CN111457884A - 一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法及系统，利用输出测距结果的时间戳对激光全站仪测得的参考点坐标进行线性插值，获得同一时刻的坐标值；利用目标物的中心坐标和半径计算同一时刻的动态测距真值与动态测距误差，并记录下时刻、对应参考点坐标及误差值；将棱镜整段运动轨迹坐标拟合得到旋转中心坐标，利用误差值与设定的误差阈值计算水平视场角；更换目标物及摆放位置，重复N次测试，对测试结果取平均值作为一个测试项目的结果。本发明通过对车载立体视觉传感器进行高精度的水平视场角的黑箱测量，弥补了现有方法仅能通过对单目测量计算理论值的缺陷，测量精度高，具有实用性、通用性。

Description

一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法及系统

技术领域

本发明涉及传感器测试技术领域，尤其涉及一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法及系统。

背景技术

车载多波段立体视觉传感器是应用于无人驾驶领域的重要传感器之一，其具备可见光与红外波段的立体成像与测距功能，其至少包含两个可见光相机与两个红外相机，并具备多波段融合功能以及一定的感知功能，可以工作在昼夜环境下，尤其采用无主动照明的车载多波段立体视觉传感器更具备一定的隐蔽性，具有更加广泛的应用场景。车载多波段立体视觉传感器是由多波段立体视觉传感器系统和数据处理系统组成的。其中图像传感器包括可见光立体相机分系统、红外立体相机分系统、结构框架分系统、电子学分系统；数据处理系统包括可见光立体测距模块、红外立体测距、数据融合及输出模块。

针对车载多波段立体视觉传感器的功能与性能评价则是其研发阶段以及推向商业应用阶段必不可少重要的一环，其中水平视场角为其重要的性能指标，这里的水平视场角为能够测距并且满足标称的测距精度的最大水平视角，其水平视场角又可分为可见光的水平视场角与红外光的水平视场角。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法及系统，解决了现有技术无法满足标称的测距精度的最大水平视角问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：利用输出测距结果的时间戳对激光全站仪测得的参考点坐标进行线性插值，获得同一时刻的坐标值；利用目标物的中心坐标和半径计算所述同一时刻的动态测距真值与动态测距误差，并记录下时刻、对应参考点坐标及误差值；将棱镜整段运动轨迹坐标拟合得到旋转中心坐标，利用所述误差值与设定的误差阈值计算水平视场角；更换所述目标物及摆放位置，重复N次测试，对测试结果取平均值作为一个测试项目的结果。

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的一种优选方案，其中：输出测距结果之前还包括，利用温湿度计和流明计测量当前测试环境是否符合要求，若不符合测试要求则根据所述测试要求进行人为调整所述测试环境或等待合适的所述测试环境；若符合测试要求则将待测试的多波段立体视觉传感器固定在装备模块中，对所述激光全站仪进行架站与预热，标定传感器坐标系和参考点；时间同步模块对所述立体视觉传感器、所述激光全站仪、上位机、测试机进行时间同步，选取所述参考点和所述目标物，并将所述立体视觉传感器、所述激光全站仪、所述上位机、所述测试机、被测目标物坐标系均变换至于原点坐标系下。

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的一种优选方案，其中：选取所述目标物包括，选择合适的所述目标物并根据所述测试项目将其随机水平置于高精度转台水平旋转90度方向上若干个标定过的位置；将所述棱镜置于所述目标物顶端中心，测量此时所述棱镜位置；根据先验的所述目标物高度与所述棱镜高度计算得到所述目标物中心坐标(x_t,y_t,z_t)，并记录下所述中心坐标和所述目标物半径r。

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的一种优选方案，其中：将所述棱镜从所述目标物上取下，安装于冶具上所述参考点位置；利用所述激光全站仪跟踪所述棱镜的坐标数据；将所述高精度转台重置于0度角位置，驱动所述高精度转台以不高于0.0523rad/s的角速度水平转动所述转台至180度角位置；利用所述激光全站仪跟踪所述参考点处的所述棱镜，拟合得到旋转中心的坐标O_r(x_r,y_r,z_r)；利用所述时间同步模块实时获取所述立体视觉传感器输出的所述测距结果。

