CN109163889A - 一种前视摄像头adas算法的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种前视摄像头ADAS算法的测试装置及方法，其中，所述测试装置包括：一暗箱、设置在所述暗箱内的一待测样件、一安装在所述待测样件上的摄像头、一视频显示器、一调距滑轨装置和一位于所述摄像头和视频显示器之间的光学透镜，以及一设置在所述暗箱外的图形工作站，其中，所述摄像头和光学透镜通过所述调距滑轨装置设置为与所述视频显示器位于同一光轴上。本发明将摄像头与视频显示器同时置于暗箱内部，使视频显示器的视频图像充满摄像头的整个视场，从而逼真模拟摄像头在真实道路中对周边环境的检测，为ADAS功能测试等提供数据支持；另外，本发明还通过光学透镜调节目标在摄像头中成像面积的大小，从而可以在暗箱的有限空间内增加测试距离。

Description

一种前视摄像头ADAS算法的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种智能驾驶汽车前视摄像头测试技术，尤其涉及一种前视摄像头ADAS(Advanced Driver Assistance System，先进驾驶辅助系统)算法的测试装置及方法。

背景技术

众所周知，ADAS可以大幅度降低交通事故，大幅度减少人员伤亡和减少经济损失。当前主流的安全辅助驾驶技术包括LDW(Lane Departure Warning，车道偏离警示)、ACC(Adaptive Cruise Control，自适应巡航控制)和FCW(Front Collision Warning，前方碰撞预警)，这些技术的成熟应用，是无人驾驶发展的重要阶段。

实现这些ADAS功能关键部件之一的前视摄像头，在研制阶段往往需要进行多次的验证实验，对前视摄像头ADAS算法(即，用于实现FCW、LDW等功能的图像处理算法)性能进行考核。就目前来看，很多摄像头ADAS开发厂商都基于实际道路进行测试，但因为实际道路影响因素繁多，情况异常复杂，一些关键场景也无法复现，可重复性差，并且实际道路测试不可能覆盖所有的场景，甚至只能覆盖较少一部分情况，不易进行问题重现和分析，也无法实现极限工况的测试；另外在ADAS算法未成熟前就开始实际道路测试，算法无法进行快速迭代改进。以上种种不便，使得开发周期大大延长，开发成本不断增加。因此目前少数企业开始采用的实验室仿真测试方法，即，将图像投射到幕布或大型显示器上来模拟部分很难实际测试的场景，或者不断复现关键场景，然而，现有的仿真方法为了保证摄像头采集到的图像与真实情况一致，需要使用一块100英寸以上的显示屏，并放置在3m远处，这种方法投资高昂，占用场地较大，并且很难保证环境光的屏蔽而使测试结果易受环境影响，这是因为：在图像处理技术中，图像采集系统所获取的原始图像的质量对后续的图像处理有极大的影响，外界光的混入会在图像采集的过程中引入杂波信息，造成图像质量降低，干扰后续图像处理算法的执行。同时，这种方法也不能适应各类不同摄像头的测试需要。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种前视摄像头ADAS算法的测试装置及方法，以在实验室环境下对前视摄像头ADAS功能进行全方位的准确测试验证，从而减少外场实验次数，减少实验占地面积，节省开发时间和成本。

本发明之一所述的一种前视摄像头ADAS算法的测试装置，其包括：一暗箱、设置在所述暗箱内的一待测样件、一安装在所述待测样件上的摄像头、一视频显示器、一调距滑轨装置和一位于所述摄像头和视频显示器之间的光学透镜，以及一设置在所述暗箱外的图形工作站，其中，

所述摄像头和光学透镜通过所述调距滑轨装置设置为与所述视频显示器位于同一光轴上；

所述图形工作站配置为：一方面，构架并向所述视频显示器输出原始虚拟路况场景，另一方面，采集并显示所述待测样件输出的标记信息和报警信息，并将所述标记信息和报警信息叠加在所述原始虚拟路况场景上，以形成并显示处理虚拟路况场景；

所述摄像头配置为：采集所述视频显示器显示的所述原始虚拟路况场景，并将采集到的视频图像数字化后，向所述待测样件输出相应的数字信号；

所述待测样件配置为：对所述数字信号进行信号处理，以识别出所述视频图像中的目标，然后根据所述目标形成用于标示所述目标的标记信息，并根据预设的报警阈值范围，对所述标记信息进行比较判断，以产生相应的报警信息。

