CN112238864A - 一种倒车轨迹处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种倒车轨迹处理方法和装置，其中，该方法包括：获取车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数；根据车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹；将倒车轨迹叠加到车辆的倒车影像中显示出来。通过本发明实施例提供的倒车轨迹处理方法和装置，减小倒车轨迹与车辆实际倒车行驶轨迹的差距，使得倒车轨迹能够起到辅助驾驶员倒车的作用。

Description

一种倒车轨迹处理方法和装置

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种倒车轨迹处理方法和装置。

背景技术

目前，倒车轨迹是车载的倒车影像系统根据倒车摄像头所观测到的车后实时视频画面，通过车载电脑所画出的一条具有引导效果的虚拟线条道路。该虚拟道路由曲线组成，显示于车载显示器上，覆盖于真实车后路面之上，对倒车路线进行规划。

为了倒车影像系统能够描画倒车轨迹，需要在样车模具件冻结状态后，去车场进行静态标定。所述静态标定就是在水平地面平铺好带坐标点的布，然后在车载导航的显示屏上获取四个坐标点，然后计算出车辆摄像头与显示屏转换比关系，再根据转换比，计算车辆与显示屏之间的换算关系，再以此计算车辆后轮的运动轨迹，并生成屏幕坐标点，就可以根据屏幕的坐标点描画倒车轨迹。

通过上述静态标定过程画出的倒车轨迹存在画出的倒车轨迹与实际倒车行驶轨迹差距较大的问题，不能起到辅助驾驶员倒车的作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种倒车轨迹处理方法和装置。

第一方面，本发明实施例提供了一种倒车轨迹处理方法，包括：

获取车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数；

根据所述车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹；

将所述倒车轨迹叠加到所述车辆的倒车影像中显示出来。

第二方面，本发明实施例还提供了一种倒车轨迹处理装置，包括：

获取模块，用于获取车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数；

处理模块，用于根据所述车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹；

显示模块，用于将所述倒车轨迹叠加到所述车辆的倒车影像中显示出来。

本发明实施例上述第一方面至第二方面提供的方案中，通过车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，确定车辆的倒车轨迹，并把倒车轨迹叠加到车辆的倒车影像中显示出来，与相关技术中通过静态标定方式预先设置好车辆倒车轨迹相比，可以根据车辆的尺寸和车辆实际倒车时的方向盘旋转角度确定出车辆的倒车轨迹，提高了倒车轨迹的准确度，从而尽可能将车辆实际的倒车轨迹叠加到倒车影像上，减小倒车轨迹与车辆实际倒车行驶轨迹的差距，使得倒车轨迹能够起到辅助驾驶员倒车的作用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了一种可应用于本发明实施例的倒车轨迹处理系统的示意图；

图2示出了一种可应用于本发明实施例的相机坐标系和车辆坐标系的关系图；

图3示出了本发明实施例1所提供的一种倒车轨迹处理方法的流程图；

图4a示出了本发明实施例1所提供的倒车轨迹处理的流程图中，车辆转弯倒车时的示意图；

图4b示出了本发明实施例1所提供的倒车轨迹处理的流程图中，车辆直线倒车时的示意图；

图5示出了本发明实施例2所提供的一种倒车轨迹处理装置的结构示意图。

具体实施方式

目前，倒车轨迹是车载的倒车影像系统根据倒车摄像头所观测到的车后实时视频画面，通过车载电脑所画出的一条具有引导效果的虚拟线条道路。该虚拟道路由曲线组成，显示于车载显示器上，覆盖于真实车后路面之上，对倒车路线进行规划。

为了倒车影像系统能够描画倒车轨迹，需要在样车模具件冻结状态后，去车场进行静态标定。所述静态标定就是在水平地面平铺好带坐标点的布，然后在车载导航的显示屏上获取四个坐标点，然后计算出车辆摄像头与显示屏转换比关系，再根据转换比，计算车辆与显示屏之间的换算关系，再以此计算车辆后轮的运动轨迹，并生成屏幕坐标点，就可以根据屏幕的坐标点描画倒车轨迹。

