CN113218361A - 摄像机测距方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种摄像机测距方法及装置。该摄像机测距方法包括确定参考点在目标图像中的位置，根据参考点在目标图像中的位置和预设映射确定目标图像对应的目标拟合参数集合，然后根据待测目标物在目标图像中的位置和目标拟合参数集合，确定待测目标物的物理位置。基于上述技术方案，可以准确确定出在摄像机相对于地面高度发生变化时待测目标物的物理位置，提高了在摄像机对于检测平面在高度上存在相对浮动时的测量精度。此外，由于避免在摄像机相对于地面高度发生变化时不断对摄像机重新进行标定而额外消耗时间，提高测量的效率。

Description

摄像机测距方法及装置

技术领域

本申请实施例涉及物理测量技术领域，尤其涉及一种摄像机测距方法及装置。

背景技术

为了实现更高程度的智能化，通常电子设备上需要增加许多传感器进行信息采集，根据采集到的信息进行分析并执行相应动作。例如，在智能驾驶技术领域，可以通过雷达传感器和视觉传感器进行信息采集。视觉传感器即摄像机，对于一些有明显外形轮廓特征图形的识别效果较好，常用来识别车道线或者限速牌。在使用车载摄像机进行精确测距时，车载摄像机相对地面的高度往往会因为车辆的颠簸或者负载变化而发生变化，导致测量精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例所解决的技术问题之一在于提供一种摄像机测距方法及装置，用以克服在使用摄像机进行精确测距时摄像机对于检测平面在高度上存在相对浮动而导致测量精度降低的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种摄像机测距方法，其包括：

确定参考点在目标图像中的位置，在摄像机的高度变化时所述参考点在所述目标图像中的位置随之变化；

根据所述参考点在所述目标图像中的位置和预设映射确定所述目标图像对应的目标拟合参数集合，所述预设映射用于指示至少一个所述参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，所述至少一个拟合参数集合包括所述目标拟合参数集合，所述目标拟合参数集合用于指示所述目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系；

根据待测目标物在所述目标图像中的位置和所述目标拟合参数集合，确定所述待测目标物的物理位置。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述方法还包括：

确定所述目标图像中的目标物检测区域；

在所述目标物检测区域中检测所述待测目标物，并确定所述待检测目标物在所述目标图像中的位置。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述预设映射包括至少一个所述参考点的位置和对应的至少一个拟合参数集合；

所述根据所述参考点在所述目标图像中的位置和预设映射确定所述目标图像对应的目标拟合参数集合，包括：

当所述参考点在所述目标图像中的位置在所述预设映射中时，将所述预设映射中相应位置对应的拟合参数集合确定为所述目标图像对应的目标拟合参数集合；

当所述参考点在所述目标图像中的位置不在所述预设映射中时，根据所述预设映射中与所述述参考点在所述目标图像中的位置最接近的两个位置以及对应的拟合参数集合通过插值运算确定所述目标图像对应的目标拟合参数集合。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述在确定参考点在目标图像中的位置之前还包括：

获取所述摄像机在至少一个高度下拍摄得到的至少一个样本图像；

确定每个所述样本图像对应的拟合参数集合；

确定所述参考点在每个所述样本图像中的位置；

根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置，确定所述预设映射。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置，确定所述预设映射，包括：

将所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置与所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合进行关联，得到所述预设映射。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置，确定所述预设映射，包括：

根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置进行数据拟合，得到所述预设映射。

可选的，在本申请的一种实施例中，根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置进行数据拟合，得到所述预设映射，包括：

根据预设公式计算得到W，所述预设映射包括所述W，所述预设公式为：

A＝W×P

其中，A表示M个样本图像对应的拟合参数集合构成的矩阵，A为N行M列的矩阵，A中的元素a_ki表示第i个样本图像对应的拟合参数集合中的第k个元素，W为N行M列的矩阵，W中的元素w_ki表示W中的第k行第i列的元素，P表示M个样本图像中的参考点的坐标的幂次方构成的矩阵，P为M行M列的矩阵，P中的元素p_li表示第i个样本图像中的参考点的坐标的l次方，0≤i≤M-1，0≤k≤N-1，0≤l≤M-1。

可选的，在本申请的一种实施例中，确定每个所述样本图像对应的拟合参数集合，包括：

确定每个所述样本图像中采样点的位置，所述采样点的数量大于或等于1；

根据所述采样点在每个所述样本图像中的位置和对应的所述采样点的物理位置，确定每个所述样本图像对应的拟合参数集合。

第二方面，本申请实施例提供一种摄像机测距装置，其包括：

图像位置确定模块，用于确定参考点在目标图像中的位置，在摄像机的高度变化时所述参考点在所述目标图像中的位置随之变化；

参数拟合计算模块，用于根据所述参考点在所述目标图像中的位置和预设映射确定所述目标图像对应的目标拟合参数集合，所述预设映射用于指示至少一个所述参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，所述至少一个拟合参数集合包括所述目标拟合参数集合，所述目标拟合参数集合用于指示所述目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系；

