CN112880642A - 测距系统和测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测距系统和测距方法，图像采集模块用于采集包含目标对象的目标图像；获取模块用于获取目标参数；高度确定模块用于基于目标参数，确定目标对象对应的成像高度；距离确定模块用于基于预设高度值、焦距值和成像高度，确定目标对象与图像采集模块之间的距离。该系统中，获取模块获取的目标参数中，包括图像采集模块相关联的预设高度值和图像采集模块的焦距值，高度确定模块基于这些目标参数就可以确定目标对象对应的成像高度，进而通过距离确定模块确定目标对象与图像采集模块之间的距离，不需要依赖对图像采集模块的外参标定，因而可以避免图像采集模块抖动对距离测量的影响，从而可以提高距离测量的准确性和测距误差的稳定性。

Description

测距系统和测距方法

技术领域

本发明涉及智能驾驶技术领域，尤其是涉及一种测距系统和测距方法。

背景技术

近年来，智能驾驶、无人驾驶等技术的不断成熟，视觉传感器的使用频率很高，视觉测距的场所也越来越多。单目视觉测距以其成本低、结构简单、运行快、便于标定和识别等优点而被广泛使用。相关技术中，单目视觉测距的技术方案主要是采用对单目相机内参及外参进行标定的方式，来测量道路目标与自车之间的距离，该方式中，由于需要依赖外参标定，而外参会随着相机运动发生改变，在车辆行驶过程中由于道路不平及发动机的震动，会引起相机抖动，使得图像中目标像素位置会产生偏移，导致所测量的自车与道路目标之间的距离的准确性较差，并且，由于远距单位像素对应的实际距离更大，从而使得误差随着道路目标与自车的距离增加而增加，导致测距误差的稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测距系统和测距方法，以提高距离测量的准确性和测距误差的稳定性。

本发明提供的一种测距系统，包括：图像采集模块、获取模块、高度确定模块和距离确定模块；其中，所述获取模块分别与所述图像采集模块和所述高度确定模块连接；所述高度确定模块与所述距离确定模块连接；所述图像采集模块用于采集包含目标对象的目标图像；所述获取模块用于获取目标参数；其中，所述目标参数包括：与所述图像采集模块相关联的预设高度值，以及所述图像采集模块的焦距值；所述高度确定模块用于基于所述目标参数，确定所述目标对象对应的成像高度；所述距离确定模块用于基于所述预设高度值、所述焦距值和所述成像高度，确定所述目标对象与所述图像采集模块之间的距离。

进一步的，所述目标参数还包括：目标图像中的道路消失点的坐标，目标对象的检测框的指定角点坐标，以及在所述目标图像中标定的与所述预设高度值对应的坐标。

进一步的，所述获取模块包括焦距获取单元；所述焦距获取单元与所述高度确定模块连接；所述焦距获取单元用于获取所述图像采集模块的焦距值，将所述焦距值发送至所述高度确定模块。

进一步的，所述获取模块还包括消失点获取单元；所述消失点获取单元与所述高度确定模块连接；所述消失点获取单元用于获取所述道路消失点的坐标，将所述道路消失点的坐标发送至所述高度确定模块。

进一步的，所述获取模块还包括检测框获取单元；所述检测框获取单元与所述高度确定模块连接；所述检测框获取单元用于获取所述目标对象对应的检测框，以及所述检测框的至少一个角点坐标，将所述检测框和所述至少一个角点坐标发送至所述高度确定模块。

进一步的，所述预设高度值对应的坐标包括：所述预设高度值对应的第一直线与所述目标图像中的第一坐标轴的第一交点的坐标，以及，所述第一直线的垂直投影线与所述第一坐标轴的第二交点的坐标，其中，所述第一直线和所述垂直投影线均与第二坐标轴平行。

进一步的，所述高度确定模块用于：基于所述道路消失点的坐标和所述检测框的指定角点坐标，确定第二直线；其中，所述指定角点包括所述检测框的左下角点或右下角点；确定所述第二直线和所述垂直投影线的第三交点，以及所述第三交点的坐标；基于所述第三交点，确定包含所述第三交点的第三直线；其中，所述第三直线与所述第一直线垂直；确定所述第三直线和所述第一直线的第四交点，以及所述第四交点的坐标；基于所述道路消失点和所述第四交点，确定第四直线，以及，所述第四直线与所述检测框的第五交点；基于所述指定角点坐标，确定所述第五交点的坐标；基于所述第五交点的坐标和所述指定角点的坐标，确定所述指定角点和所述第五交点之间的距离，将所述距离确定为所述目标对象对应的成像高度。

