CN108445496B - 测距标定装置及方法、测距设备及测距方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种测距标定装置及方法、测距设备及测距方法,以提高距离测量的精度,降低安全隐患。所述测距标定装置包括:图像采集装置,安装于车辆上,用于采集该车辆周围目标的2D图像;激光雷达,安装于所述车辆上,采集所述车辆周围目标的3D信息图像;以及处理器,与所述图像采集装置和所述激光雷达连接,根据2D图像和所述3D信息图像建立包含像素点的横向长度和纵向长度的对照表。
Description
技术领域
本公开涉及车辆领域,具体地,涉及一种测距标定装置及方法、测距设备及测距方法。
背景技术
随着科技的不断发展,车辆驾驶的安全性要求越来越高,而且无人驾驶也已成为可能。测距技术(例如单目测距)能够辅助驾驶员进行驾驶操作,其同时也是无人驾驶中一项重要的技术,该技术利用单目摄像头完成交通环境中车辆和行人等目标的检测和测距工作,为行驶的车辆提供目标距离信息,为驾驶策略模块提供依据。
目前基于单目摄像头测距采取的方案一般分为以下步骤:进行相机内参和外参标定;利用内参去除图像畸变;利用外参进行图像变换;测距标定;行驶过程的测距。现在现有技术中,由于所使用的标定器件和算法造成单目测距存在较大误差,尤其是对于远处目标误差更大,这对于无人驾驶来说存在很大的安全隐患。
发明内容
本公开的目的是提供一种测距标定装置及方法、测距设备及测距方法,以提高距离测量的精度,降低安全隐患。
为了实现上述目的,本公开第一方面提供一种测距标定装置,该测距标定装置包括:
图像采集装置,安装于车辆上,用于采集该车辆周围目标的2D图像;
激光雷达,安装于所述车辆上,采集所述车辆周围目标的3D信息图像;以及
处理器,与所述图像采集装置和所述激光雷达连接,根据所述2D图像和所述3D信息图像建立包含像素点的横向长度和纵向长度的对照表。
可选地,该测距标定装置还包括标定器,包含三根互相垂直的棒体,用于确定所述图像采集装置的安装位置。
可选地,确定所述图像采集装置的安装位置包括:
将所述标定器置于所述车辆前方,并且使所述标定器的Y轴在所述图像采集装置所采集图像的下边缘,且与车辆横轴水平,所述标定器的X轴与车辆纵轴重合;以及
调整所述图像采集装置的位置,使所述标定器的X轴与所述图像采集装置所采集图像的中心垂直线重合,所采集图像的下边缘与所述标定器的Y轴重合。
可选地,所述标定器距离相同间隔以作为所述目标。
可选地,建立所述对照表包括:
将所述2D图像转换为俯视图,计算在每个间隔中每个像素点所代表的横向长度和纵向长度;
将所述3D信息图像转换为2D深度图,使得所述俯视图与所述2D深度图的视角一致;
对所述俯视图和所述2D深度图进行数据级融合,以修正所述像素点的横向长度和纵向长度。
本公开第二方面提供一种测距标定方法,该测距标定方法包括:
采集车辆周围目标的2D图像;
采集所述车辆周围目标的3D信息图像;以及
根据所述2D图像和所述3D信息图像建立包含像素点的横向长度和纵向长度的对照表。
可选地,使用包含三根互相垂直的棒体的标定器来确定图像采集装置的位置。
可选地,确定所述图像采集装置的安装位置包括:
将所述标定器置于所述车辆前方,并且使所述标定器的Y轴在所述图像采集装置所采集图像的下边缘,且与车辆横轴水平,所述标定器的X轴与车辆纵轴重合;以及
调整所述图像采集装置的位置,使所述标定器的X轴与所述图像采集装置所采集图像的中心垂直线重合,所采集图像的下边缘与所述标定器的Y轴重合。
可选地,所述标定器距离相同间隔以作为所述目标。
可选地,建立所述对照表包括:
将所述2D图像转换为俯视图,计算在每个间隔中每个像素点所代表的横向长度和纵向长度;
将所述3D信息图像转换为2D深度图,使得所述俯视图与所述2D深度图的视角一致;
对所述俯视图和所述2D深度图进行数据级融合,以修正所述像素点的横向长度和纵向长度。
本公开第三方面提供一种测距设备,该测距设备包括:
上述图像采集装置和处理器,
所述图像采集装置采集车辆周围目标的2D图像,所述处理器基于所述目标在所述2D图像中的像素以及所建立的对照表来确定该目标与所述车辆的距离。
本公开第四方面一种测距方法,该测距方法包括:
采集车辆周围目标的2D图像;以及
