CN112254647A - 基于摄像装置的物体识别及间距测量方法及装置 - Google Patents

基于摄像装置的物体识别及间距测量方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于摄像装置的物体识别及间距测量方法及装置，该方法包括：通过摄像装置对周边设定范围内进行拍摄，对拍摄的图像进行物体形状识别，根据物体形状计算物体表面若干兴趣点；对物体的兴趣点进行测距，得到检测目标与周边物体不同方位的距离以及与周边物体的最小距离；将最小距离与预设的安全距离进行对比，根据对比结果，向一个或多个控制器下发对应的控制指令或者传送物体形状、距离等测量结果，最小距离为测量距离，安全距离为设定的距离经验值。本发明的有益效果为：反复测量检测目标与周边物体不同位置的距离，进而可以精准量计算出检测目标与周边物体的最小距离。

Description

基于摄像装置的物体识别及间距测量方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于摄像装置的物体识别及间距测量方法及装置。
背景技术
现有测量障碍物距离的方法存在的问题：
(1)目前市场上测量障碍物距离的装置大多数只能测量一个方向，不能全方位发现障碍物和确定障碍物之间的距离。例如，自动汽车车门仅仅用于自动开门和关门，若无法精确检测障碍物，在关门的时候可能夹到人或物件，在开门的时候可能碰撞到周边的障碍物。
(2)目前市面上的测距装置大多采用传感器测距模块，例如红外测距模块、激光测距模块等等，在使用的时候往往要配置多个测距模块，这样才能够进行多方位的测量，成本较高，安装不方便。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提高测距精确度。为此，本发明提出一种基于摄像装置的物体识别及间距测量方法及装置，准确判断四周的障碍物，进而可以避免在运动过程中碰撞到其他物体。
本发明的技术方案包括一种基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其特征在于，包括：S100，通过摄像装置对周边设定范围内进行拍摄，对拍摄的图像进行物体形状识别，根据物体形状计算物体表面若干兴趣点；S200，对物体的所述兴趣点进行测距，得到检测目标与周边物体不同方位的距离以及与周边物体的最小距离；S300，将所述最小距离与预设的安全距离进行对比，根据对比结果，向一个或多个控制器下发对应的控制指令或者传送物体形状、距离等测量结果。
根据所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其中S100包括：通过摄像装置拍摄正前方设定范围，得到拍摄图像，对拍摄图像依次进行平滑处理、二值化处理、提取和保存兴趣点、边缘检测、子图分割及物体识别，确定兴趣点及物体形状。
根据所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其中S200包括：S210，将物体形状按矩形划分为若干等分，每等分中选取一个图像兴趣点，计算出兴趣点在整幅图像中的位置；S220，通过兴趣点确定测量方向，通过激光发射装置发射光束，并通过摄像装置拍摄带有激光反射点的图像；S230，对带有激光反射点的图像进行识别，获取反射点亮度值最大图像，计算垂直轴方向上从最亮落点到图像中心的像素的个数；S240，计算量测点离障碍物的距离。
根据所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其中S220包括：所述激光发射装置发射的光束与所述摄像装置的光轴保持水平平行。
根据所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其中该方法还包括：调整摄像装置及激光发射装置重复测量离障碍物表面不同点的距离，得到这些点的距离结果，根据距离结果计算离障碍物的立体距离，并确定测量目标离障碍物的最小距离。
本发明的技术方案还包括一种基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，用于执行上述任一所述的方法，其特征在于，该装置包括主控制装置、舵机装置、摄像装置、图像获取装置、图像处理装置、存储装置、输入处理装置及激光发射装置；所述主控制装置依次连接所述舵机装置、所述摄像装置、所述图像获取装置、所述图像处理装置、所述存储装置、所述输入处理装置及所述激光发射装置，用于根据所述输入处理装置或者图像分析的需要动态调整所述摄像装置及所述激光发射装置的朝向；所述舵机装置上分别设置有所述摄像装置及所述激光发射装置；所述图像处理装置用于对拍摄的图像进行物体形状识别，根据物体形状计算物体表面若干兴趣点；所述存储装置用于存储数据；所述图像获取装置用于采集所述摄像装置所拍摄图像；所述主控制装置以指令形式执行所述S100～S300。