在上述的前视摄像头ADAS算法的测试装置中，所述调距滑轨装置包括：

一安装在所述暗箱内的光学平面上的滑轨；

一滑动连接在所述滑轨上的共轴高度调节平台，其供所述光学透镜安装于其上；以及

一安装在所述共轴高度调节平台上的样件安装机构，其供所述待测样件安装于其上。

在上述的前视摄像头ADAS算法的测试装置中，所述待测样件包括一运行ADAS算法的数字信号处理芯片；所述摄像头与所述数字信号处理芯片电连接。

在上述的前视摄像头ADAS算法的测试装置中，所述待测样件通过CAN通信接口与所述图形工作站连接。

在上述的前视摄像头ADAS算法的测试装置中，所述图形工作站通过视频分线器与所述视频显示器连接。

本发明之二所述的一种前视摄像头ADAS算法的测试方法，其包括以下步骤：

步骤S0，提供如上所述的前视摄像头ADAS算法的测试装置；

步骤S1，通过所述调距滑轨装置调节所述摄像头、光学透镜和视频显示器在同一光轴上；

步骤S2，当所述摄像头、光学透镜和视频显示器的相对位置固定后，根据所述摄像头的光学特性计算并调节所述视频显示器显示的视频图像的尺寸和位置，以使所述摄像头捕捉到全部的视频图像；

步骤S3，通过所述图形工作站构架出原始虚拟路况场景，并将所述原始虚拟路况场景传输至所述视频显示器中进行显示；

步骤S4，通过所述摄像头采集所述视频显示器显示的所述原始虚拟路况场景，并将采集到的视频图像数字化后向所述待测样件输出相应的数字信号；

步骤S5，通过所述待测样件对所述数字信号进行信号处理，以识别出所述视频图像中的目标，然后根据所述目标形成用于标示所述目标的标记信息，并根据预设的报警阈值范围，对所述标记信息进行比较判断，以产生相应的报警信息，最后将所述标记信息以及报警信息输出至所述图形工作站；

步骤S6，通过所述图形工作站采集并显示所述标记信息和报警信息，并将所述标记信息和报警信息叠加在所述原始虚拟路况场景上，以形成并显示处理虚拟路况场景。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过图像工作站建造地景、地物、交通车、建筑、植被等驾驶环境中的主要三维模型，并在软件中实现渲染，可以实现季节、天气、灯光、阴影等接近现实的仿真效果；同时，本发明将摄像头与视频显示器同时置于暗箱内部，使视频显示器的视频图像充满摄像头的整个视场，从而逼真模拟摄像头在真实道路中对周边环境的检测，在各种场景下，验证待测样件内部集成的ADAS算法，为ADAS功能测试等提供数据支持；另外，本发明还通过光学透镜调节目标在摄像头中成像面积的大小，不仅可以在暗箱的有限空间内增加测试距离，还能检测ADAS算法的鲁棒性、稳定性；并且还可以通过调距滑轨装置灵活调节摄像头和光学透镜的距离和高度(即，纵向和横向两个自由度调节)，以适应不同光学特性的摄像头的测试需要。采用本发明能大大减少外场实验次数，减少实验占地面积，从而有效节省资金、时间和人力资源。

附图说明

图1是本发明之一的一种前视摄像头ADAS算法的测试装置的结构示意图；

图2是本发明之一的一种前视摄像头ADAS算法的测试装置中暗箱内部结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1所示，本发明之一，即一种前视摄像头ADAS算法的测试装置，包括：暗箱1、设置在暗箱1内的待测样件2、安装在待测样件2上的摄像头3、设置在暗箱1内的视频显示器4、调距滑轨装置(其包括：样件安装机构5、共轴高度调节平台6和滑轨7)以及光学透镜8、设置在暗箱1外的图形工作站9和视频分线器10，其中，

暗箱1用于将摄像头3与外界环境光照隔绝(这是由于摄像头3对光线敏感)，从而使视频显示器4显示的视频图像充满摄像头3的整个视场，减少甚至杜绝外部光照对摄像头3的干扰；

待测样件2通过样件安装机构5(样件安装机构5可以灵活更换，以适应不同的待测样件2)安装在共轴高度调节平台6上，该待测样件2为一块集成数字信号处理芯片的电路板，该数字信号处理芯片内部运行ADAS算法，并通过该ADAS算法：首先，对摄像头3输出的数字信号进行信号处理，以识别出视频图像中的各种目标(例如，车道线、道路指示标志、道路路牌等)；接着，根据这些目标形成用于标示这些目标的标记信息，包括：当前视频的车道线标记信息(即，沿车道线绘制的线条)，前方目标的标记信息(即，在目标车辆外围绘制的方框)，以及前方目标的距离标记信息(例如，显示在前方目标的方框下方)等；然后，根据预设的报警阈值范围，对上述目标的标记信息进行比较判断，并相应地输出报警信息(例如，根据车速、前方目标距离等参数来计算碰撞时间TTC，当TTC小于既定阈值，即发出报警信息)；最后，通过CAN通信接口将上述目标的标记信息以及报警信息输出至图形工作站9；