通过上述静态标定过程画出的倒车轨迹存在画出的倒车轨迹与实际倒车行驶轨迹差距较大的问题，不能起到辅助驾驶员倒车的作用。

基于此，本申请提出一种倒车轨迹处理方法和装置，通过车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，确定车辆的倒车轨迹，并把倒车轨迹叠加到车辆的倒车影像中显示出来，从而可以根据车辆的尺寸和车辆实际倒车时的方向盘旋转角度确定出车辆的倒车轨迹，提高了倒车轨迹的准确度，从而尽可能将车辆实际的倒车轨迹叠加到倒车影像上，减小倒车轨迹与车辆实际倒车行驶轨迹的差距，使得倒车轨迹能够起到辅助驾驶员倒车的作用。

参见图1所示的车辆上安装的倒车轨迹处理系统，该倒车轨迹处理系统包括相机100、倒车轨迹处理单元102和图像显示单元106。相机100安装在车辆尾部，用于获取车辆后方的图像。倒车轨迹处理单元102主要负责绘制倒车轨迹，并把绘制的倒车轨迹叠加到倒车影像上显示出来，是本方案的核心计算单元。图像显示单元106用于实时向驾驶员显示叠加了倒车轨迹的倒车影像。

所述倒车轨迹处理单元102还与车辆的行车电脑(图中未示出)连接。

为了对相机和车辆的关系进行标定，首先，进行相机标定，得到相机的相机参数；所述相机参数，就是与相机自身特性相关的内参数；相机参数，包括但不限于：焦距、主点、镜头畸变系数。然后，将已标定的相机安装在车辆尾部的合适位置，在本实施例中，将相机固定在车尾的中点处，即相机坐标系的光心和世界坐标系的原点都在车尾的中点，所述光心，用于表示相机坐标系的原点。然后启动车辆倒车，倒车轨迹处理单元102进入自动标定程序，得到表示相机坐标系与定义在车辆上的世界坐标系之间的变换关系的地面坐标系到世界坐标系的转换矩阵R_WC和相机光心距离地面的高度为h。然后结合相机参数矩阵K，我们可以将世界坐标系中任意一点投影到相机的成像平面。

所述相机参数矩阵K，是由相机参数组成的矩阵。

所述世界坐标系，就是在车辆所在的真实空间中建立的坐标系。

所述相机坐标系，就是建立在相机的机体中的坐标系，相机光心为相机坐标系原点，过光心垂直成像平面指向相机前方为相机坐标系Z轴正方向；平行成像平面指向下方为相机坐标系Y轴正方向；平行成像平面指向成像平面右侧为相机坐标系X轴正方向。

将世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵，相机光心距离地面的高度、相机参数矩阵、车辆宽度、车辆轴距、车辆长度、车辆的车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标作为车辆尺寸参数存储到倒车轨迹处理单元102中，以在处理倒车轨迹中使用。

所述车辆尺寸参数，还包括轮胎在车辆的安装位置。

其中，车辆宽度、车辆轴距和车辆长度是通过测量车辆的尺寸得到的。

车辆的车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标，是在标定好世界坐标系和相机坐标系后，通过测量得到的。

车尾左侧顶点的坐标和车尾右侧顶点的坐标，用于绘制转弯倒车的倒车轨迹。

车头左侧顶点的坐标、车头右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标，用于绘制直线倒车的倒车轨迹。

所述车尾左侧顶点和所述车尾右侧顶点，用于表示车辆在还未进行倒车时，车尾的左侧顶点和车尾的右侧顶点的所在位置。

所述第二车尾左侧顶点和所述第二车尾右侧顶点，用于表示车辆在直线倒车时，倒车车辆长度的距离时，车尾的左侧顶点和车尾的右侧顶点的所在位置。

参见图2所示的相机坐标系和车辆坐标系的关系图，为了方便对倒车轨迹绘制的过程进行描述，对相机坐标系和世界坐标系的关系行说明。

如图2所示，O-X_WY_WZ_W为世界坐标系，其中OZ_W轴正方向与车辆向前直行的方向相反；当面向车辆向前直行时，OY_W轴正方向垂直轴指向车辆左侧；平面OY_WZ_W与地面平行，O-X_W轴正方向垂直地面向上。O-X_CY_CZ_C为相机坐标系，其中OZ_C轴平行相机主光轴，正方向指向相机成像平面；OX_C轴与相机成像平面上边界平行，正方向指向右侧；OY_C轴平行相机成像平面左边界，正方向指向下方。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提出一种车载相机的标定方法，执行主体是上述倒车轨迹处理系统中的倒车轨迹处理单元。

