CN112415750A - 亮度标定方法、装置和车辆 - Google Patents

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CN112415750A CN202011320954.2A CN202011320954A CN112415750A CN 112415750 A CN112415750 A CN 112415750A CN 202011320954 A CN202011320954 A CN 202011320954A CN 112415750 A CN112415750 A CN 112415750A
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周政昊
王仪佺
刘兵
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Abstract

本申请公开了一种亮度标定方法、装置及车辆，包括：获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像；获取投射图像周围环境的环境亮度；计算第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度；根据背景亮度和图案亮度计算第一拍摄图像的第一亮度差值；当第一亮度差值介于预定范围时，根据图案亮度和环境亮度确定标定关系。利用本申请无需进行肉眼观测即可实现亮度的自动化标定，不仅能够取消人工评价和标定环节，降低人工成本，还可建立可量化的亮度评价标准，解决不同标定人员不同评价标准的问题，同时还可避免肉眼观测带来的问题，能够大大增加标定数据量，提高标定精度，减小后续动态走行验证阶段需要修正的工作量，节省标定时间，提高标定效率。

Description

亮度标定方法、装置和车辆
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，具体涉及一种亮度标定方法、装置和车辆。
背景技术
抬头显示仪(Heads Up Display，简称HUD)在装车量产前需要进行亮度标度。现有的标定方法为：将车辆置于晴天天气的空旷场地，从早上7点到晚上7点，随着时间推移和太阳角度变化，每隔一个时间段(例如，10-15min)，标定人员在车上实时评价HUD的视认清晰度，根据个人视觉判断HUD亮度在当前是否合适，如果不合适，将HUD调节至最适合的亮度，并手动记录当前光线传感器的值以及对应亮度值，然后将数据上传至HUD控制器，即可完成标定。发明人在实现本申请的过程中发现，上述亮度标定方法将人眼观测作为评定依据，由于肉眼易疲劳且观测偏差较大，容易造成标定精度不足，而且完全依靠标定人员的主观感受进行评价，由于不同标定人员对HUD的主观感受不一致，导致标定结果偏差较大。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种亮度标定方法、装置和车辆，以解决上述技术问题。
本申请提出一种亮度标定方法，包括：获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像；获取所述投射图像周围环境的环境亮度；计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度；根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第一拍摄图像的第一亮度差值；当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度确定标定关系。
可选地，获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像，之前还包括确定预定范围，其包括：选择投射场景；抬头显示仪在投射场景中投射图像；对所述投射场景中的投射图像进行多次评价，得到多个第一评价结果；根据多个第一评价结果逐一将所述投射图像调整至最合适亮度；获取每次调整后的投射图像的第二拍摄图像；计算每个第二拍摄图像的第二亮度差值；确定第二亮度差值中的亮度最大值和亮度最小值；根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围。
可选地，根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围包括：获取投射场景的场景亮度；根据亮度最大值、亮度最小值和场景亮度，分别调整投射图像的图案亮度；分别对调整后的投射图像的图案亮度进行评价，得到第二评价结果和第三评价结果；分别根据第二评价结果和第三评价结果确定是否需要调整投射图像的图案亮度；若均不需要，则根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围。