摄像头3集成安装在待测样件2的电路板上，与电路板中的数字信号处理芯片电连接，其用于采集视频显示器4显示的视频图像，并将采集到的视频图像数字化后，将相应的数字信号输出至待测样件2中的数字信号处理芯片；

视频显示器4与摄像头3设置在同一光轴上，其为普通的宽屏显示器，用于显示各种原始虚拟路况场景；

共轴高度调节平台6滑动连接在滑轨7上，滑轨7安装在暗箱1内的光学平面11上；

光学透镜8位于在摄像头3与视频显示器4之间，并通过共轴高度调节平台6与摄像头3设置在同一光轴上；由于暗箱1受空间的限制，因此此处通过光学透镜8来调节成像距离以适应摄像头3的焦距，具体来说，光学透镜8用于将摄像头3前方的视频显示器4显示的视频图像模拟成模拟视距2m处的视频图像，从而在暗箱1长度较短的情况下起到增加实验距离的作用，由此即可使用普通的电脑显示器达到相同的图像采集需求，并且可以将待测样件到显示器的距离可以控制到1m以内；同时，通过共轴高度调节平台6精密地共轴等高调节摄像头3和光学透镜8，可保证摄像头3采集到正确的视频图像；另外，通过在滑轨7上灵活调节摄像头3和光学透镜8的距离，可适应不同光学特性的摄像头的测试需要；

图形工作站9通过视频分线器10与视频显示器4连接，其包括：场景编辑器和车辆动力学模型构建模块，其中，场景编辑器用于构架各种原始虚拟路况场景(用户可以通过场景编辑器方便地为场景配置各种交通元素，例如障碍物、交通标志、交通信号灯等)，并通过视频分线器10向视频显示器4输出各种原始虚拟路况场景；车辆动力学模型构建模块用于模拟待测样件2在测试中所需的输入信号，如车速信息等(该车速信息可通过CAN总线输入至待测样件2)；图形工作站9还用于采集并显示待测样件2输出的目标的标记信息和报警信息，并将这些标记信息和报警信息叠加在原始虚拟路况场景上，以形成并显示处理虚拟路况场景；同时，还根据上述目标的标记信息和报警信息，实现对ADAS算法的快速更改和迭代(例如，如果测试结果和设计的报警策略不一致，则研发工程师可以立刻修改代码，烧录至待测样件2，并调用刚才失败的测试用例来进行复测)。

本发明之二，即，一种前视摄像头ADAS功能的测试方法，包括以下步骤：

步骤S0，提供上述前视摄像头ADAS功能的测试装置；

步骤S1，通过调距滑轨装置调节摄像头3、光学透镜8和视频显示器4在同一光轴上；

步骤S2，标定画面范围：当上述摄像头3、光学透镜8和视频显示器4的相对位置固定后，根据摄像头3的光学特性(例如，视场角、焦距)计算并调节视频显示器4显示的视频图像的尺寸和位置，以使视频图像正好全部被摄像头3捕捉到；

步骤S3，通过图形工作站9运行其场景编辑器，以模拟出用户需要的原始虚拟路况场景，并将该原始虚拟路况场景传输至视频显示器4中进行显示；

步骤S4，通过摄像头3采集视频显示器4显示的原始虚拟路况场景，并将其数字化后向待测样件2输出相应的数字信号；

步骤S5，通过待测样件2对摄像头3输出的数字信号进行信号处理，以识别出视频图像中的各种目标，接着，根据这些目标形成用于标示这些目标的标记信息；然后，根据预设的报警阈值范围，对上述目标的标记信息进行比较判断，并相应地输出报警信息；最后，通过CAN通信接口将上述目标的标记信息以及报警信息输出至图形工作站9；

步骤S6，通过图形工作站9采集并显示待测样件2输出的目标的标记信息和报警信息，并将这些标记信息和报警信息叠加在原始虚拟路况场景上，以形成并显示处理虚拟路况场景。

本发明在同时提供道路实测视频和3D场景模拟视频，兼顾道路实测与3D模拟仿真测试的基础上，将主要装置置于暗箱内，从而排除环境光线的影响，进而更加准确地为ADAS算法改进提供准确场景；同时，通过使用光学透镜，改变目标在摄像头中成像面积的大小，以验证检测ADAS算法的鲁棒性、稳定性；具体来说，前视摄像头的一个重要应用就是通过ADAS算法完成测距的任务，这个测距算法与目标的成像大小有关，与初始的标定值有关；如果当前的实验是回放录制的真实视频，在某一时刻点，ADAS算法测量出的目标距离是一个确定的数值，这时调节光学透镜的位置，可将目标的成像面积增大一个适当的比例，再次回放相同的视频，那么在同一视频的同一时间点，ADAS算法需要检测出这个变化的距离，这种操作可以检测ADAS算法的鲁棒性、稳定性。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明可在实验室环境下对前视摄像头ADAS算法进行测试验证；