所述倒车轨迹处理单元，可以采用现有技术中任何能够对倒车轨迹进行处理的处理器或者微处理器，这里不再一一赘述。

参见图3所示的倒车轨迹处理的流程图，本实施例提出一种倒车轨迹处理方法，包括以下具体步骤：

步骤300、获取车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数。

在上述步骤300中，车辆驾驶员在进行倒车时会旋转方向盘，此时车辆的行车电脑会获取方向盘旋转角度。所以，倒车轨迹处理单元可以从车辆的行车电脑获取到方向盘旋转角度。

所述车辆尺寸参数，存储在倒车轨迹处理单元中。所述车辆尺寸参数，包括但不限于：世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵，相机光心距离地面的高度、相机参数矩阵、车辆宽度、车辆轴距、车辆的车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标、第二车尾右侧顶点的坐标、车辆长度、以及轮胎在车辆的安装位置。

步骤302、根据所述车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹。

在上述步骤302中，车辆在倒车时会出现直线倒车和转弯倒车两种情况。而直线倒车和转弯倒车倒两种不同的情况下，车轨迹处理单元会分别采用不同的方式分别绘制车辆转弯倒车时的倒车轨迹和车辆直倒车时的倒车轨迹。

车轨迹处理单元可以通过获取到的方向盘旋转角度，对车辆是直线倒车或者转弯倒车进行判断。当获取到的方向盘旋转角度大于0时，车轨迹处理单元就可以确定车辆正在转弯倒车，而获取到的方向盘旋转角度等于0时，车轨迹处理单元就可以确定车辆正在直线倒车。

在本实施例中，不论是直线倒车，还是转弯倒车，都是在假定车辆倒车距离与车辆长度一致的情况下得到车辆的倒车轨迹的。

当获取到的所述方向盘旋转角度大于0时，车辆两个后轮的移动轨迹是不一致的，所以，转弯倒车时的所述倒车轨迹，包括：车辆的左后轮移动轨迹和车辆的右后轮移动轨迹。

参见图4a所示的车辆转弯倒车时的示意图。车辆在转弯倒车时，为了得到车辆的倒车轨迹，所述步骤302可以执行以下步骤(1)至步骤(5)：

(1)获取车辆的车尾左侧顶点的坐标和车尾右侧顶点的坐标，并查询出与所述的方向盘旋转角度对应的车前轮转动角度；

(2)将过所述车辆的左前轮圆心的垂线与过所述车辆的左后轮圆心的垂线的交点，确定为车辆的旋转中心的位置；

(3)根据所述车辆的车辆尺寸参数和所述车前轮转动角度，得到所述车辆的旋转中心的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径；

(4)计算得到车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标，并根据车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，得到车辆的左后轮移动轨迹；

(5)计算得到车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标，并根据车辆的旋转中心的坐标、车尾右侧顶点的坐标、车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标、车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，得到车辆的右后轮移动轨迹。

在上述步骤(1)中，倒车轨迹处理单元可以从存储的车辆尺寸参数中获取到车尾左侧顶点的坐标和车尾右侧顶点的坐标。

如图4a所示，车辆的左前轮圆心是A点，车辆的左后轮圆心是B点，车尾左侧顶点就是C点，车尾右侧顶点就是E点，车辆的旋转中心是O_C，车辆的左后轮移动轨迹的终止点是D点，车辆的右后轮移动轨迹的终止点是F点。

倒车轨迹处理单元，还存储有方向盘旋转角度和车前轮转动角度的对应关系表。

所以，倒车轨迹处理单元可以通过获取到的方向盘旋转角度，对方向盘旋转角度和车前轮转动角度的对应关系表进行遍历，就可以查询出与所述的方向盘旋转角度对应的车前轮转动角度。

