CN107767687B - 基于双目立体视觉的空闲停车位检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双目立体视觉的空闲停车位检测方法，包括：步骤1：根据待监测的停车位区域的范围确定双目监控摄像头的布设；步骤2：对已布设好的双目摄像头进行标定，计算双目摄像头的内外参数；步骤3：标记停车位区域的位置并记录原始图像；步骤4：双目监控摄像头实时采集停车位区域双目图像，根据采集的双面图像以及所述原始图像，计算视差图；步骤5：遍历所述视差图中已标记的车位区域，搜索已标记车位区域的空闲停车位，并统计空闲停车位的个数与位置；步骤6：将统计的空闲停车位个数与位置发送至引导屏或导航系统。本发明无需识别车辆与停车位标线等信息，可以同时自动检测多个停车位区域，具有成本低、效率高的有益效果。

Description

基于双目立体视觉的空闲停车位检测方法及系统

技术领域

本发明涉及停车位监控技术领域，特别涉及一种基于双目立体视觉的空闲停车位检测方法。

背景技术

随着国内生活水平的提高，汽车数量随之增多，在有限的停车位的情况下，出现了百姓出门停车难的问题。

目前国内大多数停车场都没有实现自动化空闲停车位位置指引，需要驾驶员自行寻找车位，相当浪费时间。在一些有空闲泊车位位置指引的停车场，常用的方案是在每个泊车位安装超声波或地磁等传感器，利用传感器数据对车位状态实时监测。这种方案成本较高，布局布线困难，造成施工周期长，这也是国内大多数停车场未采用此方案的原因。还有一些方案是基于图像的方法，在有些驾驶员未安标线停车的情况下，无法确定是否还有可利用的空间停放车辆，造成了车位的浪费。

发明内容

考虑到上述技术的局限，本发明寻求涉及 。

本发明提供的技术方案是，提供一种基于双目立体视觉的空闲停车位检测方法，包括以下步骤：

步骤1：根据待监测的停车位区域的范围确定双目监控摄像头的布设；

步骤2：对已布设好的所述双目摄像头进行标定，计算所述双目摄像头的内外参数；

步骤3：标记停车位区域的位置并记录原始图像；

步骤4：所述双目监控摄像头实时采集所述停车位区域双目图像，根据所述采集的双目图像以及所述原始图像，计算视差图；

步骤5：遍历所述视差图中已标记的车位区域，搜索已标记车位区域的空闲停车位，并统计空闲停车位的个数与位置；

步骤6：将统计的空闲停车位个数与位置发送至引导屏或导航系统。

一些实施例中，所述步骤1中，所述双目摄像头的布设为：双目摄像头相互平行并垂直于地面向下布设，所述双目摄像头的架设高度为H= (L/2)/tan(α/2)+1，双目摄像头的间距B= 20×tan(α/2)×H²/N，其中， L为所述停车位区域的总长度，α为单个摄像头的视场角，分辨率为N×N。

一些实施例中，所述步骤2中，采用金字塔式图案的标定布对双目摄像头进行标定，所述金字塔式图案标定布的图案包括：9层金字塔形状，所述字塔形状由81个黑白相间、边长为30cm的等边三角形组成。

一些实施例中，所述步骤3中，标记停车位区域的位置，具体为：在所述双目摄像头的左侧摄像头采集的图像中标记停车位区域位置和区域内停车位数量，并记录所述停车位区域中各停车位的起始点坐标、长度、宽度及停车位的数量。

一些实施例中，所述步骤5具体为：利用所述停车位区域双目图像计算得到视差图，利用双目视差原理，检测停车位是否已停入车辆；设定判定条件；在所述已标记停车位区域，逐行逐列搜索视差图满足判定条件的连续区域。

此外，本发明还提供一种基于双目立体视觉的空闲停车位检测系统，包括双目摄像头，用于获取待监测停车位区域的双目图像；

标定装置，用于对所述双目摄像头进行标定，计算双目摄像头的内外参数；

记录模块，用于记录已标记的所述停车位区域的位置及原始图像；

计算模块，用于根据所述双目摄像头获取的双目图像及所述记录模块记录的原始图像，计算视差图；

判断模块，用于根据计算模块计算的视差图，判断已标记的所述停车位区域的空闲停车位；

通讯模块，用于将所述空闲停车位的个数与位置发送给引导屏或导航系统。

一些实施例中，所述双目摄像头相互平行并垂直于地面向下布设，所述双目摄像头的架设高度为H= (L/2)/tan(α/2)+1，双目摄像头的间距B= 20×tan(α/2)×H²/N，其中，L为所述停车位区域的总长度，α为单个摄像头的视场角，分辨率为N×N。

一些实施例中，所述标定装置为金字塔式图案的标定布，所述金字塔式图案标定布的图案包括：9层金字塔形状，所述字塔形状由81个黑白相间、边长为30cm的等边三角形组成。

