CN109785232A - 一种基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，包括：通过设置于车辆周身的超声波雷达，形成雷达墙；同时设定车辆的四个角为坐标原点，分别建立平面直角坐标系，分别确定距离每一坐标原点距离最近的两个超声波雷达在对应平面直角坐标系中的坐标值；当超声波雷达监控到坐标原点的平面直角坐标系中出现障碍物时，确定位于坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离，从而确定障碍物所在位置的坐标值；通过设置于车辆周身的鱼眼摄像头实时拍摄图像，对同一时刻拍摄的图像进行图像拼接，拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线。通过本发明，能够在环视图像拼接过程中消除拼接错位和重影的问题，优化环视图像品质。
Description
技术领域
本发明涉及车辆监控技术领域，特别涉及一种基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法。
背景技术
随着汽车的普及，汽车行驶安全和停车受到了司机的重视。在泊车时，由于车辆盲区较多，导致司机无法获取车辆周围环境情况，导致停车时存在安全隐患。尽管目前车辆大部分都配备了倒车影像，但是仍然无法观察车身周围的情况。所以车辆环视系统的推出，可以解决这个问题，通过在车身前后左右安装四个鱼眼摄像头，通过图像拼接算法，可以合成一个全景图像。
不同方向的图像，在拼接的时候会出现拼接处立体物体重影、错位以及图像消失等情况，造成这一种情况的原因有多重，比如：相机矫正是通过平面棋盘格标定，对立体物体的拼接会有干扰；相机与相机之间本身的成像差异；安装位置的不同、安装角度的不同以及安装高度差异等。以上因素都可能导致拼接问题，并且这些问题都很难解决，只能采用其他办法进行弱化。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，包括：通过设置于车辆周身的超声波雷达，形成雷达墙，以监控进入雷达墙范围内的障碍物；同时设定车辆的四个角为坐标原点，分别建立平面直角坐标系，分别确定距离每一坐标原点距离最近的两个超声波雷达在对应平面直角坐标系中的坐标值；
当超声波雷达监控到坐标原点的平面直角坐标系中出现障碍物时，确定位于坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离，从而确定障碍物所在位置的坐标值；
通过设置于车辆周身的鱼眼摄像头实时拍摄图像，对同一时刻拍摄的图像进行图像拼接，拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线。
其中，在通过设置于车辆周身的超声波雷达，形成雷达墙的步骤中，在车头和车尾两边各设置4个超声波雷达，在车身两侧设置2个超声波雷达，形成雷达墙。
其中，设置于车身两侧的超声波雷达位于靠近车头和车尾的盲区位置。
其中，在设定车辆的四个角为坐标原点，分别建立平面直角坐标系的步骤中，以车身四角作为坐标原点，将最靠近坐标原点的超声波雷达设置于坐标系的坐标轴上，其坐标分别为A(a，0)、B(0，b)。
其中，当超声波雷达监控到雷达墙范围内的四个平面直角坐标系中的一个或几个中存在障碍物时，障碍物所处平面直角坐标系的坐标轴上的超声波雷达定位障碍物的位置，确定两个坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离S1和S2。
其中，根据坐标轴上的超声波雷达的坐标值，以及坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离，确定障碍物位置的坐标值。
其中，在拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线的步骤中，预设过坐标原点且斜率绝对值为1的直线作为拼接线，若预设的拼接线经过障碍物所在位置的坐标，则将预设的拼接线绕坐标原点旋转指定角度。
其中，旋转的指定角度设定为5°。
其中，在拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线的步骤中，预设过坐标原点且斜率绝对值为1的直线作为拼接线，若预设的拼接线经过障碍物所在位置的坐标，则将预设的拼接线平行移动指定距离。
其中，拼接线平行移动的指定距离设定为10cm。