物理位置确定模块，用于根据待测目标物在所述目标图像中的位置和所述目标拟合参数集合，确定所述待测目标物的物理位置。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述摄像机测距装置还包括映射确定模块，用于：

获取所述摄像机在至少一个高度下拍摄得到的至少一个样本图像；

确定每个所述样本图像对应的拟合参数集合；

确定所述参考点在每个所述样本图像中的位置；

根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置，确定所述预设映射。

本申请实施例中，通过确定参考点在目标图像中的位置，根据参考点在目标图像中的位置和预设映射确定目标图像对应的目标拟合参数集合，然后根据待测目标物在目标图像中的位置和目标拟合参数集合，确定待测目标物的物理位置。由于在摄像机的高度变化时参考点在目标图像中的位置随之变化，预设映射指示至少一个参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，因此根据参考点在目标图像中的位置可以准确确定出在摄像机相对于地面高度发生变化时拍摄得到的所述目标图像对应的目标拟合参数集合，目标拟合参数集合用于指示目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系，进而，可以根据待测目标物在目标图像中的位置和目标拟合参数集合，准确确定出在摄像机相对于地面高度发生变化时待测目标物的物理位置，提高了在摄像机对于检测平面在高度上存在相对浮动时的测量精度。此外，由于避免在摄像机相对于地面高度发生变化时不断对摄像机重新进行标定而额外消耗时间，提高了测量的效率。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：

图1为本申请实施例提供的一种摄像机测距方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种确定预设映射的方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的另一种摄像机测距方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种摄像机测距装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。

实施例一

本申请实施例提供一种摄像机测距方法，如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种摄像机测距方法的流程图。该摄像机测距方法可以包括以下步骤：

S101、确定参考点在目标图像中的位置，在摄像机的高度变化时参考点在目标图像中的位置随之变化。

目标图像可以是摄像机在某一高度下对其视野可以检测到的目标区域进行拍摄得到的图像。

参考点可以是摄像机工作时其视野可以检测到的目标区域中的一个易检测点，该易检测点可以在摄像机的高度变化时在摄像机视野中的位置发生变化，进而，使得在摄像机处于不同高度时拍摄的目标图像中的位置发生变化。

参考点在目标图像中的位置可以使用参考点在图像平面坐标系下的坐标(x,y)来表示，该图像坐标系以摄像机的光轴与成像平面的交点为原点，以像素在图像中的列的物理位置为横坐标，像素在图像中的行的物理位置为纵坐标。可选的，参考点在目标图像中的位置可以使用参考点在像素坐标系的坐标(u,v)来表示，该像素坐标系以图像左上角的像素为原点，像素在图像中所在的列数为横坐标，像素在图像中所在的行数为纵坐标。例如，在本申请实施例中，参考点在图像中的位置可以使用

来表示。

可选的，在本申请的一些实施例中，确定参考点在目标图像中的位置可以包括：

确定目标图像中的参考点检测区域；

在参考点区域中检测待测目标物，并确定待检测目标物在目标图像中的位置。

参考点检测区域可以是参考点可能出现的区域，通过仅在目标图像的参考点检测区域检测参考点，可以减少在确定参考点在目标图像中的位置时的计算量。

进一步可选的，在参考点区域中检测待测目标物时可以采用常规的图像处理方法对目标图像进行颜色增强、灰度图转化、边缘检测等处理。

应理解，在本申请实施例中，摄像机需要保持安装稳固，不能相对于其固定面产生位移。例如，当摄像机安装于车辆的车身时，不能由于车辆行驶中车身抖动而发生相对于其固定面的位移。

S102、根据参考点在目标图像中的位置和预设映射确定目标图像对应的目标拟合参数集合，预设映射用于指示至少一个参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，至少一个拟合参数集合包括目标拟合参数集合，目标拟合参数集合用于指示目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系。

预设映射可以在标定阶段预先被确定，用于反映参考点在摄像机处于不同高度时拍摄得到的图像中的位置与至少一个拟合参数集合之间的关系。由于摄像机的高度变化时参考点在目标图像中的位置随之变化，即摄像机的高度不同，参考点在目标图像中的位置不同，因此，可以根据参考点在目标图像中的位置和预设映射确定出摄像机处于不同高度时目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系，即目标图像对应的目标参数集合。