与现有技术相比，本发明利用双目视差的原理，只需一次性人工标记停车位区域位置和车位数量，无需识别车辆与停车位标线等信息；可以同时自动检测多个停车位区域，降低了设备投入成本，提高了停车效率；对于不按标线停车的情况，依然能检测到可利用的停车区域。

附图说明

图1为本发明基于双目立体视觉的空闲停车位自动检测方法流程图；

图2为本发明基于双目立体视觉的空闲停车位自动检测方法一个实施例的双目摄像头架设方案示意图；

图3为本发明基于双目立体视觉的空闲停车位自动检测方法一个实施例的标定布图案示意图；

图4为本发明基于双目立体视觉的空闲停车位自动检测方法一个实施例的人工标记停车位区域示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

请参阅图1，示出了本发明基于双目立体视觉的空闲停车位自动检测方法流程图，包括以下步骤：

步骤1：根据待监测的停车位区域的范围确定双目监控摄像头的布设；

步骤2：对已布设好的所述双目摄像头进行标定，计算所述双目摄像头的内外参数；

步骤3：标记停车位区域的位置并记录原始图像；

步骤4：所述双目监控摄像头实时采集所述停车位区域双目图像，根据所述采集的双目图像以及所述原始图像，计算视差图；

步骤5：遍历所述视差图中已标记的车位区域，搜索已标记车位区域的空闲停车位，并统计空闲停车位的个数与位置；

步骤6：将统计的空闲停车位个数与位置发送至引导屏或导航系统。

具体地，请参阅图2，对于步骤1中的双目摄像头的布设，假设监控多个车位的区域总长度为L，单个摄像头的视场角为α，分辨率为N，两个摄像头垂直对地面摆设。双目摄像头的架设高度为H= (L/2)/tan(α/2)+1，两摄像头的间距B= 20×tan(α/2)×H²/N。

请参阅图3，步骤2中，采用金字塔式图案的标定布对双目摄像头进行标定，所述金字塔式图案标定布的图案包括：9层金字塔形状，所述字塔形状由81个黑白相间、边长为30cm的等边三角形组成，所述金字塔边长为270cm。具体的双目摄像头标定方法为：将双目摄像头相对位置固定，将图3所示金字塔式标定布铺于地面，将双目摄像头置于所述架设高度H，在不同角度下采集多幅双目图像，利用标定工具箱计算双目摄像头的内部参数A1，A2，畸变系数K1，K2与外部参数R，T。

请参阅图4，在步骤4中，通过人工标记停车位区域的方法，具体为：采集一张左侧摄像头图片，在左侧摄像头图片上人工标注各停车位区域所在位置和区域内停车位数量，记录所述各个区域起始点坐标、长度、宽度和停车位数量。例如，区域1记为（x1，y1，w1，h1），区域2记为（x2，y2，w2，h2）。

在步骤4-6中，具体地，采集停车位区域的双目图像，对双目图像进行畸变矫正与极线校正，再进行立体匹配得到视差图。由于视差图反映了当前图像中各物体距双目摄像头的远近距离，如果有车辆停在车位，相应位置处视差将大于地面处位置视差，设定车辆可停入的安全高度为Th，转换为视差表示为Td=B×f/(H-th)，其中，B和H同上所述，f为焦距，由摄像头标定过程得出，Td为视差判据，可用位置应低于Td值。根据已标注的停车位区域和车位数量，可以求出单个车位长度Tl和宽度Tw，单位均为像素，实际判据可用略低于此值。在视差图中对相应已标注停车位区域，按照车位长度方向逐列（或逐行）搜索满足视差≤Td，长度≥Tl，宽度≥Tw的连续区域为可用空闲停车位，遍历整个已标注停车位区域，统计车位数量与位置。将实时统计的已标注停车位数量与位置发送至导引屏或接入导航。

本发明利用双目视差的原理，只需一次性人工标记停车位区域位置和车位数量，无需识别车辆与停车位标线等信息；可以同时自动检测多个停车位区域，降低了设备投入成本，提高了停车效率；对于不按标线停车的情况，依然能检测到可利用的停车区域。

此外，本发明还提供一种基于双目立体视觉的空闲停车位检测系统，包括：

双目摄像头，用于获取待监测停车位区域的双目图像；

标定装置，用于对所述双目摄像头进行标定，计算双目摄像头的内外参数；

记录模块，用于记录已标记的所述停车位区域的位置及原始图像；

计算模块，用于根据所述双目摄像头获取的双目图像及所述记录模块记录的原始图像，计算视差图；

判断模块，用于根据计算模块计算的视差图，判断已标记的所述停车位区域的空闲停车位；

通讯模块，用于将所述空闲停车位的个数与位置发送给引导屏或导航系统。

其实质具有与上述检测方法相同的技术特征，此处不再赘述。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于双目立体视觉的空闲停车位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据待监测的停车位区域的范围确定双目监控摄像头的布设；其中，双目摄像头相互平行并垂直于地面向下布设；