基于所述目标在所述2D图像中的像素以及上述对照表来确定该目标与所述车辆的距离。
通过上述技术方案,通过图像采集装置采集车辆周围目标的2D图像,及通过激光雷达采集车辆周围目标的3D信息图像,根据2D图像和所述3D信息图像建立包含像素点的横向长度和纵向长度的对照表。在车辆行驶中,根据目标的像素以及对照表来确定其与车辆的距离。如此提高了距离测量的精确度,降低了安全隐患。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1是根据本发明一种实施方式的测距标定装置的结构框图。
图2是根据本发明一种实施方式的测距标定方法的流程图。
图3是根据本发明一种实施方式的获得对照表的流程图。
图4是根据本发明一种实施方式的测距设备的结构框图。
图5是根据本发明一种实施方式的测距方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
图1是根据本发明一种实施方式的测距标定装置的结构框图。如图所示,测距标定装置100可以包括:
图像采集装置110,例如可以是但不限于单目相机,并且可以被安装于车辆上,用于采集该车辆周围目标的2D图像,图像采集装置110例如可以是但不限于可以固定于车辆驾驶室内的前窗上端,以便采集车辆行驶前方的目标的图像;
激光雷达120,可以安装于所述车辆上,采集所述车辆周围目标的3D信息图像,例如但不限于固定于车辆外面顶部中心位置,其可以360度对车辆周围的目标进行检测;以及
处理器130,与所述图像采集装置110和所述激光雷达120连接,根据2D图像和所述3D信息图像建立包含像素点的横向长度和纵向长度的对照表。例如,处理器130可以固定于后备箱中,图像采集装置110和激光雷达120可以通过CAN总线和网线与处理器130相连接。
通过上述测距标定装置建立的对照表,所获得的对应于像素的横向长度和纵向长度精确度较高,从而提高了行驶过程中距离测量的精确度,降低了安全隐患。
在建立所述对照表之前,为了提高标定精确度,需要确定图像采集装置110的合适位置。因此,所述测距标定装置还可以包括标定器,包含三根互相垂直的棒体,例如三根互相垂直金属棒,用于确定所述图像采集装置110的安装位置。其中,可以假定标定器与地面相接的棒体分别为X轴和Y轴,与所述X轴和Y轴相垂直的是Z轴。
其中,确定所述图像采集装置110的安装位置可以包括:将所述标定器置于所述车辆前方,并且使所述标定器的Y轴在所述图像采集装置110所采集图像的下边缘,且与车辆横轴水平,所述标定器的X轴与车辆纵轴重合;以及调整所述图像采集装置110的位置,使所述标定器的X轴与所述图像采集装置110所采集图像的中心垂直线重合,所采集图像的下边缘与所述标定器的Y轴重合。如此即完成图像采集装置110的固定工作,保证了图像采集装置110的横摆角、俯仰角和翻滚角处于合适位置。
所述标定器距离相同间隔以作为所述目标。将车辆定位于三车道横向中心车道位置,车辆纵轴与车道线水平。将标定器置于车辆前方相同间隔位置,图像采集装置110分别采集标定器的图像。然后将图像由2D图像转换为俯视图,并计算在每个间隔中每个像素点所代表的实际长度,包括纵向长度和横向长度两部分;最后生成如表1所示的测距参数对照表。
表1
距离车辆的像素点 | 每像素点代表的横向长度 | 每像素点代表的纵向长度 |
第1-第50个像素点 | Dx1 | Dy1 |
第51-第100个像素点 | Dx2 | Dy2 |
第101-第150个像素点 | Dx3 | Dy3 |
第151-第200个像素点 | Dx4 | Dy4 |
... | ... | ... |
当然,本领域技术人员应该理解的是,上述对像素点的划分仅仅是示例性的,在实际过程中,有可能每个像素点所对应的横向长度和纵向长度均不相同。
其中,建立所述对照表可以包括:将2D图像转换为俯视图,计算在每个间隔中每个像素点所代表的横向长度和纵向长度;将所述3D信息图像转换为2D深度图,使得所述俯视图与所述2D深度图的视角一致;对所述俯视图和所述2D深度图进行数据级融合,以修正所述像素点的横向长度和纵向长度。
其中,激光雷达120通过对车辆周围进行检测,得到车辆周围的3D点云数据;将3D点云投影到2D平面上;最后生成目标的2D深度图,可以包括目标在2D平面上的位置和距离信息等。