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的一种优选方案，其中：输出所述测距结果包括，所述立体视觉传感器自动识别所述目标物并实时输出所述目标物到所述参考点之间的距离

与对应的时间戳t_i；利用所述激光全站仪得到的所述中心坐标点根据所述时间戳t_i进行线性插值获得对应的t_i时刻的所述参考点坐标

利用所述目标物的所述半径r，计算得到所述t_i时刻的距离真值为

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的一种优选方案，其中：分析所述动态测距误差包括，处理所述激光全站仪得到的所述坐标点根据所述时间戳t_i进行线性插值策略，定义满足t₀＜t₁＜t₂为时刻t₁，则有

其中，t₀与t₂时刻均为所述激光全站仪的采样时刻，对应的坐标分别为(x_o(t₀),y_o(t₀),z_o(t₀))和(x_o(t₂),y_o(t₂),z_o(t₂))，所述t₁时刻的坐标

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的一种优选方案，其中：计算所述水平视场角包括，计算所述t_i的动态测距误差

根据实际需求，找到第一个和最后一个满足测距精度要求的时刻t_m和t_n，及其对应的所述激光全站仪测得的所述参考点坐标

与

根据

计算得到视场角α；更换所述目标物及摆放位置，重复N次测试，计算获取所述视场角α，对所述测试结果取平均值作为所述测试项目的所述水平视场角。

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的一种优选方案，其中：所述温湿度计与流明计为环境条件测量仪器，用于检测测试环境是否满足对应测试项目的测试要求；所述温湿度计分辨率不低于0.1℃、0.1％RH，精度不低于1℃，1％RH；所述流明计分辨率不低于0.01Lux，量程不低于20000Lux；当所述流明计分辨率低于0.1Lux的情况下，在所述目标物内壁贴上暖宝宝提供热量，测试红外光的所述水平视场角。

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的一种优选方案，其中：所述激光全站仪为真值测量仪器，用于跟踪旋转的目标；所述激光全站仪测距范围不低于1km，静态测距精度不低于1.5mm+2×10-6D/2.4s，动态测距精度不低于3mm+2×10-6D/＜0.15s，角分辨率不低于3”，输出频率不低于5Hz。

作为本发明所述的一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试系统的一种优选方案，其中：装备模块，用于固定待测试设备，其包括转台和冶具，所述转台为待测的所述立体视觉传感器提供稳定角速度和可控的水平旋转，所述冶具用于固定所述立体视觉传感器和所述棱镜，方便固定于所述转台上的机械连接部件，所述冶具的加工精度不低于0.05mm；时间同步模块，用于将整个测试系统中的设备输出的结果统一于同一个时间轴上，包括所述上位机的时钟驯服与部分器件的硬触发组件，所述上位机用于连接所述传感器数据、激光测距仪及激光跟踪仪，获取真值数据并完成时间同步工作，所述时间同步模块的时间同步精度不低于3ms；目标物，包括多种尺寸的圆柱体纯色开口桶，用于待测传感器识别的目标；激光全站仪，用于测距所述待测传感器，其包括配套棱镜，用于所述激光全站仪的配套设备；测试机，包括误差分析模块，所述误差分析模块用于接收所述真值数据与所述传感器测量数据，并根据测试内容调用相应的算法策略进行误差分析；车载多波段立体视觉传感器，用于测试所述待测目标，其包括数据融合输出模块，所述数据融合与输出模块用于保存所述时刻、所述对应参考点坐标及所述误差值，输出所述测距结果。

本发明的有益效果：本发明通过对车载立体视觉传感器进行高精度的水平视场角的黑箱测量，弥补了现有方法仅能通过对单目测量计算理论值的缺陷，测量方案精度高且符合实际应用，具有通用性且无需知道设备内部结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的流程示意图；

图2为本发明第一个实施例所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法的角度误差曲线示意图；

图3为本发明第二个实施例所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试系统的模块结构示意图；

图4为本发明第二个实施例所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试系统的模块结构又一种示意图；