根据所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，其中该舵机装置还包括：根据指令转动舵机装置的角度以完成所述摄像装置及所述激光发射装置对准拍摄物体的各个兴趣点。
根据所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，其中该装置还包括无线网络接口及有线网络接口，所述无线网络接口及有线网络接口用于将物体形状和测距结果通过对应通信接口发送至控制器。
根据所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，其中一个实例是控制器可被配置为车载控制器，用于对车门打开、关闭进行避障及报警提示。
本发明的有益效果为：反复测量检测目标与周边物体不同位置的距离，进而可以精准量计算出检测目标与周边物体的最小距离；在车载电动车门的应用场景中，控制器能够提高车门打开/关闭过程的安全保障措施，在关门过程中可防夹，在开门过程中可以避免车门与障碍物碰撞，保障用车安全；在其他的应用场景，例如物体移动控制，控制器能够及时避障和选择最优的移动路线。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图；
图2所示为根据本发明实施方式的装置示意图；
图3所示为根据本发明实施方式的物体图像识别流程图；
图4所示为根据本发明实施方式的物体图像测量流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图，具体包括：S100，通过摄像装置对周边设定范围内进行拍摄，对拍摄的图像进行物体形状识别，根据物体形状计算物体表面若干兴趣点；S200，对物体的兴趣点进行测距，得到检测目标与周边物体不同方位的距离以及与周边物体的最小距离；S300，将最小距离与预设的安全距离进行对比，根据对比结果，向一个或多个控制器下发对应的控制指令或者传送物体形状、距离等测量结果。最小距离为测量距离，安全距离为设定的距离经验值。
图2所示为根据本发明实施方式的装置示意图，具体包括：微控制器单元、存储单元、输入处理单元、车载网络(如CAN总线)接口电路、Zigbee网络接口电路、舵机模块、摄像头模块、图像获取电路、图像处理电路、激光发射器、电源电路。增加了舵机模块、摄像头模块、激光发射器、图像获取电路、图像处理电路，目的是通过摄像头拍摄四周物体图像，然后实现识别物体和识别物体形状、测量测量点至障碍物可见面各点的具体距离的功能。测量结果如物体形状、距离值通过有线接口(如车载CAN总线接口)或无线接口(如Zigbee接口)实时传送给其他控制系统。
采用舵机模块、摄像头模块、激光发射器、图像获取电路、图像处理电路，激光发射器与摄像头的光轴完全平行，均固定在舵机上，2自由度的舵机平台可以水平转动，也可以垂直转动，从而带动激光发射器与摄像头转动。可以实时识别测试点四周物体的情况，可以准确测量出测试点与四周障碍物之间的距离，进而可以精确地了解测试点与障碍物可见面各点的具体距离，这大大地提高了测距的准确度，特别是对于形状不规则障碍物来说，这种方法更能准确计算出测试点离障碍物的最小距离。退一步来说，如果只测量至障碍物中某点的距离，则无法保证其就是测量点到障碍物的最短距离。
图3所示为根据本发明实施方式的物体图像识别流程图，该流程包括：通过摄像装置拍摄正前方设定范围，得到拍摄图像，对拍摄图像依次进行平滑处理、二值化处理、提取和保存兴趣点、边缘检测、子图分割及物体识别，确定兴趣点及物体形状。
图4所示为根据本发明实施方式的物体图像测量流程图。将物体形状按矩形分n等分，每等分中选取一个图像兴趣点，计算出兴趣点在整幅图像中的方位；确定测量方向，舵机向测量方向转动，按需水平方向旋转一定角度(带动摄像头和激光发射器一起转动)，然后垂直方向旋转另一角度(带动摄像头和激光发射器一起转动)激光发射器发射光束；拍摄测量方向周边场景；图像处理，识别图像中激光束照射物体反射回来形成的最亮点，然后计算出垂直轴方向上从最亮落点到图像中心的像素的个数；计算量测点离障碍物的距离。
该流程图通过如图3的图像识别模块读取图像进行数字图像处理，包括：识别出物体形状信息；测量障碍物距离模块根据障碍物形状找出要测量的兴趣点，然后测量装置测量点与障碍物各兴趣点的距离，根据测试点离障碍物表面各兴趣点的距离求出物体离障碍物的安全距离，测量至障碍物某兴趣点的距离的过程是这样的：舵机水平、垂直各转动某角度(带动摄像头和激光发射器一起转动)，从而控制激光发射器对准测试兴趣点，激光发射器发射光束，发射的光束照在要检测的兴趣点上，拍摄兴趣点周边场景，图像处理，识别图像中激光束照射物体反射回来形成的最亮点，然后计算出垂直轴方向上从最亮落点到图像中心的像素的个数，就能计算出至障碍物该兴趣点的距离。其中，激光发射器与摄像头的光轴完全水平平行，均固定在舵机上。