在上述步骤(2)中，为了确定旋转中心在真实空间中的位置，倒车轨迹处理单元，可以根据车前轮转动角度和车辆尺寸参数，构建车辆在地面的投影，并在车辆的投影中画出过所述车辆的左前轮圆心的垂线与过所述车辆的左后轮圆心的垂线，并将过所述车辆的左前轮圆心的垂线与过所述车辆的左后轮圆心的垂线的交点，确定为车辆的旋转中心的位置。

所述车辆的旋转中心的位置，就是车辆的旋转中心在真实空间中的位置。

在上述步骤(3)中，为了得到所述车辆的旋转中心的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，可以执行以下步骤(31)至步骤(32)：

(31)获取所述车辆的车辆尺寸参数，所述车辆尺寸参数，包括：相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距；

(32)根据相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到所述车辆的旋转中心的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，以及车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径。

在上述步骤(2)中，所述车辆的旋转中心O_C的坐标表示为：

车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程通过如下公式表示：

车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程通过如下公式表示：

车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径通过以下公式计算：

车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径可以通过以下公式计算：

其中，h表示相机光心距离地面的高度；α表示车前轮转动角度；L_W表示车辆宽度；L_L表示车辆轴距；L_C表示车辆长度；r₁表示车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径；r₂表示车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

在上述步骤(4)中，为了计算得到车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标，可以执行以下步骤(41)至步骤(43)：

(41)若所述车辆的左后轮移动轨迹的长度为车辆长度，则根据车辆长度和车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算车尾左侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线和车辆的左后轮移动轨迹的终止点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第一角度；

(42)根据车前轮转动角度、车辆轴距和车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算所述车辆的左前轮圆心与所述车辆的旋转中心的连线和车尾左侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第二角度；

(43)根据计算得到的所述第一角度、第二角度、相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标。

在上述步骤(41)中，若所述车辆的左后轮移动轨迹的长度为车辆长度，则车轨迹处理单元可以先根据车辆的旋转中心的位置、车尾左侧顶点的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及所述车辆的左后轮移动轨迹的长度，绘制一条虚拟的车辆的左后轮移动轨迹，并根据绘制出的车辆的左后轮移动轨迹确定车辆的左后轮移动轨迹的终止点的位置；然后，可以根据车辆长度和车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算车尾左侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线和车辆的左后轮移动轨迹的终止点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第一角度。

可以通过以下公式计算第一角度：

其中，α₁表示第一角度；L_C表示车辆长度；r₁表示车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

在上述步骤(42)中，可以通过以下公式计算第二角度：

其中，β₁表示第二角度；α表示车前轮转动角度；L_L表示车辆轴距；r₁表示车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

在上述步骤(43)中，车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标表示为：

其中，α₁表示第一角度；β₁表示第二角度；h表示相机光心距离地面的高度；α表示车前轮转动角度；L_W表示车辆宽度；L_L表示车辆轴距；L_C表示车辆长度；r₁表示车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

在计算得到车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标后，为了得到车辆的左后轮移动轨迹，上述步骤(4)还可以执行以下步骤(44)至步骤(45)：

(44)将车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、以及车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下；

(45)根据车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及相机坐标系下的车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、以及车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标，绘制车辆转弯倒车时的倒车轨迹。

在上述步骤(44)中，通过以下公式将车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、以及车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下：

其中，K表示相机参数矩阵；R_WC表示地面坐标系到世界坐标系的转换矩阵；X_W表示世界坐标系下车辆的旋转中心的x轴坐标、车尾左侧顶点的x轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的x轴坐标；Y_W表示世界坐标系下车辆的旋转中心的y轴坐标、车尾左侧顶点的y轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的y轴坐标；Z_W表示世界坐标系下车辆的旋转中心的z轴坐标、车尾左侧顶点的z轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的z轴坐标；x_c表示相机坐标系下车辆的旋转中心的x轴坐标、车尾左侧顶点的x轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的x轴坐标；y_c表示相机坐标系下车辆的旋转中心的y轴坐标、车尾左侧顶点的y轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的y轴坐标；z_c表示相机坐标系下车辆的旋转中心的z轴坐标、车尾左侧顶点的z轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的z轴坐标；u表示相机坐标系下旋转中心的横坐标、车尾左侧顶点的横坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的横坐标；v表示相机坐标系下旋转中心的纵坐标、车尾左侧顶点的纵坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的纵坐标。