图5为本发明第三个实施例所述进行测试的拟合结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，在光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角，视场角越大，视野越大，光学倍率就越小；针对车载多波段立体视觉传感器的功能与性能评价则是其研发阶段以及推向商业应用阶段必不可少重要的一环，其中水平视场角为其重要的性能指标，本发明通过测试车载立体视觉传感器水平视场角，为车载多波段立体视觉传感器研发与选型提供测试服务。

参照图1和图2，为本发明的第一个实施例，提供了一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，包括如下步骤：

S1：利用输出测距结果的时间戳对激光全站仪测得的参考点坐标进行线性插值，获得同一时刻的坐标值。其中需要说明的是，输出测距结果之前还包括：

利用温湿度计和流明计测量当前测试环境是否符合要求，若不符合测试要求则根据测试要求进行人为调整测试环境或等待合适的测试环境；

若符合测试要求则将待测试的多波段立体视觉传感器固定在装备模块100中，对激光全站仪进行架站与预热，标定传感器坐标系和参考点；

时间同步模块200对立体视觉传感器、激光全站仪、上位机、测试机进行时间同步，选取参考点和目标物，并将立体视觉传感器、激光全站仪、上位机、测试机、被测目标物坐标系均变换至于原点坐标系下。

进一步的，选取目标物包括:

选择合适的目标物并根据测试项目将其随机水平置于高精度转台101水平旋转90度方向上若干个标定过的位置；

将棱镜置于目标物顶端中心，测量此时棱镜位置；

根据先验的目标物高度与棱镜高度计算得到目标物中心坐标(x_t,y_t,z_t)，并记录下中心坐标和目标物半径r。

具体的，输出测距结果包括：

将棱镜从目标物上取下，安装于冶具102上参考点位置；

利用激光全站仪跟踪棱镜的坐标数据；

将高精度转台101重置于0度角位置，驱动高精度转台101以不高于0.0523rad/s的角速度水平转动转台101至180度角位置；

利用激光全站仪跟踪参考点处的棱镜，拟合得到旋转中心的坐标O_r(x_r,y_r,z_r)；

利用时间同步模块200实时获取立体视觉传感器输出的测距结果。

S2：利用目标物的中心坐标和半径计算同一时刻的动态测距真值与动态测距误差，并记录下时刻、对应参考点坐标及误差值。本步骤需要说明的是，计算动态测距真值包括：

立体视觉传感器自动识别目标物并实时输出目标物到参考点之间的距离

与对应的时间戳t_i；

利用激光全站仪得到的中心坐标点根据时间戳t_i进行线性插值获得对应的t_i时刻的参考点坐标

利用目标物的半径r计算得到t时刻的距离真值为

进一步的，分析动态测距误差包括：

处理激光全站仪得到的坐标点根据时间戳t_i进行线性插值策略，定义满足t₀＜t₁＜t₂为时刻t₁，则有

其中，t₀与t₂时刻均为激光全站仪的采样时刻，对应的坐标分别为(x_o(t₀),y_o(t₀),z_o(t₀))和(x_o(t₂),y_o(t₂),z_o(t₂))，t₁时刻的坐标

S3：将棱镜整段运动轨迹坐标拟合得到旋转中心坐标，利用误差值与设定的误差阈值计算水平视场角。其中还需要说明的是，计算水平视场角包括：

计算t_i的动态测距误差

根据实际需求，找到第一个和最后一个满足测距精度要求的时刻t_m和t_n，及其对应的激光全站仪测得的参考点坐标

与

根据

计算得到视场角α。

S4：更换目标物及摆放位置，重复N次测试，对测试结果取平均值作为一个测试项目的结果。

较佳的，温湿度计与流明计为环境条件测量仪器，用于检测测试环境是否满足对应测试项目的测试要求，温湿度计分辨率不低于0.1℃、0.1％RH，精度不低于1℃，1％RH，流明计分辨率不低于0.01Lux，量程不低于20000Lux；当流明计分辨率低于0.1Lux的情况下，在目标物内壁贴上暖宝宝提供热量，测试红外光的水平视场角。

较佳的是，激光全站仪为真值测量仪器，用于跟踪旋转的目标，激光全站仪测距范围不低于1km，静态测距精度不低于1.5mm+2×10-6D/2.4s，动态测距精度不低于3mm+2×10-6D/＜0.15s，角分辨率不低于3”，输出频率不低于5Hz。

