是这个转矩不会太大，在受到比较大的力矩时还是会转动，在步进电机上加了一个大减速比的齿轮组后，加大了输出端转矩，保证在比较大的力矩范围内不能反向转动步进电机。

如图3所示，为基于摄像头标定的摄像头角度调节系统的模块图。

一种基于摄像头标定的摄像头角度调节系统，包括第一传感器模块301、第二传感器模块302、计算模块303及控制模块304；

所述第一传感器模块301用于获取基于第一传感器模块301的当前角度值；

所述第二传感器模块302用于由上一时刻的角度值与第二传感器模块302测得的角度变化值获取基于第二传感器模块302的当前角度值；

所述计算模块303用于将所述基于第一传感器模块301的当前角度值与所述基于第二传感器模块302的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值；

所用控制模块304用于控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。

基于摄像头标定的摄像头角度调节系统还包括编码器模块305，所述编码器模块305用于检测摄像头的当前角度位置，并判断当前角度位置是否与预先标定的角度位置一致，若否，则所述控制模块304对摄像头的角度位置进行调节。

第一传感器模块301为加速度计。

第二传感器模块302为陀螺仪

基于摄像头标定的摄像头角度调节系统还包括步进电机306，所述步进电机306用于控制摄像头按照当前角度值进行调节，直至摄像头到达预先标定的角度位置；

所述控制模块304用于断开所述步进电机306的电源，并启动刹车器，将所述电机轴锁死。

基于上述所有实施例，基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统测量摄像头当前角度同时使用了加速度计和陀螺仪，目的是提高准确性。使用其它设备达到测量角度的目的也应当在本方案的保护范围之内。如单独使用加速度计及低通滤波器。

基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统的摄像头调节技术除了用于专业的ADAS设备外，也可用于带ADAS功能的其它设备(如带车道偏离预警的行车记录仪)。

基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统菜用惯导芯片实现自动测量俯仰角。使用刹车器或带自锁的电机固定调整后的角度。与自动测量摄像头外部参数的技术结合，可以实现摄像头的完全自动标定。

上述基于摄像头标定的摄像头角度调节方法和系统分别通过第一传感器和第二传感器获取各自对应的当前角度值。将所述基于第一传感器的当前角度值与所述基于第二传感器的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值；控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。因此，仅需要读取第一传感器和第二传感器获取的当前角度值后，进行简单的叠加求平均处理就能够获取摄像头的当期角度值，然后由步进电机调节完成摄像头的标定，无需用户人工调节，且经过计算的角度值及步进电机调节的角度值更为精确。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于摄像头标定的摄像头角度调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取基于第一传感器的当前角度值；

由上一时刻的角度值与第二传感器测得的角度变化值获取基于第二传感器的当前角度值；

将所述基于第一传感器的当前角度值与所述基于第二传感器的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值；

控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。

2.根据权利要求1所述的基于摄像头标定的摄像头角度调节方法，其特征在于，还包括在所述控制摄像头按照当前角度值调节到预先标定的角度位置之后的步骤：

采用编码器检测摄像头的当前角度位置，并判断当前角度位置是否与预先标定的角度位置一致，若否，则对摄像头的角度位置进行调节。

3.根据权利要求1所述的基于摄像头标定的摄像头角度调节方法，其特征在于，所述获取基于第一传感器的当前角度值的步骤包括：

获取基于加速度计的当前角度值。

4.根据权利要求1所述的基于摄像头标定的摄像头角度调节方法，其特征在于，所述由上一时刻的角度值与第二传感器测得的角度变化值获取基于第二传感器的当前角度值的步骤包括：

由上一时刻的角度值与陀螺仪测得的角度变化值获取基于陀螺仪的当前角度值。

5.根据权利要求1所述的基于摄像头标定的摄像头角度调节方法，其特征在于，所述控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置的步骤包括：

采用步进电机控制摄像头按照当前角度值进行调节，直至摄像头到达预先标定的角度位置；

断开所述步进电机的电源，启动刹车器，将所述电机轴锁死。

6.一种基于摄像头标定的摄像头角度调节系统，其特征在于，包括第一传感器模块、第二传感器模块、计算模块及控制模块；

所述第一传感器模块用于获取基于第一传感器模块的当前角度值；

所述第二传感器模块用于由上一时刻的角度值与第二传感器模块测得的角度变化值获取基于第二传感器模块的当前角度值；

所述计算模块用于将所述基于第一传感器模块的当前角度值与所述基于第二传感器模块的当前角度值加权平均得到摄像头的当前角度值；

所用控制模块用于控制步进电机按照当前角度值将摄像头调节到预先标定的角度位置。

7.根据权利要求6所述的基于摄像头标定的摄像头角度调节系统，其特征在于，还包括编码器模块，所述编码器模块用于检测摄像头的当前角度位置，并判断当前角度位置是否与预先标定的角度位置一致，若否，则所述控制模块对摄像头的角度位置进行调节。

8.根据权利要求6所述的基于摄像头标定的摄像头角度调节系统，其特征在于，所述第一传感器模块为加速度计。

9.根据权利要求6所述的基于摄像头标定的摄像头角度调节系统，其特征在于，所述第二传感器模块为陀螺仪。

10.根据权利要求6所述的基于摄像头标定的摄像头角度调节系统，其特征在于，还包括步进电机，所述步进电机用于控制摄像头按照当前角度值进行调节，直至摄像头到达预先标定的角度位置；

所述控制模块用于断开所述步进电机的电源，并启动刹车器，将所述电机轴锁死。