步骤2：对已布设好的所述双目摄像头进行标定，计算所述双目摄像头的内外参数；

步骤3：标记停车位区域的位置并记录原始图像；其中，在所述双目摄像头的左侧摄像头采集的图像中人工标记各停车位区域位置和各停车位区域内停车位数量，并记录各停车位区域的起始点坐标、长度、宽度及停车位的数量；根据已标注的停车位区域和车位数量，求出单个车位长度Tl和宽度Tw，单位均为像素；

步骤4：所述双目监控摄像头实时采集所述停车位区域双目图像，根据所述采集的双目图像以及所述原始图像，计算视差图；

步骤5：遍历所述视差图中已标记的车位区域，搜索已标记车位区域的空闲停车位，并统计空闲停车位的个数与位置；其中，利用所述停车位区域双目图像计算得到视差图，利用双目视差原理，检测停车位是否已停入车辆；设定判定条件；在所述已标记停车位区域，逐行逐列搜索视差图满足判定条件的连续区域；将判断条件设定为：车辆可停入的安全高度为th，转换为视差表示为Td=B×f/(H-th)，B为双目摄像头的间距，H为双目摄像头的架设高度，f为焦距，Td为视差判据；在视差图中对相应已标注停车位区域，按照车位长度方向逐列或逐行搜索满足视差≤Td，长度≥Tl，宽度≥Tw的连续区域作为可用空闲停车位，遍历整个已标注停车位区域，统计空闲停车位的数量与位置；

步骤6：将统计的空闲停车位个数与位置发送至引导屏或导航系统。

2.如权利要求1所述的基于双目立体视觉的空闲停车位检测方法，其特征在于，所述步骤1中，所述双目摄像头的布设为：

所述双目摄像头的架设高度为H= (L/2)/tan(α/2)+1，双目摄像头的间距B= 20×tan(α/2)×H²/N，其中， L为所述停车位区域的总长度，α为单个摄像头的视场角，分辨率为N×N。

3.如权利要求1所述的基于双目立体视觉的空闲停车位检测方法，其特征在于，所述步骤2中，采用金字塔式图案的标定布对双目摄像头进行标定，所述金字塔式图案标定布的图案包括：9层金字塔形状，所述字塔形状由81个黑白相间、边长为30cm的等边三角形组成。

4.一种基于双目立体视觉的空闲停车位检测系统，其特征在于，包括：

双目摄像头，相互平行并垂直于地面向下布设，用于获取待监测停车位区域的双目图像；

标定装置，用于对所述双目摄像头进行标定，计算双目摄像头的内外参数；

记录模块，用于记录已标记的所述停车位区域的位置及原始图像；其中，在所述双目摄像头的左侧摄像头采集的图像中人工标记各停车位区域位置和各停车位区域内停车位数量，并记录各停车位区域中的起始点坐标、长度、宽度及停车位的数量；根据已标注的停车位区域和车位数量，求出单个车位长度Tl和宽度Tw，单位均为像素；

计算模块，用于根据所述双目摄像头获取的双目图像及所述记录模块记录的原始图像，计算视差图；

判断模块，用于根据计算模块计算的视差图，判断已标记的所述停车位区域的空闲停车位；其中，利用所述停车位区域双目图像计算得到视差图，利用双目视差原理，检测停车位是否已停入车辆；设定判定条件；在所述已标记停车位区域，逐行逐列搜索视差图满足判定条件的连续区域；将判断条件设定为：车辆可停入的安全高度为th，转换为视差表示为Td=B×f/(H-th)，B为双目摄像头的间距，H为双目摄像头的架设高度，f为焦距，Td为视差判据；在视差图中对相应已标注停车位区域，按照车位长度方向逐列或逐行搜索满足视差≤Td，长度≥Tl，宽度≥Tw的连续区域作为可用空闲停车位，遍历整个已标注停车位区域，统计空闲停车位的数量与位置；

通讯模块，用于将所述空闲停车位的个数与位置发送给引导屏或导航系统。

5.如权利要求4所述的基于双目立体视觉的空闲停车位检测系统，其特征在于，所述双目摄像头的架设高度为H= (L/2)/tan(α/2)+1，双目摄像头的间距B= 20×tan(α/2)×H²/N，其中，L为所述停车位区域的总长度，α为单个摄像头的视场角，分辨率为N×N。

6.如权利要求4所述的基于双目立体视觉的空闲停车位检测系统，其特征在于，所述标定装置为金字塔式图案的标定布，所述金字塔式图案标定布的图案包括：9层金字塔形状，所述字塔形状由81个黑白相间、边长为30cm的等边三角形组成。

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