针对多目立体视觉传感器的高精度的黑盒测试方案，现有缺乏具备高精度的时间同步与测量精度的测试方法。且视觉感知单元都可以测试自身与目标的距离值，但是都很难采用非侵入式的性能黑盒测试，因为现有存在立体视觉相机测试都是需要先标定内外参，有的需要图像校正等一系列操作，但本方法无需上述操作。

优选的，现有的水平视场角的测试技术方案是针对单个相机镜头的，且依赖于人工观察，容易产生人为误差，所测得的精度有限，不具有适用性和实用性；相较于传统测试方法，本发明方法为针对多目多波段的立体视觉传感器的测试，考虑精度要求的黑箱测试，采用高精度的转台与激光全站仪进行测量，具备很高的测试精度，视场角的计算过程无人工参与，为本发明方法基于测量数据与待测设备输出数据与计算方法由程序计算所得具备相应的客观性。

实施例2

参照图3和图4，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试系统，包括：

装备模块100，用于固定待测试设备，其包括转台101和冶具102，转台101为待测的立体视觉传感器提供稳定角速度和可控的水平旋转，冶具102用于固定立体视觉传感器和棱镜，方便固定于转台101上的机械连接部件，冶具102的加工精度不低于0.05mm；

时间同步模块200，用于将整个测试系统中的设备输出的结果统一于同一个时间轴上，包括上位机201的时钟驯服与部分器件的硬触发组件，上位机201用于连接传感器数据、激光测距仪及激光跟踪仪，获取真值数据并完成时间同步工作，时间同步模块200的时间同步精度不低于3ms；

目标物300，包括多种尺寸的圆柱体纯色开口桶，用于待测传感器识别的目标；

激光全站仪400，用于测距待测传感器，其包括配套棱镜401，用于激光全站仪400的配套设备；

测试机500，包括误差分析模块501，误差分析模块501用于接收真值数据与传感器测量数据，并根据测试内容调用相应的算法策略进行误差分析；

车载多波段立体视觉传感器600，用于测试待测目标，其包括数据融合输出模块601，数据融合与输出模块601用于保存时刻、对应参考点坐标及误差值，输出测距结果。

实施例3

针对上述实施例中提出的高精度时间同步，本实施例中提供一种计算机与带硬件触发功能设备的时钟驯服方法来实现，包括，

S1：振荡信号模块分别与计算机和设备相连接。其中，振荡信号模块可以为单片机、FPGA、DSP等，能够输出振荡信号。

具体的，所述振荡信号模块通过通信端口与计算机相连接，通信端口可以为串口、CAN总线、网络等用于通信的端口；通过信号输入输出端与设备相连接，信号输入输出端可以为单片机上的I/O端口，能够作为振荡信号模块与计算机通信传输端口，还可以用于振荡信号的输出。

S2：振荡信号模块输出振荡信号触发设备，同时发送通信包告知计算机设备被触发。

S3：设备通过其内部时钟记录被触发的时间戳

计算机通过其内部时钟记录通信包到达的时间戳

其中，设备将其第i个被触发的时间戳记为

共计N个点；所述计算机将第i个通信包到达的时间戳记为

共计N个点，N至少为2。增大N的值，可以提高最终结果的精确度。

S4：将测得的时间戳

和

进行线性回归，得到其线性关系。

具体的，将测得的N对时间戳

和

进行线性回归，时间戳

和

的线性关系满足如下公式，

t^C＝k·t^E+α+ε

其中，其中t^C为计算机内部时钟的时间，t^E为设备内部时钟的时间，ε为期望为零且方差有限的白噪声，k和α分别为待定的斜率与截距。斜率k和截距α的估计值

和通过以下公式求解最优化值得到，

其中，求解最优化值是指对上式求解最小值，当该式取值最小时，此时对应的k和α的大小分别记作为

和

S5：根据线性关系计算新的时间戳

对应的计算机时钟的时间戳

和新的时间戳

对应的设备时钟的时间戳

其中，根据线性关系计算新的时间戳

和

时，i>N。

具体的，通过斜率k和截距α的估计值

和

进行计算，所述

和

的关系满足如下公式，

所述

和

的关系满足如下公式，

根据以上两个公式，能够得到计算机时钟和设备时钟所示时间的相互关系，即完成了时钟驯服的过程。

验证场景：

由于以双目相机为首的很大一部分传感器并不具有硬件触发的功能，使其与其相连的上位计算机很难与带硬件触发功能的设备的时钟进行同步。而本实施例提出的计算机与带硬件触发功能设备的时钟驯服方法，目的在于使不带硬件触发功能的传感器以及其上位机算机与带硬件触发功能的设备，如激光跟踪仪，其之间的时钟能够同步。