进一步的，所述预设高度值为所述图像采集模块的安装高度。

进一步的，所述图像采集模块设置在当前对象中；所述距离确定模块还用于：将所述目标对象与所述图像采集模块之间的距离，确定为所述目标对象与所述当前对象之间的距离。

本发明提供的一种测距方法，所述方法包括：图像采集模块采集包含目标对象的目标图像；获取模块获取目标参数；其中，所述目标参数包括：与所述图像采集模块相关联的预设高度值，所述图像采集模块的焦距值；高度确定模块基于所述目标参数，确定所述目标对象对应的成像高度；距离确定模块基于所述预设高度值、所述焦距值和所述成像高度，确定所述目标对象与所述图像采集模块之间的距离。

本发明提供的一种测距系统和测距方法，系统包括：图像采集模块、获取模块、高度确定模块和距离确定模块；其中，获取模块分别与图像采集模块和高度确定模块连接；高度确定模块与距离确定模块连接；图像采集模块用于采集包含目标对象的目标图像；获取模块用于获取目标参数；其中，目标参数包括：与图像采集模块相关联的预设高度值，图像采集模块的焦距值；高度确定模块用于基于目标参数，确定目标对象对应的成像高度；距离确定模块用于基于预设高度值、焦距值和成像高度，确定目标对象与图像采集模块之间的距离。该系统中，获取模块获取的目标参数中，包括图像采集模块相关联的预设高度值和图像采集模块的焦距值，高度确定模块基于这些目标参数就可以确定目标对象对应的成像高度，进而通过距离确定模块确定目标对象与图像采集模块之间的距离，不需要依赖对图像采集模块的外参标定，因而可以避免图像采集模块抖动对距离测量的影响，从而可以提高距离测量的准确性和测距误差的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种测距系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种尺寸估计示意图；

图3为本发明实施例提供的一种标定示意图；

图4为本发明实施例提供的一种测距原理示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种测距系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种测距方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。

目前，近年来，智能驾驶、无人驾驶等技术不断成熟，作为智能汽车安全辅助系统的关键技术之一，前方车辆检测和距离测量技术也得到了进一步发展，相关技术中，可以通过机器视觉测距的方式来测量自车与前方车辆的距离，机器视觉测距通过对摄像头采集的图像进行分析，定位车辆在图像中的位置，经过测距模型计算出实际距离，由于设备简单，应用前景比较广阔，机器视觉测距的场所也越来越多，机器视觉测距所采用的视觉传感器的使用频率也越来越高，在机器视觉测距的多种测量方式中，单目视觉测距系统结构简单、成本低，计算机只需要处理单幅图像，不需要进行复杂的图像匹配，相对于其他基于视觉的测距系统，在同一时间内减少了系统工作量，提高了数据处理效率，并且，单目视觉测距还具有运行快、便于标定和识别等优点，因此得到了广大相关人员的使用。

目前单目测距的技术方案主要是基于单目相机内参及外参的标定对道路目标进行测距，如天津工业大学提出的《一种基于单目视觉的前方车辆测距方法》(公开号为CN102661733A)，其结合左右车道线，采用三线标定法实时得到相机的俯仰角度，通过线性插值的方法得到目标车辆及本车的距离，该方法对相机标定精度要求较高；内蒙古农业大学提出的《一种单目视觉测距方法》(公开号为CN109489620A)，其基于小孔成像原理利用相似三角形得到目标与自车的初始距离，之后通过标定获取的误差补偿的公式得到目标车与自车的距离，同样对相机标定精度要求较高。西北工业大学提出的《一种基于单目视觉的目标测距方法》(公开号为CN111982072A)，其在相机内外参完成标定的基础上，根据目标在像素坐标系中的坐标值，基于小孔成像得到目标在相机坐标系下的坐标值，之后根据勾股定理计算出目标距离，对相机标定的精度和准确度要求较高；长安大学提出了一种《基于单目测距的汽车安全辅助驾驶系统”技术》(公开号为CN201120105844)，该系统结合GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)定位模块，通过车辆前方的摄像头采集图像，通过采集的图像识别出车辆目标，得到前方车辆的距离信息，测量目标是前方目标车辆，但没有给出具体的测距原理；长安大学提出了《一种基于CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)单目测距的驾驶考试系统》(公开号为CN201510482019)，通过采集道路多种标识物，并对标识物进行预处理，单目测距则采用三角测量的测距方法，但这种方法对前期标定的准确度要求较高。