处理器130例如可以通过数据融合模块对图像采集装置110的俯视图和激光雷达120的2D深度图进行数据级的融合。首先将图像采集装置110采集到图像通过图像变换来转换为俯视图,使其与激光雷达的2D深度图的视角一致。通过例如SIFT算法来提取俯视图中目标的角点,同时提取激光雷达2D深度图中目标的角点;同一目标的角点相邻比较近,可以通过例如RANSAC算法找到匹配的点,然后针对所匹配的点计算两幅图像之间的变换矩阵,将激光雷达的2D平面投影到图像采集装置的俯视图上,如此完成数据级的融合。
处理器130可以例如通过测距联合标定模块沿车辆纵轴线将标定器间隔一定像素放置于车辆前方,用激光雷达的2D的标定器Z轴位置来校正图像采集装置图像上标定器交点的位置,从而生成如表2所示的校正过的测距参数对照表。
表2
距离车辆的像素点 | 每像素点代表的横向长度 | 每像素点代表的纵向长度 |
第1-第50个像素点 | Dx1_lidar | Dy1_lidar |
第51-第100个像素点 | Dx2_lidar | Dy2_lidar |
第101-第150个像素点 | Dx3_lidar | Dy3_lidar |
第151-第200个像素点 | Dx4_lidar | Dy4_lidar |
... | ... | ... |
相应地,本公开还提供一种测距标定方法,如图2所示,该测距标定方法包括:
步骤S21,采集车辆周围目标的2D图像,例如可以采集车辆行驶前方的目标的图像;
步骤S22,采集所述车辆周围目标的3D信息图像,如上所述可以通过固定于车辆外面顶部中心位置的激光雷达来对车辆周围的目标进行检测;以及
步骤S23,根据2D图像和所述3D信息图像建立包含像素点的横向长度和纵向长度的对照表。
通过上述测距标定方法建立的对照表,所获得的对应于像素的横向长度和纵向长度精确度较高,从而提高了行驶过程中距离测量的精确度,降低了安全隐患。
在建立所述对照表之前,为了提高标定精确度,需要确定图像采集装置110的合适位置。因此,可以使用包含三根互相垂直的棒体的标定器来确定图像采集装置110的位置。如上所述,标定器可以是但不限于三根互相垂直金属棒,用于确定所述图像采集装置110的安装位置。其中,可以假定标定器与地面相接的棒体分别为X轴和Y轴,与所述X轴和Y轴相垂直的是Z轴。
其中,确定所述图像采集装置的安装位置可以包括:将所述标定器置于所述车辆前方,并且使所述标定器的Y轴在所述图像采集装置所采集图像的下边缘,且与车辆横轴水平,所述标定器的X轴与车辆纵轴重合;以及调整所述图像采集装置的位置,使所述标定器的X轴与所述图像采集装置所采集图像的中心垂直线重合,所采集图像的下边缘与所述标定器的Y轴重合。
所述标定器距离相同间隔以作为所述目标。具体实施过程请参照上述关于测距标定装置的描述,出于简洁的目的,于此不再赘述。
其中,如图3所示,建立所述对照表可以包括:
步骤S231,将2D图像转换为俯视图,计算在每个间隔中每个像素点所代表的横向长度和纵向长度;
步骤232,将所述3D信息图像转换为2D深度图,使得所述俯视图与所述2D深度图的视角一致;以及
步骤233,对所述俯视图和所述2D深度图进行数据级融合,以修正所述像素点的横向长度和纵向长度。
具体实施过程请参照上述关于测距标定装置的描述,出于简洁的目的,于此不再赘述。
图4是根据本发明一种实施方式的测距设备的结构框图,该测距设备400包括:
上述图像采集装置110和处理器130,
所述图像采集装置110采集车辆周围目标的2D图像,所述处理器130基于所述目标在2D图像中的像素以及所建立的对照表来确定该目标与所述车辆的距离。
在一实施方式中,在行驶中车辆上的单目相机采集到的图像中包含位于车辆正前方像素点51处的目标,则基于上述表2可以获得该目标与车辆之间的距离D=Dy2_lidar+Dy1_lidar×50。当然这仅仅是示例性的,本领域技术人员可以根据本公开的技术方案来对实际操作中的参数进行适当的调整。
相应地,本公开还提供一种测距方法,如图5所示,该测距方法可以包括:
步骤S51,采集车辆周围目标的2D图像;以及
步骤S52,基于所述目标在2D图像中的像素以及上述对照表来确定该目标与所述车辆的距离。
对于测距设备和测距方法的具体实施过程,可以参照上述有关测距标定装置的描述,出于简洁的目的,于此不再赘述。