为了体现本实施例提高的时钟驯服方法的优势，以双目相机在运动状态下的测距精度测试为例，介绍并观察其具体的实施方式和结果。以双目相机在运动状态下的测距精度测试为例的目的是使本实施例所述方法的目的、特征和优点能更加便于理解，但本实施例所述方法可以以不同的形式呈现，并不受此例中的具体实施方式所限。

测试中选择STM32单片机作为振荡信号模块，将STM32单片机分别与激光跟踪仪和计算机相连接，STM32单片机能够输出方波信号，当方波信号由高电平转为低电平时，STM32同时经由RS232串口向上位计算机发送一个字节的数据包，告知计算机激光跟踪仪被触发。

计算机记录收到STM32数据包时的时间戳，第i个时间戳记为

共计10000个点；激光跟踪仪被下降沿触发输出带时间戳的测量数据，第i个数据的时间戳记为

共计10000个点。

将10000对时间戳

和

进行线性回归，使计算机内部时钟的时间与激光跟踪仪的内部时钟时间符合线性关系t^C＝k·t^E+α+ε，k和α分别为待定的斜率与截距，通过求解以下最优化问题，

求出斜率k和截距α的估计值

和

对于激光跟踪仪在试验中测得的每一个数据的新时间戳

或上位计算机时钟的新时间戳

(其中i＞N)，可通过对斜率k和截距α的估计值

和

计算对应的计算机时钟的时间戳

或对应的设备时钟的时间戳

得到的拟合结果如下图5所示，另外使用新的1000组数据来验证拟合结果，即计算

该1000个误差值中最大值约为4.6ms，可以看出本实施例提出的时钟驯服方法具有较好的准确性，方法有效可行。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：包括，

利用输出测距结果的时间戳对激光全站仪测得的参考点坐标进行线性插值，获得同一时刻的坐标值；

利用目标物的中心坐标和半径计算所述同一时刻的动态测距真值与动态测距误差，并记录下时刻、对应参考点坐标及误差值；

将棱镜整段运动轨迹坐标拟合得到旋转中心坐标，利用所述误差值与设定的误差阈值计算水平视场角；

更换所述目标物及摆放位置，重复N次测试，对测试结果取平均值作为一个测试项目的结果。

2.如权利要求1所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：输出测距结果之前还包括，

利用温湿度计和流明计测量当前测试环境是否符合要求，若不符合测试要求则根据所述测试要求进行人为调整所述测试环境或等待合适的所述测试环境；

若符合测试要求则将待测试的多波段立体视觉传感器固定在装备模块(100)中，对所述激光全站仪进行架站与预热，标定传感器坐标系和参考点；

时间同步模块(200)对所述立体视觉传感器、所述激光全站仪、上位机、测试机进行时间同步，选取所述参考点和所述目标物，并将所述立体视觉传感器、所述激光全站仪、所述上位机、所述测试机、被测目标物坐标系均变换至于原点坐标系下。

