CN110986890B

CN110986890B - 高度检测方法及装置

Info

Publication number: CN110986890B
Application number: CN201911173915.1A
Authority: CN
Inventors: 杨海涛
Original assignee: Beijing Jingwei Hirain Tech Co Ltd
Current assignee: Beijing Jingwei Hirain Tech Co Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: CN110986890A

Abstract

本发明实施例提供高度检测方法及装置，基于安装在视野不受限位置处的摄像装置，方法包括：获取由摄像装置在第一时刻拍摄的第一图像，以及在第二时刻拍摄的第二图像；第一图像和第二图像中包含相同的目标；获取目标在第一图像中的第一位置，以及，在第二图像中的第二位置；获取车辆在第一时刻至第二时刻间的行驶距离；根据第一位置、第二位置以及行驶距离，计算目标距离地面或距离摄像装置的高度。可见，在本发明实施例中，利用单目摄像装置来检测目标高度，其检测方式包括：获取摄像装置在两不同时刻拍摄的图像，获取目标在各图像中的位置，根据位置以及行驶距离，计算目标距离地面或距离摄像装置的高度，从而实现检测高度的目的。

Description

高度检测方法及装置

技术领域

本发明涉及检测领域，特别涉及高度检测方法及装置。

背景技术

车辆在运行过程中，会遇到很多有高度的限制场景，例如某些停车场有限高，在穿行隧道时，隧道也有一定高度。在这些高度受限的场景下，对高度检测有着迫切需要。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供高度检测方法及装置，以检测高度。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种高度检测方法，基于安装在视野不受限位置处的摄像装置，所述方法包括：

获取由所述摄像装置在第一时刻拍摄的第一图像，以及在第二时刻拍摄的第二图像；所述第一图像和第二图像中包含相同的目标；

获取所述目标在第一图像中的第一位置，以及，在第二图像中的第二位置；

获取车辆在所述第一时刻至第二时刻间的行驶距离；

根据所述第一位置、第二位置以及所述行驶距离，计算所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度。

可选的，所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度为目标高度；所述方法还包括：根据所述目标高度，计算所述目标与参照物间的高度差；在所述高度差小于预设阈值时，进行报警。

可选的，所述根据所述第一位置、第二位置以及所述行驶距离，计算所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度包括：计算所述第一位置与所述摄像装置的中心点之间的第一距离D_x；计算所述第二位置与所述摄像装置的中心点之间的第二距离D_x'；根据所述摄像装置的安装俯仰角、焦距、所述第一距离D_x以及所述第二距离D_x'计算所述目标高度。

可选的，所述根据所述摄像装置的安装俯仰角、焦距、所述第一距离Dx以及所述第二距离Dx'计算所述目标高度所使用的计算公式包括：

其中，所述PB表示所述目标距离所述摄像装置的高度，所述X表示行驶距离，α₂表示所述安装俯仰角。

一种高度检测装置，基于安装在视野不受限位置处的摄像装置；

所述高度检测装置包括：

获取单元，用于：

计算单元，用于：

获取车辆在所述第一时刻至第二时刻间的行驶距离；

可选的，所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度为目标高度；所述装置还包括：预警单元，用于：根据所述目标高度，计算所述目标与参照物间的高度差；在所述高度差小于预设阈值时，进行报警。

可选的，在所述根据所述第一位置、第二位置以及所述行驶距离，计算所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度的方面，所述计算单元具体用于：计算所述第一位置与所述摄像装置的中心点之间的第一距离D_x；计算所述第二位置与所述摄像装置的中心点之间的第二距离D_x'；根据所述摄像装置的安装俯仰角、焦距、所述第一距离D_x以及所述第二距离D_x'计算所述目标高度。

其中，所述PB表示所述目标距离所述摄像装置的高度，所述X表示行驶距离，α₂表示所述摄像装置的安装俯仰角。

可见，在本发明实施例中，利用单目摄像装置来检测目标高度，其检测方式包括：获取摄像装置在两不同时刻拍摄的图像，获取目标在各图像中的位置，以及车辆在两时刻间的行驶距离，根据位置以及行驶距离，计算目标距离地面或距离摄像装置的高度，从而实现检测高度的目的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的摄像装置安装位置示例图；

图2为本发明实施例提供的高度检测方法的一种示例性流程；

图3为本发明实施例提供的高度检测方法的另一种示例性流程；

图4为本发明实施例提供的计算目标高度的示例性流程；

图5为本发明实施例提供的高度计算原理图；

图6为本发明实施例提供的相机成像原理和相似三角形原理示意图；

图7为本发明实施例提供的高度检测装置一种示例性结构。

具体实施方式

车辆在运行过程中，会遇到很多有高度的限制场景，尤其在车顶装有雷达的情况，不能明确判断车辆是否能安全通过。因此，对于高度检测有着迫切需要。现有高度检测技术主要为基于激光测距仪、步进电机、报警器、相机，由激光配合相机的限高检测方法，其实现起来比较繁琐，成本较高。