在上述步骤(45)中，倒车轨迹处理单元可以调用倒车轨迹处理单元自身缓存的画图程序，根据车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及相机坐标系下的车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、以及车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标，绘制车辆转弯倒车时的倒车轨迹。是现有技术，本实施例中不再赘述。

在上述步骤(5)中，为了计算得到车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标，可以执行以下步骤(51)至步骤(53)：

(51)若所述车辆的右后轮移动轨迹的长度为车辆长度，则根据车辆长度和车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算车尾右侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线和车辆的右后轮移动轨迹的终止点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第三角度；

(52)根据车前轮转动角度、车辆轴距、车辆宽度、和车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算所述车辆的左前轮圆心与所述车辆的旋转中心的连线和车尾右侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第四角度；

(53)根据计算得到的所述第三角度、第四角度、相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标。

在上述步骤(51)中，若所述车辆的左后轮移动轨迹的长度为车辆长度，则车轨迹处理单元可以先根据车辆的旋转中心的位置、车尾右侧顶点的坐标、车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及所述车辆的右后轮移动轨迹的长度，绘制一条虚拟的车辆的右后轮移动轨迹，并根据绘制出的车辆的右后轮移动轨迹确定车辆的右后轮移动轨迹的终止点的位置；然后，根据车辆长度和车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算车尾右侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线和车辆的右后轮移动轨迹的终止点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第三角度。

可以通过以下公式计算第三角度：

其中，α₂表示第三角度；L_C表示车辆长度；r₂表示车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

在上述步骤(52)中，可以通过以下公式计算第四角度：

其中，β₂表示第四角度；α表示车前轮转动角度；L_L表示车辆轴距；L_W表示车辆宽度，r₂表示车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

在上述步骤(53)中，车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标表示为：

其中，α₂表示第三角度；β₂表示第四角度；h表示相机光心距离地面的高度；α表示车前轮转动角度；L_w表示车辆宽度；L_L表示车辆轴距；L_C表示车辆长度；r₂表示车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

计算得到车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标后，可以采用与上述步骤(44)至步骤(45)得到车辆的左后轮移动轨迹类似的过程，得到车辆的右后轮移动轨迹，这里不再赘述。

通过以上的描述的内容，对车辆在转弯倒车时得到车辆的倒车轨迹的过程进行描述。继续通过以下内容，对车辆在直线倒车时得到车辆的倒车轨迹的过程进行描述。

参见图4b所示的车辆直线倒车时的示意图，车辆在直线倒车时，为了得到车辆的倒车轨迹，所述步骤302可以执行以下步骤(1000)至步骤(1002)：

(1000)若所述车辆的后轮移动轨迹的长度为车辆长度，则根据相机光心距离地面的高度、车辆长度、和车辆宽度，得到车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标；

(1001)将车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下；

(1002)根据车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标，绘制车辆直倒车时的倒车轨迹。

在上述步骤(1000)中，车头左侧顶点的坐标表示为：

车头右侧顶点的坐标表示为：

第二车尾左侧顶点的坐标表示为：

第二车尾右侧顶点的坐标表示为：

其中，h表示相机光心距离地面的高度；L_W表示车辆宽度；L_C表示车辆长度。

如图4b所示，车尾左侧顶点就是C点，车尾右侧顶点就是E点，第二车尾左侧顶点就是G点，第二车尾右侧顶点就是H点。

在上述步骤(1001)中，可以通过以下公式将车头左侧顶点的坐标、车头右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下：