由上述可知，当前单目视觉测距的技术方案主要是基于相机的内参及外参的标定对道路目标进行测距，这类技术方案通常存在以下缺点：首先，在对单目相机进行内外参标定时存在标定误差；其次，在车辆行驶过程中，由于道路不平及发动机的震动引起相机抖动导致目标的偏移；如果通过实时计算相机外参以克服车辆在运动过程中相机可能会改变的外参，通常会出现获取的相机外参的精度不高而且算法也较为复杂的问题；另外，由于相机抖动时，图像中的目标像素位置会发生变化，而远距离情况下，单位像素对应的实际距离更大，一般100m以外，一个像素波动就会带来20m的测距波动，因此视觉测距的误差也随着道路目标与自车的距离增加而增加，导致远距离测距误差较大，测距误差的稳定性较差。

基于此，本发明实施例提供了一种测距系统和测距方法，该技术可以应用于在智能驾驶或无人驾驶等场景时，需要测量当前车辆与前方车辆的距离的应用中。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种测距系统进行详细介绍；如图1所示，该系统包括：图像采集模块100、获取模块101、高度确定模块102和距离确定模块103；其中，获取模块101分别与图像采集模块100和高度确定模块102连接；高度确定模块102与距离确定模块103连接；图像采集模块100用于采集包含目标对象的目标图像；获取模块101用于获取目标参数；其中，目标参数包括：与图像采集模块100相关联的预设高度值，以及图像采集模块100的焦距值；高度确定模块102用于基于目标参数，确定目标对象对应的成像高度；距离确定模块103用于基于预设高度值、焦距值和成像高度，确定目标对象与图像采集模块100之间的距离。

上述图像采集模块100可以是相机或摄像机等，该图像采集模块100可以设置在当前车辆中，通过该图像采集模块100可以拍摄当前车辆前方的图像，所拍摄的图像中可以包括当前车辆前方的对象，如前方车辆等；上述与图像采集模块100相关联的预设高度值可以是图像采集模块100本身的安装高度，也可以是高于或低于该图像采集模块100安装高度的一已知高度等；上述图像采集模块100的焦距值可以理解为相机或摄像机的焦距；上述高度确定模块102也可以称为高度估计模块，该高度确定模块102可以用于确定目标对象在预设高度值以下部分的成像高度，比如，如果该预设高度值是图像采集模块100本身的安装高度，且该图像采集模块100为相机，则该高度确定模块102可以用于确认目标对象在相机高度以下部分的成像高度；上述距离确定模块103可以用于确定目标对象与图像采集模块100之间的实际距离，比如，以图像采集模块100是相机，预设高度值是相机的安装高度，目标对象是前方车辆为例，则距离确定模块103可以基于相机小孔成像模型，结合相机高度、成像高度及相机焦距，利用相似三角形原理，求解目标对象距相机的水平距离。

本发明提供的一种测距系统，包括：图像采集模块、获取模块、高度确定模块和距离确定模块；其中，获取模块分别与图像采集模块和高度确定模块连接；高度确定模块与距离确定模块连接；图像采集模块用于采集包含目标对象的目标图像；获取模块用于获取目标参数；其中，目标参数包括：与图像采集模块相关联的预设高度值，图像采集模块的焦距值；高度确定模块用于基于目标参数，确定目标对象对应的成像高度；距离确定模块用于基于预设高度值、焦距值和成像高度，确定目标对象与图像采集模块之间的距离。该系统中，获取模块获取的目标参数中，包括图像采集模块相关联的预设高度值和图像采集模块的焦距值，高度确定模块基于这些目标参数就可以确定目标对象对应的成像高度，进而通过距离确定模块确定目标对象与图像采集模块之间的距离，不需要依赖对图像采集模块的外参标定，因而可以避免图像采集模块抖动对距离测量的影响，从而可以提高距离测量的准确性和测距误差的稳定性。