本发明提供高度检测方法及装置，以检测高度，并且实现起来相对简单，成本相对较低。

本发明的实现需基于安装在视野不受限位置处的摄像装置。摄像装置可为相机或摄像头。

在一个示例中，请参见图1，摄像装置可位于挡风玻璃内侧的后视镜旁(安装位置1)；在另一个示例中，仍请参见图1，摄像装置可位于车辆头部的挡栅(进气格栅)处(安装位置2)。

本领域技术人员可灵活设计摄像装置的安装位置，只要保证其前方视野不被遮挡即可。在安装好摄像装置后，摄像装置离地面高度为d是已知的。

图2示出了由高度检测装置执行的高度检测方法的一种示例性流程，其包括：

S1：获取由摄像装置在第一时刻(t₁)拍摄的第一图像，以及在第二时刻(t₂)拍摄的第二图像。

高度检测装置具体可为ECU(电子控制单元)。

需要说明的是，摄像装置会一直工作，拍摄视频。而视频是由多帧图像构成，高度检测装置是从视频流中抽取了两帧图像。

第一图像和第二图像中包含相同的目标。

在一个示例中，在执行后续步骤之前，可先检测第一图像和第二图像中的目标是否是同一目标，检测出是同一目标再执行后续步骤。

S2：获取目标在第一图像中的第一位置，以及，在第二图像中的第二位置。

目标可以P表示。

目标P的第一位置也可称为目标P在摄像装置中的第一成像位置，第二位置也可称为目标P在摄像装置中的第二成像位置。

在一个示例中，第一位置和第二位置具体可为在图像坐标系中的坐标值。

S3：获取车辆在第一时刻至第二时刻间的行驶距离。

上述行驶距离可以X表示。

在一个示例中，可根据惯性导航模块(GPS+IMU)获得行驶距离：惯性测量单元(IMU)包括两个加速度传感器和三个速度传感器，可直接测量得到加速度和角速度参数，对t₁时刻到t₂时刻间的速度进行积分，可得到车辆在t₁时刻到t₂时刻间的行驶距离X。