3.如权利要求1或2所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：选取所述目标物包括，

选择合适的所述目标物并根据所述测试项目将其随机水平置于高精度转台(101)水平旋转90度方向上若干个标定过的位置；

将所述棱镜置于所述目标物顶端中心，测量此时所述棱镜位置；

根据先验的所述目标物高度与所述棱镜高度计算得到所述目标物中心坐标(x_t,y_t,z_t)，并记录下所述中心坐标和所述目标物半径r。

4.如权利要求3所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：包括，

将所述棱镜从所述目标物上取下，安装于冶具(102)上所述参考点位置；

利用所述激光全站仪跟踪所述棱镜的坐标数据；

将所述高精度转台(101)重置于0度角位置，驱动所述高精度转台(101)以不高于0.0523rad/s的角速度水平转动所述转台(101)至180度角位置；

利用所述激光全站仪跟踪所述参考点处的所述棱镜，拟合得到旋转中心的坐标O_r(x_r,y_r,z_r)；

利用所述时间同步模块(200)实时获取所述立体视觉传感器输出的所述测距结果。

5.如权利要求1或4所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：输出所述测距结果包括，

所述立体视觉传感器自动识别所述目标物并实时输出所述目标物到所述参考点之间的距离

与对应的时间戳t_i；

利用所述激光全站仪得到的所述中心坐标点根据所述时间戳t_i进行线性插值获得对应的t_i时刻的所述参考点坐标

利用所述目标物的所述半径r，计算得到所述t_i时刻的距离真值为

6.如权利要求5所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：分析所述动态测距误差包括，

处理所述激光全站仪得到的所述坐标点根据所述时间戳t_i进行线性插值策略，定义满足t₀＜t₁＜t₂为时刻t₁，则有

其中，t₀与t₂时刻均为所述激光全站仪的采样时刻，对应的坐标分别为(x_o(t₀),y_o(t₀),z_o(t₀))和(x_o(t₂),y_o(t₂),z_o(t₂))，所述t₁时刻的坐标

7.如权利要求1或6所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：计算所述水平视场角包括，

计算所述t_i的动态测距误差

根据实际需求，找到第一个和最后一个满足测距精度要求的时刻t_m和t_n，及其对应的所述激光全站仪测得的所述参考点坐标

与

根据

计算得到视场角α；

更换所述目标物及摆放位置，重复N次测试，计算获取所述视场角α，对所述测试结果取平均值作为所述测试项目的所述水平视场角。

8.如权利要求2所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：包括，

所述温湿度计与流明计为环境条件测量仪器，用于检测测试环境是否满足对应测试项目的测试要求；

所述温湿度计分辨率不低于0.1℃、0.1％RH，精度不低于1℃，1％RH；

所述流明计分辨率不低于0.01Lux，量程不低于20000Lux；

当所述流明计分辨率低于0.1Lux的情况下，在所述目标物内壁贴上暖宝宝提供热量，测试红外光的所述水平视场角。

9.如权利要求1或7所述的车载立体视觉传感器水平视场角的测试方法，其特征在于：包括，

所述激光全站仪为真值测量仪器，用于跟踪旋转的目标；

所述激光全站仪测距范围不低于1km，静态测距精度不低于1.5mm+2×10-6D/2.4s，动态测距精度不低于3mm+2×10-6D/＜0.15s，角分辨率不低于3”，输出频率不低于5Hz。

10.一种车载立体视觉传感器水平视场角的测试系统，其特征在于：包括，

装备模块(100)，用于固定待测试设备，其包括转台(101)和冶具(102)，所述转台(101)为待测的所述立体视觉传感器提供稳定角速度和可控的水平旋转，所述冶具(102)用于固定所述立体视觉传感器和所述棱镜，方便固定于所述转台(101)上的机械连接部件，所述冶具(102)的加工精度不低于0.05mm；

时间同步模块(200)，用于将整个测试系统中的设备输出的结果统一于同一个时间轴上，包括所述上位机(201)的时钟驯服与部分器件的硬触发组件，所述上位机(201)用于连接所述传感器数据、激光测距仪及激光跟踪仪，获取真值数据并完成时间同步工作，所述时间同步模块(200)的时间同步精度不低于3ms；

目标物(300)，包括多种尺寸的圆柱体纯色开口桶，用于待测传感器识别的目标；

激光全站仪(400)，用于测距所述待测传感器，其包括配套棱镜(401)，用于所述激光全站仪(400)的配套设备；

测试机(500)，包括误差分析模块(501)，所述误差分析模块(501)用于接收所述真值数据与所述传感器测量数据，并根据测试内容调用相应的算法策略进行误差分析；

车载多波段立体视觉传感器(600)，用于测试所述待测目标，其包括数据融合输出模块(601)，所述数据融合与输出模块(601)用于保存所述时刻、所述对应参考点坐标及所述误差值，输出所述测距结果。

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