2、本发明可以产生各种路况的虚拟路况视频数据，对ADAS算法进行全方位的测试验证；

3、本发明将待测样件、视频显示器放置于暗箱中，避免外部光线的干扰，可以更准确，更精确的对ADAS算法进行验证；

4、本发明使用光学透镜，可以对于同一视频同一场景，将成像面积放大或缩小相应系数，检测ADAS算法是否结算出来相应的距离变化系数，从而验证ADAS算法的鲁棒性稳定性，同时还可以减小实验所需的占地面积，从而节约实验成本。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (6)

1.一种前视摄像头ADAS算法的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：一暗箱、设置在所述暗箱内的一待测样件、一安装在所述待测样件上的摄像头、一视频显示器、一调距滑轨装置和一位于所述摄像头和视频显示器之间的光学透镜，以及一设置在所述暗箱外的图形工作站，其中，

所述摄像头和光学透镜通过所述调距滑轨装置设置为与所述视频显示器位于同一光轴上；

所述图形工作站配置为：一方面，构架并向所述视频显示器输出原始虚拟路况场景，另一方面，采集并显示所述待测样件输出的标记信息和报警信息，并将所述标记信息和报警信息叠加在所述原始虚拟路况场景上，以形成并显示处理虚拟路况场景；

所述摄像头配置为：采集所述视频显示器显示的所述原始虚拟路况场景，并将采集到的视频图像数字化后，向所述待测样件输出相应的数字信号；

所述待测样件配置为：对所述数字信号进行信号处理，以识别出所述视频图像中的目标，然后根据所述目标形成用于标示所述目标的标记信息，并根据预设的报警阈值范围，对所述标记信息进行比较判断，以产生相应的报警信息。

2.根据权利要求1所述的前视摄像头ADAS算法的测试装置，其特征在于，所述调距滑轨装置包括：

一安装在所述暗箱内的光学平面上的滑轨；

一滑动连接在所述滑轨上的共轴高度调节平台，其供所述光学透镜安装于其上；以及

一安装在所述共轴高度调节平台上的样件安装机构，其供所述待测样件安装于其上。

3.根据权利要求1所述的前视摄像头ADAS算法的测试装置，其特征在于，所述待测样件包括一运行ADAS算法的数字信号处理芯片；所述摄像头与所述数字信号处理芯片电连接。

4.根据权利要求1所述的前视摄像头ADAS算法的测试装置，其特征在于，所述待测样件通过CAN通信接口与所述图形工作站连接。

5.根据权利要求1所述的前视摄像头ADAS算法的测试装置，其特征在于，所述图形工作站通过视频分线器与所述视频显示器连接。

6.一种前视摄像头ADAS算法的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：

步骤S0，提供如权利要求1-5所述的前视摄像头ADAS算法的测试装置；

步骤S1，通过所述调距滑轨装置调节所述摄像头、光学透镜和视频显示器在同一光轴上；

步骤S2，当所述摄像头、光学透镜和视频显示器的相对位置固定后，根据所述摄像头的光学特性计算并调节所述视频显示器显示的视频图像的尺寸和位置，以使所述摄像头捕捉到全部的视频图像；

步骤S3，通过所述图形工作站构架出原始虚拟路况场景，并将所述原始虚拟路况场景传输至所述视频显示器中进行显示；

步骤S4，通过所述摄像头采集所述视频显示器显示的所述原始虚拟路况场景，并将采集到的视频图像数字化后向所述待测样件输出相应的数字信号；

步骤S5，通过所述待测样件对所述数字信号进行信号处理，以识别出所述视频图像中的目标，然后根据所述目标形成用于标示所述目标的标记信息，并根据预设的报警阈值范围，对所述标记信息进行比较判断，以产生相应的报警信息，最后将所述标记信息以及报警信息输出至所述图形工作站；

步骤S6，通过所述图形工作站采集并显示所述标记信息和报警信息，并将所述标记信息和报警信息叠加在所述原始虚拟路况场景上，以形成并显示处理虚拟路况场景。