区别于现有技术，本发明的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法的步骤包括：通过设置于车辆周身的超声波雷达，形成雷达墙，以监控进入雷达墙范围内的障碍物；同时设定车辆的四个角为坐标原点，分别建立平面直角坐标系，分别确定距离每一坐标原点距离最近的两个超声波雷达在对应平面直角坐标系中的坐标值；当超声波雷达监控到坐标原点的平面直角坐标系中出现障碍物时，确定位于坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离，从而确定障碍物所在位置的坐标值；通过设置于车辆周身的鱼眼摄像头实时拍摄图像，对同一时刻拍摄的图像进行图像拼接，拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线。通过本发明，能够在环视图像拼接过程中消除拼接错位和重影的问题，优化环视图像品质。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供的一种基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法的流程示意图。
图2是本发明提供的一种基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法中超声波雷达的设置示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明提供了一种基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，包括以下步骤：
S110：通过设置于车辆周身的超声波雷达，形成雷达墙，以监控进入雷达墙范围内的障碍物；同时设定车辆的四个角为坐标原点，分别建立平面直角坐标系，分别确定距离每一坐标原点距离最近的两个超声波雷达在对应平面直角坐标系中的坐标值。
本发明涉及的车辆周身设置车载超声波雷达，优选设置12个超声波雷达，分别在车头和车尾的位置等间距的设置4个超声波雷达，在车身的两侧分别设置两个超声波雷达，组成了超声波监控系统，超声波雷达的监控范围并行，形成了雷达墙，进入雷达墙中的障碍物即可被超声波雷达监控发现。优选的，设置于车身两侧的超声波雷达安装于靠近车头和车尾的位置。因为在车辆驾驶过程中，车身两侧中部位置可通过左右的后视镜观测得到，但是车身两侧靠近车头和车尾的位置则属于司机的观测盲区，因此将超声波雷达安装在车身两侧靠近车头和车尾，消除视线盲区。在设置超声波雷达的过程中，为保证监控准度，可按照图2所示设置安装超声波雷达，使之形成如图中所示的雷达墙。
图2中示出的超声波雷达在安装时，使分别安装于车头和车尾的四个超声波雷达等间隔、直线型排列，形成两条平行线，安装于车身两侧的超声波雷达也均呈直线排列，且车身两侧及车头、车尾的超声波雷达的直线组成一矩形，矩形的顶点为车辆的四角。基于上述的矩形，以其四个顶点作为坐标原点建立四个平面直角坐标系，每一顶点所在的两个边的延长线作为坐标系的坐标轴。建立坐标轴后，确定每一坐标系中靠近坐标原点的两个超声波雷达的所在位置的坐标值。将最靠近坐标原点的超声波雷达设置于坐标系的坐标轴上，其坐标分别为A(a，0)、B(0，b)。
S120：当超声波雷达监控到坐标原点的平面直角坐标系中出现障碍物时，确定位于坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离，从而确定障碍物所在位置的坐标值。
本发明的目的是进行车载监控的环视图像拼接，为实现该目的，在车身四周设置鱼眼摄像头，通过鱼眼摄像头实时拍摄图像，并进行图像的拼接，得到环视图像。在进行图像拼接时，图像之间相互连接的位置为靠近四个坐标原点的位置。正常情况，四个鱼眼摄像头拍摄的图像进行拼接时，拼接处会落在步骤S110中设置的坐标系中。
通过超声波雷达监控进入雷达墙范围内的障碍物，若监控到有障碍物出现在雷达墙范围内时，首先确定障碍物的位置，具体判断障碍物位于哪个坐标系中。然后通过对应坐标系的坐标轴上的超声波雷达测算障碍物距离坐标轴上的两个超声波雷达的直线距离，记为S1和S2，则在坐标系中，通过坐标轴上两个超声波雷达所处位置的坐标值，及障碍物到两个超声波雷达的距离，即可计算得到障碍物所在位置的坐标值。设障碍物的坐标为C(x，y)，则通过如下方程计算其坐标值：
通过求解方程组，即可计算得到障碍物所在位置的坐标。
S130：通过设置于车辆周身的鱼眼摄像头实时拍摄图像，对同一时刻拍摄的图像进行图像拼接，拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线。
在得到障碍物的坐标值后，进行图像拼接时，只需确保将拼接位置避开障碍物坐标点位置即可。拼接过程中，会选择一条直线作为拼接线，将相邻的两个鱼眼摄像头拍摄的图像进行拼接，通过前面一步骤的计算，拼接过程中选择拼接线应避免使用经过障碍物坐标点的直线作为拼接线。
在实际拼接过程中，预设过坐标原点且斜率绝对值为1的直线作为拼接线，若预设的拼接线经过障碍物所在位置的坐标，则将预设的拼接线绕坐标原点旋转指定角度。旋转的指定角度设定为5°。