进一步的，目标参数还包括：目标图像中的道路消失点的坐标，目标对象的检测框的指定角点坐标，以及在目标图像中标定的与预设高度值对应的坐标。

在实时道路监控、智能行走机器人或自动驾驶汽车等计算机视觉系统面临的一个重要问题就是前方可行走道路的边界，而道路消失点可以帮助计算机推断道路边界，根据透视原理，两条平行直线相交于无穷远的一点，这一点就是投影到图像平面上的消失点，该消失点除了可以是道路消失点，还可以是道路中其他障碍物的消失点，如车道线、路边沿等。上述目标对象的检测框可以是包含目标对象区域的方形框等，该检测框可以是二维检测框，或者是三维检测框，或者也可以是其他可在图像坐标系表征目标对象高度的参量等；以检测框为方形的二维检测框为例，上述指定角点坐标可以是方形的二维检测框的左下角角点坐标或右下角角点坐标等；假设目标图像的图像坐标系中横向向右为x轴正方向，纵向向下为y轴正方向，则上述在目标图像中标定的与预设高度值对应的坐标通常包括，在目标图像的图像坐标系中标定的预设高度值所对应的水平线与y轴的交点坐标，以及该水平线在地面的垂直投影线与y轴的交点坐标，其中，该水平线和垂直投影线与x轴平行。

进一步的，获取模块101包括焦距获取单元；焦距获取单元与高度确定模块102连接；焦距获取单元用于获取图像采集模块100的焦距值，将焦距值发送至高度确定模块102。

为方便说明，以上述图像采集模块100是相机为例，则相机的焦距值可以从该相机的出厂参数中获取，也可以对相机进行内参标定，以获取该相机的内参，进而得到该相机的焦距值，具体可参考相关技术中对相机进行内参标定的方法，在此不再赘述；在实际实现时，可以通过焦距获取单元获取相机的焦距值，再将获取到的焦距值发送至所连接的高度确定模块102中。

进一步的，获取模块101还包括消失点获取单元；消失点获取单元与高度确定模块102连接；消失点获取单元用于获取道路消失点的坐标，将道路消失点的坐标发送至高度确定模块102。

上述消失点获取单元也可以称为道路消失点估计单元，可以基于车道线检测算法或其他参照物检测算法估计上述道路消失点，具体可参考相关技术中获取道路消失点的方法，在此不再赘述。在实际实现时，可以通过消失点获取单元获取道路消失点及对应的坐标，并将该消失点的坐标发送至所连接的高度确定模块102。

进一步的，获取模块101还包括检测框获取单元；检测框获取单元与高度确定模块102连接；检测框获取单元用于获取目标对象对应的检测框，以及检测框的至少一个角点坐标，将检测框和至少一个角点坐标发送至高度确定模块102。

通常检测框获取单元在获取目标对象对应的检测框时，也会同时获取该检测框的角点坐标，该角点坐标的数量可以包括多个，比如，如果该检测框为长方形的二维检测框，则该检测框的角点坐标可以包括长方形四个角分别对应的四个角点坐标。具体可参考相关技术中获取检测框及对应的角点坐标的方法，在此不再赘述。在实际实现时，可以通过检测框获取单元获取目标对象对应的检测框，以及该检测框的至少一个角点坐标，并将该检测框和角点坐标发送至所连接的高度确定模块102。

进一步的，预设高度值对应的坐标包括：预设高度值对应的第一直线与目标图像中的第一坐标轴的第一交点的坐标，以及，第一直线的垂直投影线与第一坐标轴的第二交点的坐标，其中，第一直线和垂直投影线均与第二坐标轴平行。

为方便说明，参见图2所示的一种尺寸估计示意图；假设图像坐标系中横向向右为x轴正方向，纵向向下为y轴正方向，预设高度值为相机的安装高度，则上述第一直线即为相机所处高度的直线，该直线与车道线垂直，对应图2中的CE线，上述第一坐标轴对应y轴，第二坐标轴对应x轴，CE线与y轴垂直，与x轴平行，该CE线与y轴的交点坐标对应上述第一交点的坐标；CE线在地面的垂直投影线即为上述第一直线的垂直投影线，对应图2中的DF线，该DF线与y轴垂直，与x轴平行，该DF线与y轴的交点坐标对应上述第二交点的坐标。