此处列举两种具体的实现方式来说明如何目标图像对应的目标拟合参数集合，当前，此处只是示意性说明，并不代表本申请局限于此。

可选的，在第一种实现方式中，预设映射为预设拟合函数，根据参考点在目标图像中的位置和预设映射确定目标图像对应的目标拟合参数集合，包括：将参考点在目标图像中的位置代入所述预设拟合函数，得到目标图像对应的目标拟合参数集合。

例如，参考点的坐标位置为

预设映射表示为预设拟合函数f(.)和g(.)，通过将参考点的坐标位置为

代入预设拟合函数f(.)和g(.)，则可以得出目标图像对应的拟合参数集合{aⁱ}′和{bⁱ}′,例如可以表示为：

可选的，在另一种可能的实现方式中，预设映射包括至少一个参考点的位置和对应的至少一个拟合参数集合；

根据参考点在目标图像中的位置和预设映射确定目标图像对应的目标拟合参数集合，包括：

当参考点在目标图像中的位置在预设映射中时，将预设映射中相应位置对应的拟合参数集合确定为目标图像对应的目标拟合参数集合；

当参考点在目标图像中的位置不在预设映射中时，根据预设映射中与参考点在目标图像中的位置最接近的两个位置以及对应的拟合参数集合通过插值运算确定目标图像对应的目标拟合参数集合。

例如，参考点P_i的坐标位置为

预设映射中对应存储有至少一个参考点的位置和对应的至少一个拟合参数集合，根据

在预设映射中查找对应的拟合参数集合{aⁱ}′和{bⁱ}′。当

在预设映射中时，例如

与映射集合中的

相同，则将

对应的拟合参数集合{a^k1}和{b^k1}作为目标图像对应的目标拟合参数集合{aⁱ}′和{bⁱ}′。当

不在预设映射中时，则在预设映射中寻找与P_i最接近的两个点，例如寻找与P_i距原点的欧氏距离接近且分布在P_i两侧的两个点，根据预设映射中与

最接近的两个参考点位置例如

和

以及

对应的拟合参数集合{a^k2}和{b^k2}和

对应的拟合参数集合{a^k3}和{b^k3}通过插值方法得到

对应的目标拟合参数集合{aⁱ}′和{bⁱ}′。

S103、根据待测目标物在目标图像中的位置和目标拟合参数集合，确定待测目标物的物理位置。

待测目标物在目标图像中的位置可以与参考点在目标图像中的位置的表示方式相同，例如，使用

来表示。

待测目标物的物理位置可以是指待测目标物在世界坐标系中的位置，即相对于预设物理原点的位置，例如可以使用(X，Y)来表示，X可以表示相对于预设物理原点在横轴上的坐标，Y可以表示相对于预设物理原点在纵轴上的坐标。

具体的，由于目标拟合参数集合用于指示目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系，因此，可以在确定待测目标物在目标图像中的位置之后，根据待测目标物在目标图像中的位置和目标拟合参数集合，确定出待测目标物的实际物理位置。例如，待测目标物的物理位置表示为(X_ob，Y_ob)，以参数{aⁱ}′和{bⁱ}′作为n阶多项式的参数，并带入待测目标的坐标

可以得出待目标物的物理位置，例如可以表示为：

可选的，在本申请的一些实施例中，本实施例提供的摄像机测距方法还可以包括：

确定目标图像中的目标物检测区域；

在目标物检测区域中检测待测目标物，并确定待检测目标物在目标图像中的位置。

目标物检测区域可以是目标物可能出现的区域，通过仅在目标图像的目标物检测区域中检测待检测目标物，可以减少确定待测目标物在目标图像中的位置时的计算量。

进一步可选的，在在目标物检测区域中检测待测目标物时可以采用常规的图像处理方法对目标物检测区域进行颜色增强、灰度图转化、边缘检测、霍夫变换等处理。

本实施例中，由于在摄像机的高度变化时参考点在目标图像中的位置随之变化，预设映射指示至少一个参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，因此根据参考点在目标图像中的位置可以准确确定出在摄像机相对于地面高度发生变化时拍摄得到的所述目标图像对应的目标拟合参数集合，目标拟合参数集合用于指示目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系，进而，可以根据待测目标物在目标图像中的位置和目标拟合参数集合，准确确定出在摄像机相对于地面高度发生变化时待测目标物的物理位置，提高了在摄像机对于检测平面在高度上存在相对浮动时的测量精度。此外，由于避免在摄像机相对于地面高度发生变化时不断对摄像机重新进行标定而额外消耗时间，提高了测量的效率。