其中，K表示相机参数矩阵；R_WC表示地面坐标系到世界坐标系的转换矩阵；X_W表示世界坐标系下车头左侧顶点的x轴坐标、车头右侧顶点的x轴坐标、第二车尾左侧顶点的x轴坐标或者第二车尾右侧顶点的x轴坐标；Y_W表示世界坐标系下车头左侧顶点的y轴坐标、车头右侧顶点的y轴坐标、第二车尾左侧顶点的y轴坐标或者第二车尾右侧顶点的y轴坐标；Z_W表示世界坐标系下车头左侧顶点的z轴坐标、车头右侧顶点的z轴坐标、第二车尾左侧顶点的z轴坐标或者第二车尾右侧顶点的z轴坐标；x_c表示相机坐标系下车头左侧顶点的x轴坐标、车头右侧顶点的x轴坐标、第二车尾左侧顶点的x轴坐标或者第二车尾右侧顶点的x轴坐标；y_c表示相机坐标系下车头左侧顶点的y轴坐标、车头右侧顶点的y轴坐标、第二车尾左侧顶点的y轴坐标或者第二车尾右侧顶点的y轴坐标；z_c表示相机坐标系下车头左侧顶点的y轴坐标、车头右侧顶点的y轴坐标、第二车尾左侧顶点的y轴坐标或者第二车尾右侧顶点的y轴坐标；u表示相机坐标系下车头左侧顶点的横坐标、车头右侧顶点的横坐标、第二车尾左侧顶点的横坐标和第二车尾右侧顶点的x轴坐标；v表示相机坐标系下车头左侧顶点的纵坐标、车头右侧顶点的纵坐标、第二车尾左侧顶点的纵坐标和第二车尾右侧顶点的纵坐标。

在上述步骤(1002)中，绘制车辆直倒车时的倒车轨迹的过程为现有技术，这里不再赘述。

通过以上的描述的内容，对车辆在直线倒车时得到车辆的倒车轨迹的过程进行描述。继续通过以下步骤304，对显示所述倒车轨迹的过程进行描述。

步骤304、将所述倒车轨迹叠加到所述车辆的倒车影像中显示出来。

综上所述，本实施例提出的一种倒车轨迹处理方法，通过车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，确定车辆的倒车轨迹，并把倒车轨迹叠加到车辆的倒车影像中显示出来，与相关技术中通过静态标定方式预先设置好车辆倒车轨迹相比，可以根据车辆的尺寸和车辆实际倒车时的方向盘旋转角度确定出车辆的倒车轨迹，提高了倒车轨迹的准确度，从而尽可能将车辆实际的倒车轨迹叠加到倒车影像上，减小倒车轨迹与车辆实际倒车行驶轨迹的差距，使得倒车轨迹能够起到辅助驾驶员倒车的作用。

实施例2

本实施例提出一种倒车轨迹处理装置，用于执行上述实施例1提出的倒车轨迹处理方法。

参见图5所示的倒车轨迹处理装置的结构示意图，本实施例提出一种倒车轨迹处理装置，包括：

获取模块500，用于获取车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数；

处理模块502，用于根据所述车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹；

显示模块504，用于将所述倒车轨迹叠加到所述车辆的倒车影像中显示出来。

综上所述，本实施例提出的一种倒车轨迹处理装置，通过车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，确定车辆的倒车轨迹，并把倒车轨迹叠加到车辆的倒车影像中显示出来，与相关技术中通过静态标定方式预先设置好车辆倒车轨迹相比，可以根据车辆的尺寸和车辆实际倒车时的方向盘旋转角度确定出车辆的倒车轨迹，提高了倒车轨迹的准确度，从而尽可能将车辆实际的倒车轨迹叠加到倒车影像上，减小倒车轨迹与车辆实际倒车行驶轨迹的差距，使得倒车轨迹能够起到辅助驾驶员倒车的作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种倒车轨迹处理方法，其特征在于，包括：

获取车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数；

根据所述车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹；

将所述倒车轨迹叠加到所述车辆的倒车影像中显示出来。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当获取到的所述方向盘旋转角度大于0时，所述倒车轨迹，包括：车辆的左后轮移动轨迹和车辆的右后轮移动轨迹；

根据所述车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹，包括：

获取车辆的车尾左侧顶点的坐标和车尾右侧顶点的坐标，并查询出与所述的方向盘旋转角度对应的车前轮转动角度；

将过所述车辆的左前轮圆心的垂线与过所述车辆的左后轮圆心的垂线的交点，确定为车辆的旋转中心的位置；

根据所述车辆的车辆尺寸参数和所述车前轮转动角度，得到所述车辆的旋转中心的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径；

计算得到车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标，并根据车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，得到车辆的左后轮移动轨迹；