可选地，获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像包括：选择标定场地；抬头显示仪在所述标定场地内进行投射；对抬头显示仪的投射图像进行拍摄，得到第一拍摄图像。
可选地，计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度包括：选取所述第一拍摄图像中的图像区域，作为待处理图像；对所述待处理图像去噪和灰度化处理，得到灰度图像；将所述灰度图像的图案与背景分离，分别计算图案和背景的灰度值；将图案的灰度值作为图案亮度，将背景的灰度值作为背景亮度。
可选地，当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度得到标定关系包括：当第一亮度差值介于预定范围时，保存图案亮度和环境亮度；将所述图案亮度和环境亮度与之前保存的图案亮度和环境亮度进行拟合，得到线性曲线；根据线性曲线得到标定函数，将标定函数确定为标定关系。
可选地，还包括：当第一亮度差值大于预定范围的上限值时，减小抬头显示仪所投射图像的图案亮度；当第一亮度差值小于预定范围的下限值时，增加抬头显示仪所投射图像的图案亮度；重新获取减小或者增加图案亮度后的第三拍摄图像；重新获取减小或者增加图案亮度后的投射图像周围环境的环境亮度；计算所述第三拍摄图像的背景亮度和图案亮度；根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第三拍摄图像的第一亮度差值。
可选地，当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度确定标定关系之后，还包括：将标定关系上传至抬头显示仪。
本申请还提供一种亮度标定装置，其包括：摄像头，处理器和光线传感器；所述摄像头，用于获取具有抬头显示仪投射内容的第一拍摄图像；所述光线传感器，用于获取所述第一拍摄图像所在周围环境的环境亮度；所述处理器，用于计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度；根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第一拍摄图像的第一亮度差值；当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度确定标定关系。
本申请还提供一种车辆，其包括车体和如上所述的亮度标定装置，摄像头设置于车体内部驾驶位置人眼观测处。
本申请提供的亮度标定方法、装置和车辆通过获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像，计算第一拍摄图像的第一亮度差值，当第一亮度差值介于预定范围时，利用图案亮度和环境亮度确定标定关系，无需进行肉眼观测即可实现亮度的自动化标定，不仅能够取消人工评价和标定环节，降低人工成本，还可建立可量化的亮度评价标准，解决不同标定人员不同评价标准的问题，同时还可避免肉眼观测带来的问题，能够大大增加标定数据量，提高标定精度，减小后续动态走行验证阶段需要修正的工作量，节省标定时间，提高标定效率。
附图说明
图1是本申请的亮度标定方法的流程图。
图2是S010的流程图。
图3是S018的流程图。
图4是S100的流程图。
图5是S300的流程图。
图6是S500的流程图。
图7是本申请的亮度标定装置的结构图。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例，对本申请的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1示出了本申请的亮度标定方法的流程图。如图1所示，本申请提供的亮度标定方法，可应用于抬头显示仪的亮度标定，其包括：
S100，获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像；
抬头显示仪将待显示的内容投射在驾驶员前方，形成投射图像。可对该投射图像进行拍照，获取第一拍摄图像。
第一拍摄图像的获取频率，可以为实时获取，也可间隔一定时间获取，相邻两次获取时间的间隔可以相同，也可不同。
S200，获取所述投射图像所在周围环境的环境亮度；
该环境亮度为拍摄第一拍摄图像时，周围环境的亮度，其可由光线传感器获取。
S300，计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度；
可采用计算机等设备对第一拍摄图像进行处理，获得第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度。
其中，图案亮度可为抬头显示仪的投射图像的亮度，其包含投射图像中文字和图形等的亮度。
S400，根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第一拍摄图像的第一亮度差值；
在本实施例中，第一亮度差值可等于图案亮度减去背景亮度。文中的“亮度”可以理解为色彩的明亮程度。