本公开通过金属标定器实现图像采集装置与激光雷达的联合标定;利用金属标定器确定图像采集装置的安装位置,可以保证相机横摆角、俯仰角和翻滚角处于合适位置,提高标定精度;建立测距参数对照表,每个像素点代表的纵向长度和横向长度不是一个固定值,而是根据图像间隔像素来分别确定的,如此提高了测距精度;引入激光雷达对图像采集装置的测距进行校正,解决了图像采集装置视频测距误差较大的问题,提高了图像采集装置视觉的精度;采用数据级的融合算法,将图像采集装置的视觉图像与激光雷达数据进行融合,提高检测精度。如此经过激光雷达校正的测距设备和测距方法可以应用于辅助驾驶(ADAS)系统,而且也可以应用于无人驾驶系统中,提高了驾驶安全性。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (8)
1.一种测距标定装置,其特征在于,该测距标定装置包括:
图像采集装置,安装于车辆上,用于采集该车辆周围目标的2D图像;
激光雷达,安装于所述车辆上,采集所述车辆周围目标的3D信息图像;以及
处理器,与所述图像采集装置和所述激光雷达连接,根据所述2D图像和所述3D信息图像建立包含像素点的横向与纵向的长度的对照表;
标定器,包含三根互相垂直的棒体,用于确定所述图像采集装置的安装位置,其中,确定所述图像采集装置的安装位置包括:
将所述标定器置于所述车辆前方,并且使所述标定器的Y轴在所述图像采集装置所采集图像的下边缘,且与车辆横轴水平,所述标定器的X轴与车辆纵轴重合;以及
调整所述图像采集装置的位置,使所述标定器的X轴与所述图像采集装置所采集图像的中心垂直线重合,所采集图像的下边缘与所述标定器的Y轴重合。
2.根据权利要求1所述的测距标定装置,其特征在于,所述标定器距离相同间隔以作为所述目标。
3.根据权利要求2所述的测距标定装置,其特征在于,建立所述对照表包括:
将所述2D图像转换为俯视图,计算在每个间隔中每个像素点所代表的实际横向长度和实际纵向长度,其中,所述每个间隔是指所述俯视图中展示的相邻两个所述标定器之间的间隔;
将所述3D信息图像转换为2D深度图,使得所述俯视图与所述2D深度图的视角一致;
对所述俯视图和所述2D深度图进行数据级融合,以修正所述像素点的实际横向长度和实际纵向长度。
4.一种测距标定方法,其特征在于,该测距标定方法包括:
采集车辆周围目标的2D图像;
采集所述车辆周围目标的3D信息图像;以及
根据所述2D图像和所述3D信息图像建立包含像素点的横向与纵向的长度的对照表;
使用包含三根互相垂直的棒体的标定器来确定图像采集装置的位置,其中,确定所述图像采集装置的安装位置包括:
将所述标定器置于所述车辆前方,并且使所述标定器的Y轴在所述图像采集装置所采集图像的下边缘,且与车辆横轴水平,所述标定器的X轴与车辆纵轴重合;以及
调整所述图像采集装置的位置,使所述标定器的X轴与所述图像采集装置所采集图像的中心垂直线重合,所采集图像的下边缘与所述标定器的Y轴重合。
5.根据权利要求4所述的测距标定方法,其特征在于,所述标定器距离相同间隔以作为所述目标。
6.根据权利要求5所述的测距标定方法,其特征在于,建立所述对照表包括:
将所述2D图像转换为俯视图,计算在每个间隔中每个像素点所代表的实际横向长度和实际纵向长度,其中,所述每个间隔是指所述俯视图中展示的相邻两个所述标定器之间的间隔;
将所述3D信息图像转换为2D深度图,使得所述俯视图与所述2D深度图的视角一致;
对所述俯视图和所述2D深度图进行数据级融合,以修正所述像素点的实际横向长度和实际纵向长度。
7.一种测距设备,其特征在于,该测距设备包括:
权利要求1-3中任一项所述的图像采集装置和处理器,
所述图像采集装置采集车辆周围目标的2D图像,所述处理器基于所述目标在所述2D图像中的像素以及所建立的对照表来确定该目标与所述车辆的距离。
8.一种测距方法,其特征在于,该测距方法包括:
采集车辆周围目标的2D图像;以及
基于所述目标在所述2D图像中的像素以及权利要求4-6中任一项所述的对照表来确定该目标与所述车辆的距离。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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