进一步的，高度确定模块102用于：基于道路消失点的坐标和检测框的指定角点坐标，确定第二直线；其中，指定角点包括检测框的左下角点或右下角点；确定第二直线和垂直投影线的第三交点，以及第三交点的坐标；基于第三交点，确定包含第三交点的第三直线；其中，第三直线与第一直线垂直；确定第三直线和第一直线的第四交点，以及第四交点的坐标；基于道路消失点和第四交点，确定第四直线，以及，第四直线与检测框的第五交点；基于指定角点坐标，确定第五交点的坐标；基于第五交点的坐标和指定角点的坐标，确定指定角点和第五交点之间的距离，将该距离确定为目标对象对应的成像高度。

仍以图2为例，高度确定模块102可以用于确定目标对象在相机安装高度以下部分的成像高度。在相机高度的水平线上，任意点都可连接至消失点，形成一条消失线。基于目标对象的检测框角点，利用消失点vanishing point、相机安装高度等参数即可确定成像高度。该图2中，道路消失点用P表示，目标对象1的检测框用T1表示，目标对象2的检测框用T2表示，检测框T1的指定角点为检测框T1的右下角点，并用B表示，检测框用T2的指定角点为检测框T2的左下角点，用G表示。为方便说明，以目标对象1为例，则第二直线即为P和B连接并延长后得到的直线，该第二直线会与垂直投影线，即与DF线相交，假设相交点以D表示，则该相交点D对应上述第三交点，相交点D的坐标即为上述第三交点的坐标；然后，基于相交点D垂直向上引线，与CE线相交于C点，则该相交点C对应上述第四交点，相交点C的坐标即为上述第四交点的坐标；C和D连接得到的CD线对应上述第三直线；P点和C点连接得到的PC线对应上述第四直线，该PC线会与目标对象1的检测框T1相交，假设相交点以A表示，则A点即对应上述第五交点，根据消失点的特征，该A点必然位于检测框T1右边线上，结合检测框T1的角点坐标值即可求得A点在图像坐标系下的坐标值。根据A点和B点的坐标值，即可获得线段AB在图像坐标系下的长度值，该长度值即为目标对象位于相机所处平面下部分在图像中的成像高度，该成像高度可以用h表示。

为方便理解，下面基于图2，提供一具体示例来说明上述成像高度的确定过程，假设图像坐标系中横向向右为x轴正方向，纵向向下为y轴正方向，相机的安装高度为1.5m，道路消失点P的坐标值为(0,300),目标对象1的检测框T1的B点的坐标值为(-20,320)，标定的CE线平行于x轴且交于y轴的坐标值为400，标定的DF线平行于x轴且交于y轴的坐标值为600。对应以上步骤求解如下：

(1)由P点及B点的坐标值，可以求得PB的直线方程为y＝-x+300；由DF线与PB线在同一平面，且DF线交于y轴的坐标值为600，可求PB线与DF线的相交点D的坐标值为(-300,600)。

(2)由于CE线平行于x轴且交于y轴的坐标值为400，CD线垂直于CE线，可求得CD线与CE线的相交点C的坐标值为(-300,400)。

(3)由P点及C点的坐标值，可以求得PC的直线方程为y＝-x/3+300；由于消失点的特性，PC线必交于目标对象1对应的检测框T1的右边线上，设交点为A，则AB线必平行于y轴，由于B点横坐标为-20，则可求得A点坐标为(-20,920/3)。

(4)由A点及B点的坐标值，可求得AB线段长度为320-920/3＝40/3。

(5)求解得到的AB线段长度值即为目标对象1位于相机所处平面下部分在图像中的成像高度h，即h＝40/3。

上述高度确定模块102可以基于相机安装高度线在图像中的成像高度，利用图像中道路消失点的特性，结合检测框在图像坐标系下的角点坐标值，求解与相机安装高度的等高范围内的真实目标对象在图像坐标系的成像高度h。

作为另一种替代方案，上述CE线可以是相机的安装高度水平线，也可以是其他已知高度的直线。上述高度确定模块102可以通过坐标值来计算出在已知高度直线下目标的成像高度，也可通过其它方式求得，如相似三角形，比例方程等。