在本发明的其他实施方式中，预设过坐标原点且斜率绝对值为1的直线作为拼接线，若预设的拼接线经过障碍物所在位置的坐标，则将预设的拼接线平行移动指定距离。拼接线平行移动的指定距离设定为10cm。
区别于现有技术，本发明的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法的步骤包括：通过设置于车辆周身的超声波雷达，形成雷达墙，以监控进入雷达墙范围内的障碍物；同时设定车辆的四个角为坐标原点，分别建立平面直角坐标系，分别确定距离每一坐标原点距离最近的两个超声波雷达在对应平面直角坐标系中的坐标值；当超声波雷达监控到坐标原点的平面直角坐标系中出现障碍物时，确定位于坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离，从而确定障碍物所在位置的坐标值；通过设置于车辆周身的鱼眼摄像头实时拍摄图像，对同一时刻拍摄的图像进行图像拼接，拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线。通过本发明，能够在环视图像拼接过程中消除拼接错位和重影的问题，优化环视图像品质。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，包括：
通过设置于车辆周身的超声波雷达，形成雷达墙，以监控进入雷达墙范围内的障碍物；同时设定车辆的四个角为坐标原点，分别建立平面直角坐标系，分别确定距离每一坐标原点距离最近的两个超声波雷达在对应平面直角坐标系中的坐标值；
当超声波雷达监控到坐标原点的平面直角坐标系中出现障碍物时，确定位于坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离，从而确定障碍物所在位置的坐标值；
通过设置于车辆周身的鱼眼摄像头实时拍摄图像，对同一时刻拍摄的图像进行图像拼接，拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线。
2.根据权利要求1所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，在通过设置于车辆周身的超声波雷达，形成雷达墙的步骤中，在车头和车尾两边各设置4个超声波雷达，在车身两侧设置2个超声波雷达，形成雷达墙。
3.根据权利要求2所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，设置于车身两侧的超声波雷达位于靠近车头和车尾的盲区位置。
4.根据权利要求1所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，在设定车辆的四个角为坐标原点，分别建立平面直角坐标系的步骤中，以车身四角作为坐标原点，将最靠近坐标原点的超声波雷达设置于坐标系的坐标轴上，其坐标分别为A(a，0)、B(0，b)。
5.根据权利要求4所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，当超声波雷达监控到雷达墙范围内的四个平面直角坐标系中的一个或几个中存在障碍物时，障碍物所处平面直角坐标系的坐标轴上的超声波雷达定位障碍物的位置，确定两个坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离S1和S2。
6.根据权利要求5所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，根据坐标轴上的超声波雷达的坐标值，以及坐标轴上的超声波雷达到障碍物的距离，确定障碍物位置的坐标值。
7.根据权利要求1所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，在拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线的步骤中，预设过坐标原点且斜率绝对值为1的直线作为拼接线，若预设的拼接线经过障碍物所在位置的坐标，则将预设的拼接线绕坐标原点旋转指定角度。
8.根据权利要求7所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，旋转的指定角度设定为5°。
9.根据权利要求1所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，在拼接时选择不经过障碍物坐标点的直线作为拼接线的步骤中，预设过坐标原点且斜率绝对值为1的直线作为拼接线，若预设的拼接线经过障碍物所在位置的坐标，则将预设的拼接线平行移动指定距离。
10.根据权利要求9所述的基于超声波雷达的车载监控环视图像拼接方法，其特征在于，拼接线平行移动的指定距离设定为10cm。
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