计算得到车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标，并根据车辆的旋转中心的坐标、车尾右侧顶点的坐标、车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标、车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，得到车辆的右后轮移动轨迹。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述车辆的车辆尺寸参数和所述车前轮转动角度，得到所述车辆的旋转中心的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，包括：

获取所述车辆的车辆尺寸参数，所述车辆尺寸参数，包括：相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距；

根据相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到所述车辆的旋转中心的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，以及车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到所述车辆的旋转中心的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，以及车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，包括：

所述车辆的旋转中心O_C的坐标表示为：

车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程通过如下公式表示：

车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程通过如下公式表示：

车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径通过以下公式计算：

车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径可以通过以下公式计算：

其中，h表示相机光心距离地面的高度；α表示车前轮转动角度；L_W表示车辆宽度；L_L表示车辆轴距；L_C表示车辆长度；r₁表示车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径；r₂表示车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算得到车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标，包括：

若所述车辆的左后轮移动轨迹的长度为车辆长度，则根据车辆长度和车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算车尾左侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线和车辆的左后轮移动轨迹的终止点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第一角度；

根据车前轮转动角度、车辆轴距和车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算所述车辆的左前轮圆心与所述车辆的旋转中心的连线和车尾左侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第二角度；

根据计算得到的所述第一角度、第二角度、相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据车辆长度和车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算车尾左侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线和车辆的左后轮移动轨迹的终止点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第一角度，包括：

通过以下公式计算第一角度：

其中，α₁表示第一角度；L_C表示车辆长度；r₁表示车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据车前轮转动角度、车辆轴距和车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算所述车辆的左前轮圆心与所述车辆的旋转中心的连线和车尾左侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第二角度，包括：

通过以下公式计算第二角度：

其中，β₁表示第二角度；α表示车前轮转动角度；L_L表示车辆轴距；r₁表示车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据计算得到的所述第一角度、第二角度、相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标，包括：

车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标表示为：

其中，α₁表示第一角度；β₁表示第二角度；h表示相机光心距离地面的高度；α表示车前轮转动角度；L_W表示车辆宽度；L_L表示车辆轴距；L_C表示车辆长度；r₁表示车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算得到车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标，包括：

若所述车辆的右后轮移动轨迹的长度为车辆长度，则根据车辆长度和车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算车尾右侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线和车辆的右后轮移动轨迹的终止点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第三角度；

根据车前轮转动角度、车辆轴距、车辆宽度、和车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算所述车辆的左前轮圆心与所述车辆的旋转中心的连线和车尾右侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第四角度；

根据计算得到的所述第三角度、第四角度、相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据车辆长度和车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算车尾右侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线和车辆的右后轮移动轨迹的终止点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第三角度，包括：

通过以下公式计算第三角度：

其中，α₂表示第三角度；L_C表示车辆长度；r₂表示车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据车前轮转动角度、车辆轴距、车辆宽度、和车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径，计算所述车辆的左前轮圆心与所述车辆的旋转中心的连线和车尾右侧顶点与所述车辆的旋转中心的连线之间的第四角度，包括：

通过以下公式计算第四角度：

其中，β₂表示第四角度；α表示车前轮转动角度；L_L表示车辆轴距；L_W表示车辆宽度，r₂表示车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据计算得到的所述第三角度、第四角度、相机光心距离地面的高度、车辆长度、车辆宽度和车辆轴距和所述车前轮转动角度，得到车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标，包括：

车辆的右后轮移动轨迹的终止点的坐标表示为：

其中，α₂表示第三角度；β₂表示第四角度；h表示相机光心距离地面的高度；α表示车前轮转动角度；L_W表示车辆宽度；L_L表示车辆轴距；L_C表示车辆长度；r₂表示车辆的右后轮移动轨迹对应圆弧的半径。

13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标、车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径，得到车辆的左后轮移动轨迹，包括：

将车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、以及车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下；

根据车辆的左后轮移动轨迹对应圆弧的空间方程和半径、以及相机坐标系下的车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、以及车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标，绘制车辆转弯倒车时的倒车轨迹。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、以及车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下，包括：

通过以下公式将车辆的旋转中心的坐标、车尾左侧顶点的坐标、以及车辆的左后轮移动轨迹的终止点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下：