S500，当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度确定标定关系。
可将所有符合要求的图案亮度和环境亮度置于同一坐标系内进行拟合，得到拟合曲线，求得拟合曲线的标定函数，将标定函数确定为标定关系。当具有一组图案亮度和环境亮度时，标定关系可能有多种，随着数据增多，标定关系越准确。
在后续使用时，通过检测环境亮度，可直接根据标定关系，计算并输出抬头显示仪的图案亮度，即抬头显示仪的投射亮度。
本申请提供的亮度标定方法通过获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像，计算第一拍摄图像的第一亮度差值，当第一亮度差值介于预定范围时，利用图案亮度和环境亮度确定标定关系，无需进行肉眼观测即可实现亮度的自动化标定，不仅能够取消人工评价和标定环节，降低人工成本，还可建立可量化的亮度评价标准，解决不同标定人员不同评价标准的问题，同时还可避免肉眼观测带来的问题，能够大大增加标定数据量，提高标定精度，减小后续动态走行验证阶段需要修正的工作量，节省标定时间，提高标定效率。
进一步地，S100，获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像，之前还包括：S010，确定预定范围，如图2所示，其包括：
S011，选择投射场景；
可采用视觉场景仿真系统，模拟投射场景，例如水泥路面、泥地路面、隧道等。可根据不同场景在车辆实际驾驶情况下出现的频率设定不同投射场景的数量。
S012，抬头显示仪在投射场景中投射图像；
其中，投射场景作为投射图像的背景。
S013，对投射场景中的投射图像进行多次评价，得到多个第一评价结果；
在本申请的一个具体实施例中，对投射图像的图案亮度可采用人工标定，采用多人标定，可最大程度地减少标定过程中产生的偶然误差。
也可根据本申请的发明构思采用人工智能的方式对投射场景中的投射图像进行评价。例如，设计评价模型，通过摄像头等设备拍摄投射图像在投射场景中的第四拍摄图像，评价模型基于对比度对第四拍摄图像的图案亮度和背景亮度进行智能标定，获得第一评价结果。
S014，根据多个第一评价结果逐一将所述投射图像调整至最合适亮度；
在本申请的一个具体实施例中，采用人眼进行观测时，可基于标定人员的主观舒适性及视认清晰度进行评价和调整，目的是为了建立符合大多数人员视觉习惯的预定范围数据，为自动化评价提供依据。其中，最合适亮度是标定人员认为的最合适的亮度。
当采用评价模型评价时，评价模型可直接将给出亮度调整量，根据亮度调整量可直接将投射图像的图案亮度调整至最合适亮度。
S015，获取每次调整后的投射图像的第二拍摄图像；
对投射场景内每次调整至最合适亮度的投射图像进行拍摄，获取第二拍摄图像。
S016，计算每个第二拍摄图像的第二亮度差值；
先获取每个第二拍摄图像的图案亮度和背景亮度，然后将图案亮度和背景亮度作差，计算得到第二亮度差值。
S017，确定第二亮度差值中的亮度最大值和亮度最小值；
S018，根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围。
其中，亮度最大值为预定范围的上限值，亮度最小值为预定范围的下限值。
通过多次评价和调整投射图像，然后拍摄调整至最合适亮度的投射图像得到多个第二拍摄图像，通过多个第二拍摄图像的确定预定范围，不仅可使预定范围符合大多数人的视觉习惯，还可提高预定范围确定的精确度。
在一个具体实施例中，如图3所示，S018，根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围包括：
S0181，获取投射场景的场景亮度；
在本实施例中，场景亮度可通过视觉场景仿真系统直接读取。
S0182，根据亮度最大值、亮度最小值和场景亮度，分别调整投射图像的图案亮度；
在一个具体实施例中，图案亮度等于场景亮度和亮度最大值或者亮度最小值之和，其中场景亮度等于背景亮度。
S0183，分别对调整后的投射图像的图案亮度进行评价，得到第二评价结果和第三评价结果；
S0184，分别根据第二评价结果和第三评价结果确定是否需要调整投射图像的图案亮度；
S0185，若均不需要，则根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围。
若其中一个需要调整，则说明按照亮度最大值或者亮度最小值调整后的投射图像的图案亮度不符合要求，则不能根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围。
利用亮度最大值和亮度最小值对图案亮度调整后再进行评价，然后根据评价结果再确定是否作为预定范围，可进一步地保证预定范围确定的精确度。
可选地，如图4所示，S100，获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像包括：
S110，选择标定场地；
在本实施例中，标定场地一般选择空旷场地。
S120，抬头显示仪在所述标定场地内进行投射；