进一步的，预设高度值为图像采集模块100的安装高度。

以图像采集模块100是相机为例，在实际实现时，上述预设高度值可以是相机的安装高度；需要说明的是，以图2为例，上述CE线还可以是其他已知高度对应的直线，该直线与车道线方向垂直，在计算目标对象与相机之间的距离时，将相机安装高度替换为该已知高度即可，在摄像头采集的图像中，CE线的位置与其对应在地表上的垂直投影线的位置需要事先进行标定。

下面对相机高度标定方法进行说明，参见图3所示的一种标定示意图，以相机垂直视场与水平地面交线为基准，利用刻度尺进行相机高度标定，具体标定方法如下：首先，在相机位置安装好后，将车辆停在水平地面，将标尺垂直地面放置，移动标尺位置找出相机垂直视场与水平地面的交线。然后将标尺位于交线上垂直放置，拍摄2组以上标尺的照片并视觉检测标尺刻度，保存相机拍摄区域内，每个标尺刻度对应的像素坐标，通过拍摄2组以上照片的方式，可以获取多组数据，基于多组数据求解结算，可以有效降低误差。最后测量相机中心的高度，即相机的安装高度，并保存。

作为另一种替代方案，在对相机高度参数进行标定时，也可以采用其他测量方式获取相机高度参数以及对应的像素坐标，例如，可以采用RTK(Real-time kinematic，实时动态)或者其他量具测量高度值。

进一步的，图像采集模块100设置在当前对象中；距离确定模块103还用于：将目标对象与图像采集模块100之间的距离，确定为目标对象与当前对象之间的距离。

在智能驾驶场景中，上述当前对象可以是当前车辆，上述目标对象可以是位于当前车辆前方的车辆等；在实际实现时，图像采集模块100可以设置在当前对象中，这样，通过距离确定模块103所确定的目标对象与图像采集模块100之间的距离，就可以认为是目标对象与当前对象之间的距离。

以图像采集模块100是相机为例，上述测距系统的输入参数可以是相机的焦距值、相机的安装高度、道路消失点及目标对象的二维检测框，其核心在于单目视觉测距可以在不依赖相机复杂外参标定的前提下，仅通过标定相机的安装高度即可完成道路目标的精确测距。

参见图4所示的一种测距原理示意图，图4中，f、h、H是已知的；其中，f代表摄像头焦距；h代表成像高度；H代表位于相机所处平面下部分的真实高度，也即为相机的安装高度H。s代表自车位于P点时自车和目标对象之间的距离(由于焦距f远小于自车与目标的距离，此处测距也可以选择忽略焦距f)。此时，自车和目标对象之间的距离s是未知的。根据图4可列以下方程：

解上述方程可以获得目标对象距离本车的距离如下：

上述距离确定模块103中的成像高度h为消失线下方的目标成像高度，也可替换成两条消失线之前的目标成像宽度，对角线值等。

上述测距系统的标定参数少，过程简单、快捷，标定精度高。测距结果准确、稳定，不会因相机外参变化或者车辆抖动导致距离波动，也不会因为目标距离远而误差增大，并且，测距算法架构简洁，计算量小，易实现。

为进一步理解上述实施例，下面提供如图5所示的另一种测距系统的结构示意图，图5中以图像采集模块100为相机，预设高度值为相机的安装高度为例进行说明，如图5所示，其中包括标定模块、目标二维检测框模块(对应上述检测框获取单元)、道路消失点估计模块(对应上述消失点获取单元)、高度估计模块(对应上述高度确定模块)和目标测距估计模块(对应上述距离确定模块)，通过标定模块可以标定出相机高度H及对应的像素坐标，获取相机焦距f，通过道路消失点估计模块获取道路消失点的坐标，通过目标二维检测框模块获取目标对象对应的检测框，将这些参数输入到高度估计模块中，通过高度估计模块确定目标在相机高度以下部分的成像高度h，再通过目标测距估计模块，即可确定目标距相机的水平距离s。

本发明实施例所公开的一种测距方法，如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤S602，图像采集模块采集包含目标对象的目标图像。