实施例二

基于本申请实施例一提供的一种摄像机测距方法，本申请实施例二提供一种确定预设映射的方法，在本实施例中，确定预设映射可以在确定参考点在目标图像中的位置之前进行，如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种确定预设映射的方法的流程图，该方法可以包括以下步骤：

S201、获取摄像机在至少一个高度下拍摄得到的至少一个样本图像。

可选的，在本申请的一些实施例中，样本图像可以是对设置有棋盘格的目标区域进行拍摄得到的图像。将棋盘格设置在目标区域的预设位置后，可以确定棋盘格交叉点的物理位置，即棋盘格交叉点相对于预设物理原点的位置。

在本实施例中，通过调整摄像机的高度，使摄像机在至少一个高度下对目标区域进行拍摄，可以模拟摄像机高度变化过程中对目标区域进行拍摄的情形。

S202、确定每个样本图像对应的拟合参数集合。

拟合参数集合用于指示图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系。在获得每个样本图像之后，由于每个样本图像中的某些像素点对应的物理位置已知，由此确定出每个样本图像对应的拟合参数集合。

可选的，在本申请的一种实施例中，确定每个样本图像对应的拟合参数集合，可以包括：

确定每个样本图像中采样点的位置，采样点的数量大于或等于1；

根据采样点在每个样本图像中的位置和对应的采样点的物理位置，确定每个样本图像对应的拟合参数集合。

采样点可以是指样本图像中对应的物理位置已知的点，例如在样本图像是对设置有棋盘格的目标区域进行拍摄得到的图像的情况下，采样点可以是样本图像中与棋盘格交叉点对应的点。

采样点的数量可以根据拟合参数集合中的拟合参数的数量确定，例如，当具有N个拟合参数时，采样点的数量需要大于或等于N。采样点的数量越多，则确定的拟合参数越准确，更能准确地反映样本图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系。

可选的，在确定每个样本图像中采样点的位置并且已知采样点对应的物理位置之后可以通过二元n阶多项式拟合的方式来确定拟合参数集合。

下面以样本图像为对设置有棋盘格的目标区域进行拍摄得到的图像为例对确定每个样本图像对应的拟合参数集合进行举例说明，应理解，此处仅是举例说明，并不代表本申请限于此。

例如，对于第i个样本图像中棋盘格交叉点j，其相对于预设物理原点的平面坐标为(X_j ⁱ,Y_j ⁱ)，其在第i个样本图像中的像素坐标为(x_j ⁱ,y_j ⁱ)；

使用二元n阶多项式来拟合此映射过程：

其中，{aⁱ}和{bⁱ}为第i个样本图像对应的拟合参数集合。

S203、确定参考点在每个样本图像中的位置。

参考点在每个样本图像中的位置的表示方式可以与参考点在目标图像中的位置的表示方式相同，并且可以使用与确定参考点在目标图像中的位置相同的方式来确定参考点在每个样本图像中的位置，此处不再赘述。

S204、根据至少一个样本图像对应的拟合参数集合和参考点在至少一个样本图像中的位置，确定预设映射。

可选的，为了便于使用，在本申请的一种实施例中，根据至少一个样本图像对应的拟合参数集合和参考点在至少一个样本图像中的位置，确定预设映射，包括：将参考点在至少一个样本图像中的位置与至少一个样本图像对应的拟合参数集合进行关联，得到预设映射。

例如，对于第i个样本图像，确定参考点在第i个样本图像中的位置P的坐标位置为(p_x ⁱ,p_y ⁱ)，第i个样本图像对应的拟合参数集合为{aⁱ}和{bⁱ}，则可以将(p_x ⁱ,p_y ⁱ)与{aⁱ}和{bⁱ}进行关联对应存储，以方便在使用时可以直接通过根据参考点的位置确定对应的拟合参数集合。

可选的，为了减少预设映射的存储空间，在本申请的一种实施例中，根据至少一个样本图像对应的拟合参数集合和参考点在至少一个样本图像中的位置，确定预设映射，包括：根据至少一个样本图像对应的拟合参数集合和参考点在至少一个样本图像中的位置进行数据拟合，得到预设映射。

例如，对于第i个样本图像，确定参考点在第i个样本图像中的位置P的坐标位置为(p_x ⁱ，p_y ⁱ)，则以p_x ⁱ、p_y ⁱ为自变量，{aⁱ}和{bⁱ}中的每个参数分别作为因变量，拟合出其对应的数学关系，具体表达式为：