开启抬头显示仪，将投射图像投射在标定场地内，标定场地作为投射图像的背景。
S130，对抬头显示仪的投射图像进行拍摄，得到第一拍摄图像。
摄像头安装于驾驶位置人眼观测处，以尽可能地以驾驶员的视角获取拍摄图像，保证亮度标定的精确度。
进一步地，如图5所示，S300，计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度包括：
S310，选取所述第一拍摄图像中的图像区域，作为待处理图像；
其中，图像区域中可以只显示有抬头显示仪的投射图像。
S320，对所述待处理图像去噪和灰度化处理，得到灰度图像；
在一个具体实施例中，对待处理图像依次进行去噪和灰度化处理。
S330，将所述灰度图像的图案与背景分离，分别计算图案和背景的灰度值；
S340，将图案的灰度值作为图案亮度，将背景的灰度值作为背景亮度。
通过将第一拍摄图像处理成灰度图像后，将图案和背景分离后再分别计算各自的灰度值，并将灰度值作为亮度值，可提高图案亮度和背景亮度的获取准确度，从而提高第一亮度差值的计算准确率。
进一步地，如图6所示，S500，当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度得到标定关系包括：
S510，当第一亮度差值介于预定范围时，保存图案亮度和环境亮度；
通过自动保存图案亮度和环境亮度，可基本消除观测、判断和录入的延迟时间，可对光线突变场景(例如进出隧道)进行准确标定。
S520，将所述图案亮度和环境亮度与之前的图案亮度和环境亮度进行拟合，得到线性曲线；
将所有符合条件的图案亮度和环境亮度拟合为线性曲线。
S530，根据线性曲线得到标定函数，将标定函数确定为标定关系。
标定函数可以分段求取，以便更好地获取标定函数，得到的标定函数为分段函数。
将所有的符合条件的数据进行线性拟合，可提高标定函数的准确性，从而提高标定关系的精确度，减小后续调整工作。
在一个具体实施例中，亮度标定方法还包括：
当第一亮度差值大于预定范围的上限值时，减小抬头显示仪所投射内容的图案亮度；当第一亮度差值小于预定范围的下限值时，增加抬头显示仪所投射内容的图案亮度；
获取减小或者增加图案亮度后的第三拍摄图像；获取减小或者增加图案亮度后的投射图像周围环境的环境亮度；计算所述第三拍摄图像的背景亮度和图案亮度；根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第三拍摄图像的第一亮度差值。
即，当第一亮度差值不介于预定范围内时，需要在每次调整图案亮度后，重复步骤S100-S400，直至第一亮度差值介于预定范围，以尽可能地扩大数据量，提高标定的准确性。
进一步地，S500，当所述亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度得到标定关系之后，还包括：将标定关系上传至抬头显示仪。
抬头显示仪具有控制器，将标定关系上传至控制器，控制器可根据标定关系，基于环境亮度对抬头显示仪的图案亮度进行调整，从而控制抬头显示仪的投射亮度。
基于同一发明构思，本申请还提供一种亮度标定装置，如图7所示，其包括：摄像头1，处理器2和光线传感器3；
所述摄像头1，用于获取具有抬头显示仪投射内容的第一拍摄图像；
所述光线传感器3，用于获取所述第一拍摄图像所在周围环境的环境亮度；
所述处理器2，用于计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度；根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第一拍摄图像的第一亮度差值；当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度确定标定关系。
本申请提供的亮度标定装置通过获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像，计算第一拍摄图像的第一亮度差值，当第一亮度差值介于预定范围时，利用图案亮度和环境亮度确定标定关系，无需进行肉眼观测即可实现亮度的自动化标定，不仅能够取消人工评价和标定环节，降低人工成本，还可建立可量化的亮度评价标准，解决不同标定人员不同评价标准的问题，同时还可避免肉眼观测带来的问题，能够大大增加标定数据量，提高标定精度，减小后续动态走行验证阶段需要修正的工作量，节省标定时间，提高标定效率。
本申请还提供一种车辆，其包括车体和如上所述的亮度标定装置，摄像头设置于车体内部驾驶位置人眼观测处，以使摄像头位于驾驶员的观测角度。
本申请提供的车辆通过获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像，计算第一拍摄图像的第一亮度差值，当第一亮度差值介于预定范围时，利用图案亮度和环境亮度确定标定关系，无需进行肉眼观测即可实现亮度的自动化标定，不仅能够取消人工评价和标定环节，降低人工成本，还可建立可量化的亮度评价标准，解决不同标定人员不同评价标准的问题，同时还可避免肉眼观测带来的问题，能够大大增加标定数据量，提高标定精度，减小后续动态走行验证阶段需要修正的工作量，节省标定时间，提高标定效率。