步骤S604，获取模块获取目标参数；其中，目标参数包括：与图像采集模块相关联的预设高度值，图像采集模块的焦距值。

步骤S606，高度确定模块基于目标参数，确定目标对象对应的成像高度。

步骤S608，距离确定模块基于预设高度值、焦距值和成像高度，确定目标对象与图像采集模块之间的距离。

上述测距方法解决了相关技术中单目视觉测距误差不稳定的问题，该方法的测距误差稳定，理论上测距误差不随测量距离的变化而变化。并且，本方法不依赖相机外参，无需繁琐的外参标定过程，避免了相机外参标定误差对测量距离的影响。该方式解决了智能驾驶场景下，车辆俯仰运动导致目标像素位置变化，从而带来的目标对象测量距离的波动，采用本方法在车辆剧烈颠簸时也能准确测距。另外，本方法通过目标物尺寸估计，计算目标距离，解决了单目相机因车辆运动导致的外参变化，所带来的对单目视觉测距的影响，降低了单目视觉测距对相机外参的依赖，提高了距离测量的鲁棒性。

上述测距方式经过实车试验，证明可以较为准确的进行测距，且测距误差稳定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种测距系统，其特征在于，包括：图像采集模块、获取模块、高度确定模块和距离确定模块；其中，所述获取模块分别与所述图像采集模块和所述高度确定模块连接；所述高度确定模块与所述距离确定模块连接；

所述图像采集模块用于采集包含目标对象的目标图像；

所述获取模块用于获取目标参数；其中，所述目标参数包括：与所述图像采集模块相关联的预设高度值，以及所述图像采集模块的焦距值；

所述高度确定模块用于基于所述目标参数，确定所述目标对象对应的成像高度；

所述距离确定模块用于基于所述预设高度值、所述焦距值和所述成像高度，确定所述目标对象与所述图像采集模块之间的距离。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标参数还包括：目标图像中的道路消失点的坐标，目标对象的检测框的指定角点坐标，以及在所述目标图像中标定的与所述预设高度值对应的坐标。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述获取模块包括焦距获取单元；所述焦距获取单元与所述高度确定模块连接；

所述焦距获取单元用于获取所述图像采集模块的焦距值，将所述焦距值发送至所述高度确定模块。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述获取模块还包括消失点获取单元；所述消失点获取单元与所述高度确定模块连接；

所述消失点获取单元用于获取所述道路消失点的坐标，将所述道路消失点的坐标发送至所述高度确定模块。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述获取模块还包括检测框获取单元；所述检测框获取单元与所述高度确定模块连接；

所述检测框获取单元用于获取所述目标对象对应的检测框，以及所述检测框的至少一个角点坐标，将所述检测框和所述至少一个角点坐标发送至所述高度确定模块。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预设高度值对应的坐标包括：所述预设高度值对应的第一直线与所述目标图像中的第一坐标轴的第一交点的坐标，以及，所述第一直线的垂直投影线与所述第一坐标轴的第二交点的坐标，其中，所述第一直线和所述垂直投影线均与第二坐标轴平行。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述高度确定模块用于：

基于所述道路消失点的坐标和所述检测框的指定角点坐标，确定第二直线；其中，所述指定角点包括所述检测框的左下角点或右下角点；

确定所述第二直线和所述垂直投影线的第三交点，以及所述第三交点的坐标；

基于所述第三交点，确定包含所述第三交点的第三直线；其中，所述第三直线与所述第一直线垂直；

确定所述第三直线和所述第一直线的第四交点，以及所述第四交点的坐标；

基于所述道路消失点和所述第四交点，确定第四直线，以及，所述第四直线与所述检测框的第五交点；

基于所述指定角点坐标，确定所述第五交点的坐标；

基于所述第五交点的坐标和所述指定角点的坐标，确定所述指定角点和所述第五交点之间的距离，将所述距离确定为所述目标对象对应的成像高度。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预设高度值为所述图像采集模块的安装高度。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集模块设置在当前对象中；

所述距离确定模块还用于：将所述目标对象与所述图像采集模块之间的距离，确定为所述目标对象与所述当前对象之间的距离。

10.一种测距方法，其特征在于，所述方法包括：

图像采集模块采集包含目标对象的目标图像；

获取模块获取目标参数；其中，所述目标参数包括：与所述图像采集模块相关联的预设高度值，所述图像采集模块的焦距值；

高度确定模块基于所述目标参数，确定所述目标对象对应的成像高度；

距离确定模块基于所述预设高度值、所述焦距值和所述成像高度，确定所述目标对象与所述图像采集模块之间的距离。

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