本发明可以有很多应用场景，比方说，电动车门开关控制器，使用本发明就能准确判断四周的障碍物，进而可以避免在开门过程中碰撞到其他物体；可以识别出车内有没有人和有没有物体挡住关门的路线，进而避免在关门过程中夹到人或物体。这样，就能解决车门打开/关闭过程的安全隐患，大大提高用车的安全性和舒适性。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其特征在于，包括：
S100，通过摄像装置对周边设定范围内进行拍摄，对拍摄的图像进行物体形状识别，根据物体形状计算物体表面若干兴趣点；
S200，对物体的所述兴趣点进行测距，得到检测目标与周边物体不同方位的距离以及与周边物体的最小距离；
S300，将所述最小距离与预设的安全距离进行对比，根据对比结果，向一个或多个控制器下发对应的控制指令或者传送物体形状、距离等测量结果。
2.根据权利要求1所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其特征在于，所述S100包括：通过摄像装置拍摄正前方设定范围，得到拍摄图像，对拍摄图像依次进行平滑处理、二值化处理、提取和保存兴趣点、边缘检测、子图分割及物体识别，确定兴趣点及物体形状。
3.根据权利要求1所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其特征在于，所述S200包括：
S210，将物体形状按矩形划分为若干等分，每等分中选取一个图像兴趣点，计算出兴趣点在整幅图像中的位置；
S220，通过兴趣点确定测量方向，通过激光发射装置发射光束，并通过摄像装置拍摄带有激光反射点的图像；
S230，对带有激光反射点的图像进行识别，获取反射点亮度值最大图像，计算垂直轴方向上从最亮落点到图像中心的像素的个数；
S240，计算量测点离障碍物的距离。
4.根据权利要求3所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其特征在于，所述S220包括：所述激光发射装置的中心点与所述摄像装置的中心点保持水平平行。
5.根据权利要求3所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量方法，其特征在于，该方法还包括：
调整摄像装置及激光发射装置重复测量离障碍物表面不同点的距离，得到这些点的距离结果，根据距离结果计算离障碍物的立体距离，并确定测量目标离障碍物的最小距离。
6.一种基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，用于执行权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，该装置包括主控制装置、舵机装置、摄像装置、图像获取装置、图像处理装置、存储装置、输入处理装置及激光发射装置；所述主控制装置依次连接所述舵机装置、所述摄像装置、所述图像获取装置、所述图像处理装置、所述存储装置、所述输入处理装置及所述激光发射装置，用于根据所述输入处理装置动态调整所述摄像装置及所述激光发射装置的朝向；所述舵机装置上分别设置有所述摄像装置及所述激光发射装置；所述图像处理装置用于对拍摄的图像进行物体形状识别，根据物体形状计算物体表面若干兴趣点；所述存储装置用于存储数据；所述图像获取装置用于采集所述摄像装置所拍摄图像；所述主控制装置以指令形式执行所述S100～S300。
7.根据权利要求6所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，其特征在于，所述舵机装置还包括：
根据指令转动舵机装置的角度以完成所述摄像装置及所述激光发射装置的中心点的水平平行。
8.根据权利要求6所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，其特征在于，该装置还包括无线网络接口及有线网络接口，所述无线网络接口及有线网络接口用于将物体形状和测距结果通过对应通信接口发送至控制器。
9.根据权利要求8所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，其特征在于，所述控制器可被配置为车载控制器，用于对车门打开、关闭进行避障及报警提示。
10.根据权利要求8所述的基于摄像装置的物体识别及间距测量装置，其特征在于，所述控制器可被配置为物体移动控制器，用于控制物体移动过程中实现避障措施和优化移动路线。
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