S4：根据第一位置、第二位置以及行驶距离，计算目标距离地面或距离摄像装置的高度。

目标P距离地面或距离摄像装置的高度为目标高度。

在本发明其他实施例中，请参见图3，在步骤S4之后，还可包括如下步骤：

S5：根据上述目标高度，计算目标与参照物间的高度差。

参照物可以是车顶雷达、车顶本身等。参照物本身的高度是已知的。

在一个示例中，参照物的高度也可由用户自己设置。

S6：在高度差小于预设阈值时，进行报警。

报警的方式有多种，例如，可在车载屏幕上提示高度差小于预设阈值或亮红灯，若无提示或亮绿灯，则表示可以安全通过。

此外，也可通过语音的方式提示高度差小于预设阈值等。

预设阈值可根据需要灵活设计，例如，可设计预设阈值为5厘米、10厘米等。

在本实施例中，在高度差小于预设阈值时，会进行报警，起到了预警的功能。

下面介绍如何计算上述目标高度。

请参见图4，可采用如下方式计算目标高度：

S41：计算第一位置与摄像装置的中心点之间的第一距离D_x；

S42：计算第二位置与摄像装置的中心点之间的第二距离D_x'；

S43：根据摄像装置的安装俯仰角、焦距f、第一距离D_x以及第二距离D_x'计算目标高度。

计算公式可包括：

其中，PB表示目标距离摄像装置的高度，α₂表示摄像装置的安装俯仰角。

当然，如果目标高度是目标距离地面的高度，则还要再加上摄像装置距离地面高度为d。

下面介绍上述公式的推导原理。

请参见图5，在t₁时刻拍摄的第一图像中，目标P所在的第一成像位置以P′表示，坐标为(P_x，P_y)，O₁为t₁时刻光心所在位置。

在t₂时刻拍摄的第二图像中，目标P所在的第二成像位置以P″表示，坐标为(P_x′，P_y′)，O₂为t₂时刻光心所在位置。

虚线为光轴，摄像装置的中心表示为m，P′到m的距离为D_x，P″到m的距离为D_x′,并且，P′m垂直于光轴，P″m垂直于光轴。

α₂为摄像装置的安装俯仰角，即光轴与水平方向O₁A间的夹角，可以通过相机标定得到；

α₁为O₁P(摄像装置光心到目标P的连接)与相机光轴间的夹角，α为t₁时刻O₁P与水平方向O₁A间的夹角。

请参见图6，摄像装置的焦距f等于光心到中心m之间的距离(也即mO₁长度为f)。通过相机成像原理和相似三角形原理可知：O₁P′与光轴间的夹角也等于α₁。

并且，P′m垂直于光轴，则P′m与mO₁为直角三角形(P′mO₁)的两条直角边。

则根据三角函数关系可得：

进一步的，可推得：

β₁为O₂P与相机光轴间的夹角，β为t₂时刻O₂P与水平方向O₂A间的夹角。

同理可得：

为了便于求解，在t₂时刻的光心O₂作垂线，与PP′相交于C点，则根据三角函数公式可得：

则：

O₂C＝O₁O₂sinα＝Xsinα

设车辆从t₁时刻行驶到t₂时刻间的夹角为γ，则γ＝β-α，由三角函数可知：

则：

目标P距离摄像装置PB为：

综上，本发明实施例针对车辆行驶中遇到前方有不明高度障碍物检测，可以有效避免车顶与障碍物间的擦碰，其次，本发明采用单目相机测量高度的原理，系统结构简单，成本低廉，在实际行车中有重大意义。

图7示出了高度检测装置一种示例性结构，其可包括：

获取单元1，用于：获取由摄像装置在第一时刻拍摄的第一图像，以及在第二时刻拍摄的第二图像；

其中，第一图像和第二图像中包含相同的目标。

计算单元2，用于：

获取目标在第一图像中的第一位置，以及，在第二图像中的第二位置；

获取车辆在第一时刻至第二时刻间的行驶距离；

根据第一位置、第二位置以及行驶距离，计算目标距离地面或距离摄像装置的高度。

具体细节可参见本文前述记载，在此不作赘述。

可将目标距离地面或距离摄像装置的高度称为目标高度。

在本发明其他实施例中，仍请参见图7，上述装置还可包括：

预警单元3，用于：根据目标高度，计算目标与参照物间的高度差；并在高度差小于预设阈值时，进行报警。

具体细节可参见本文前述记载，在此不作赘述。

可选的，在根据第一位置、第二位置以及行驶距离，计算目标距离地面或距离摄像装置的高度的方面，上述计算单元2可具体用于：

计算第一位置与摄像装置的中心点之间的第一距离D_x；计算第二位置与摄像装置的中心点之间的第二距离D_x'；

根据摄像装置的安装俯仰角、焦距、第一距离D_x以及第二距离D_x'计算目标高度。

在一个示例中，可采用下述公式计算目标高度：

其中，PB表示目标距离摄像装置的高度，X表示行驶距离，α₂表示摄像装置的安装俯仰角。

相关介绍请参见前述方法实施例的记载，在此不作赘述。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及模型步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或模型的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、WD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种高度检测方法，其特征在于，基于安装在视野不受限位置处的摄像装置，所述方法包括：

获取车辆在所述第一时刻至第二时刻间的行驶距离；

根据所述第一位置、第二位置以及所述行驶距离，计算所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度；所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度为目标高度；

所述根据所述第一位置、第二位置以及所述行驶距离，计算所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度包括：

计算所述第一位置与所述摄像装置的中心点之间的第一距离D_x；

计算所述第二位置与所述摄像装置的中心点之间的第二距离D_x'；

根据所述摄像装置的安装俯仰角、焦距、所述第一距离D_x以及所述第二距离D_x'计算所述目标高度；

所述根据所述摄像装置的安装俯仰角、焦距、所述第一距离Dx以及所述第二距离Dx'计算所述目标高度所使用的计算公式包括：

其中，所述PB表示所述目标距离所述摄像装置的高度，所述X表示行驶距离，f表示焦距,α₂表示所述安装俯仰角。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述目标高度，计算所述目标与参照物间的高度差；

在所述高度差小于预设阈值时，进行报警。

3.一种高度检测装置，其特征在于，基于安装在视野不受限位置处的摄像装置；

所述高度检测装置包括：

获取单元，用于：

计算单元，用于：

获取车辆在所述第一时刻至第二时刻间的行驶距离；

在所述根据所述第一位置、第二位置以及所述行驶距离，计算所述目标距离地面或距离所述摄像装置的高度的方面，所述计算单元具体用于：

所述根据所述摄像装置的安装俯仰角、焦距、所述第一距离D_x以及所述第二距离D_x'计算所述目标高度所使用的计算公式包括：

其中，所述PB表示所述目标距离所述摄像装置的高度，所述X表示行驶距离，f表示焦距,α₂表示所述摄像装置的安装俯仰角。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

预警单元，用于：

根据所述目标高度，计算所述目标与参照物间的高度差；

在所述高度差小于预设阈值时，进行报警。