以上，结合具体实施例对本申请的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本申请的思想。本领域技术人员在本申请具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种亮度标定方法，其特征在于，包括：
获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像；
获取所述投射图像周围环境的环境亮度；
计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度；
根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第一拍摄图像的第一亮度差值；
当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度确定标定关系。
2.如权利要求1所述的亮度标定方法，其特征在于，获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像，之前还包括确定预定范围，其包括：
选择投射场景；
抬头显示仪在投射场景中投射图像；
对所述投射场景中的投射图像进行多次评价，得到多个第一评价结果；
根据多个第一评价结果逐一将所述投射图像调整至最合适亮度；
获取每次调整后的投射图像的第二拍摄图像；
计算每个第二拍摄图像的第二亮度差值；
确定第二亮度差值中的亮度最大值和亮度最小值；
根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围。
3.如权利要求2所述的亮度标定方法，其特征在于，根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围包括：
获取投射场景的场景亮度；
根据亮度最大值、亮度最小值和场景亮度，分别调整投射图像的图案亮度；
分别对调整后的投射图像的图案亮度进行评价，得到第二评价结果和第三评价结果；
分别根据第二评价结果和第三评价结果确定是否需要调整投射图像的图案亮度；
若均不需要，则根据亮度最大值和亮度最小值得到预定范围。
4.如权利要求1所述的亮度标定方法，其特征在于，获取抬头显示仪投射图像的第一拍摄图像包括：
选择标定场地；
抬头显示仪在所述标定场地内进行投射；
对抬头显示仪的投射图像进行拍摄，得到第一拍摄图像。
5.如权利要求1所述的亮度标定方法，其特征在于，计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度包括：
选取所述第一拍摄图像中的图像区域，作为待处理图像；
对所述待处理图像去噪和灰度化处理，得到灰度图像；
将所述灰度图像的图案与背景分离，分别计算图案和背景的灰度值；
将图案的灰度值作为图案亮度，将背景的灰度值作为背景亮度。
6.如权利要求1所述的亮度标定方法，其特征在于，当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度得到标定关系包括：
当第一亮度差值介于预定范围时，保存图案亮度和环境亮度；
将所述图案亮度和环境亮度与之前保存的图案亮度和环境亮度进行拟合，得到线性曲线；
根据线性曲线得到标定函数，将标定函数确定为标定关系。
7.如权利要求1所述的亮度标定方法，其特征在于，还包括：
当第一亮度差值大于预定范围的上限值时，减小抬头显示仪所投射图像的图案亮度；
当第一亮度差值小于预定范围的下限值时，增加抬头显示仪所投射图像的图案亮度；
重新获取减小或者增加图案亮度后的第三拍摄图像；
重新获取减小或者增加图案亮度后的投射图像周围环境的环境亮度；
计算所述第三拍摄图像的背景亮度和图案亮度；
根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第三拍摄图像的第一亮度差值。
8.如权利要求1-7任一所述的亮度标定方法，其特征在于，当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度确定标定关系之后，还包括：将标定关系上传至抬头显示仪。
9.一种亮度标定装置，其特征在于，包括：摄像头，处理器和光线传感器；
所述摄像头，用于获取具有抬头显示仪投射内容的第一拍摄图像；
所述光线传感器，用于获取所述第一拍摄图像所在周围环境的环境亮度；
所述处理器，用于计算所述第一拍摄图像的背景亮度和图案亮度；根据所述背景亮度和图案亮度计算所述第一拍摄图像的第一亮度差值；当所述第一亮度差值介于预定范围时，根据所述图案亮度和环境亮度确定标定关系。
10.一种车辆，其特征在于，包括车体和如权利要求9所述的亮度标定装置，摄像头设置于车体内部驾驶位置人眼观测处。
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