其中，K表示相机参数矩阵；R_WC表示地面坐标系到世界坐标系的转换矩阵；X_W表示世界坐标系下车辆的旋转中心的x轴坐标、车尾左侧顶点的x轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的x轴坐标；Y_W表示世界坐标系下车辆的旋转中心的y轴坐标、车尾左侧顶点的y轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的y轴坐标；Z_W表示世界坐标系下车辆的旋转中心的z轴坐标、车尾左侧顶点的z轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的z轴坐标；x_c表示相机坐标系下车辆的旋转中心的x轴坐标、车尾左侧顶点的x轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的x轴坐标；y_c表示相机坐标系下车辆的旋转中心的y轴坐标、车尾左侧顶点的y轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的y轴坐标；z_c表示相机坐标系下车辆的旋转中心的z轴坐标、车尾左侧顶点的z轴坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的z轴坐标；u表示相机坐标系下旋转中心的横坐标、车尾左侧顶点的横坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的横坐标；v表示相机坐标系下旋转中心的纵坐标、车尾左侧顶点的纵坐标、或者车辆的左后轮移动轨迹的终止点的纵坐标。

15.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当获取到的所述方向盘旋转角度等于0时，根据所述车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹，包括：

若所述车辆的后轮移动轨迹的长度为车辆长度，则根据相机光心距离地面的高度、车辆长度、和车辆宽度，得到车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标；

将车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下；

根据车尾左侧顶点的坐标、车尾右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标，绘制车辆直倒车时的倒车轨迹。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，根据相机光心距离地面的高度、车辆长度、和车辆宽度，得到车头左侧顶点的坐标、车头右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标，包括：

车头左侧顶点的坐标表示为：

车头右侧顶点的坐标表示为：

第二车尾左侧顶点的坐标表示为：

第二车尾右侧顶点的坐标表示为：

其中，h表示相机光心距离地面的高度；L_W表示车辆宽度；L_C表示车辆长度。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将车头左侧顶点的坐标、车头右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下，包括：

通过以下公式将车头左侧顶点的坐标、车头右侧顶点的坐标、第二车尾左侧顶点的坐标和第二车尾右侧顶点的坐标从世界坐标系转换到相机坐标系下：

其中，K表示相机参数矩阵；R_WC表示地面坐标系到世界坐标系的转换矩阵；X_W表示世界坐标系下车头左侧顶点的x轴坐标、车头右侧顶点的x轴坐标、第二车尾左侧顶点的x轴坐标或者第二车尾右侧顶点的x轴坐标；Y_W表示世界坐标系下车头左侧顶点的y轴坐标、车头右侧顶点的y轴坐标、第二车尾左侧顶点的y轴坐标或者第二车尾右侧顶点的y轴坐标；Z_W表示世界坐标系下车头左侧顶点的z轴坐标、车头右侧顶点的z轴坐标、第二车尾左侧顶点的z轴坐标或者第二车尾右侧顶点的z轴坐标；x_c表示相机坐标系下车头左侧顶点的x轴坐标、车头右侧顶点的x轴坐标、第二车尾左侧顶点的x轴坐标或者第二车尾右侧顶点的x轴坐标；y_c表示相机坐标系下车头左侧顶点的y轴坐标、车头右侧顶点的y轴坐标、第二车尾左侧顶点的y轴坐标或者第二车尾右侧顶点的y轴坐标；z_c表示相机坐标系下车头左侧顶点的y轴坐标、车头右侧顶点的y轴坐标、第二车尾左侧顶点的y轴坐标或者第二车尾右侧顶点的y轴坐标；u表示相机坐标系下车头左侧顶点的横坐标、车头右侧顶点的横坐标、第二车尾左侧顶点的横坐标和第二车尾右侧顶点的x轴坐标；v表示相机坐标系下车头左侧顶点的纵坐标、车头右侧顶点的纵坐标、第二车尾左侧顶点的纵坐标和第二车尾右侧顶点的纵坐标。

18.一种倒车轨迹处理装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数；

处理模块，用于根据所述车辆的方向盘旋转角度和车辆尺寸参数，得到车辆的倒车轨迹；

显示模块，用于将所述倒车轨迹叠加到所述车辆的倒车影像中显示出来。

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