进一步可选的，在本申请的一种实施例中，根据至少一个样本图像对应的拟合参数集合和参考点在至少一个样本图像中的位置进行数据拟合，得到预设映射，包括：

根据预设公式计算得到W，预设映射包括W，预设公式可以为：

A＝W×P

其中，A表示M个样本图像对应的拟合参数集合构成的矩阵，A为N行M列的矩阵，A的列数表示样本图像的数量，A的行数表示每个拟合参数集合中元素的数量，A中的元素a_ki表示第i个样本图像对应的拟合参数集合中的第k个元素，W为N行M列的矩阵，W中的元素w_ki表示W中的第k行第i列的元素，P表示M个样本图像中的参考点的坐标的幂次方构成的矩阵，P为M行M列的矩阵，P的列数表示样本图像的数量，P的行数表示每个样本图像中参考点的坐标的最高幂次方，P中的元素p_li表示第i个样本图像中的参考点的坐标的l次方，0≤i≤M-1，0≤k≤N-1，0≤l≤M-1。

在确定预设映射之后，本申请实施例提供的摄像机测距方法还包括：将所述预设映射存储在数据存储模块中。

本实施例中，通过获取摄像机在至少一个高度下拍摄得到的至少一个样本图像，确定每个样本图像对应的拟合参数集合，可以得到摄像机处于不同高度下拍摄得到的图像对应的拟合参数集合，结合参考点在每个样本图像中的位置，可以得到至少一个参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，即预设映射。

实施例三

基于本申请实施例一提供的一种摄像机测距方法，本申请实施例三提供另一种摄像机测距方法，如图3所示，在本实施例中，以在车辆行驶过程中实时检测车辆距车道线的距离以及车辆与车道线的夹角为例对摄像机测距方法进行具体说明。

在本实施例中，例如在车辆的一侧设置两个摄像机，两摄像头分别位于车辆该侧的前后两个车轮上方，方向朝向地面。摄像机的中心与车轮中心的连线垂直于地面。调整摄像机的高度，使得摄像机的视野中可以看到车轮以及距离车辆60cm远的车道线。本实施例中的摄像机为高清USB摄像机，插到计算机上后可以自动被计算机检测，无需安装额外的驱动程序。

在本实施例中，需要精确测量的物理量为前后车轮轮胎最外侧接地点至车轴延长线与车道线内边界交点的距离d₁和d₂，并基于此距离得出车辆车头方向与车道线的夹角α。

在本实施例中，准备长宽尺寸为100cm×40cm的棋盘格板，每个黑白色块的边长为4cm。将准备好的棋盘格板放置于两个车轮正下方，使棋盘格板的边缘与待测距离的方向平行，并且使第一排色块的外边缘与轮胎最外侧接地点相切。

具体的，通过增减车辆负载和/或摇动车身的方式，使摄像机相对于地面发生移动，并且在摄像机中记录下整个过程。选择车辆的轮毂和轮胎之间的交界线与图像中心线的交点作为参考点P点，该参考点P点在样本图像中的位置会随着车辆状态的变化而发生一定移动，同时，由于车辆的轮毂的金属颜色较为明亮，轮胎的颜色较深，因此两者的交界线通过相关算法比较容易检测。

将摄像机采集的数据按照帧的方式分割为m个样本图像。对于每个样本图片i，针对车道线可能出现的区域，依次进行颜色增强、灰度图转化、边缘检测、霍夫变换，最终检测出每张图片中的棋盘格交叉点位置(x_j ⁱ,y_j ⁱ)，并结合其物理位置(X_j ⁱ,Y_j ⁱ)，利用n阶多项式拟合计算出拟合参数集合{aⁱ}和{bⁱ}。本实施例中可以使用OpenCV模块进行相关图像处理。由于本实施例中，待测量的目标物移动范围在同一轴上，因此另一方向的畸变可以忽略，故只保留测量方向上的坐标点坐标x_j ⁱ、对应的物理位置X_j ⁱ以及拟合参数集合{aⁱ}。可表示为：

对于每个样本图片，针对参考点P点可能出现的区域，依次进行颜色增强、灰度图转化、边缘检测的方法检测出P点在样本图像中的位置(p_x ⁱ,p_y ⁱ)并记录。同样，由于本实施例中，待测量的目标物移动范围在同一轴上，故只保留测量方向上的P点坐标p_x ⁱ即可。以p_x ⁱ为自变量，拟合参数集合{aⁱ}中的每个参数分别作为因变量，使用m阶多项式拟合出其对应的数学关系并保存系数组，即预设映射{wⁱ}。具体表示为：

在确定了预设映射之后，如图3所示，使用摄像机实时检测车辆距车道线的距离以及车辆与车道线的夹角，具体可以包括以下步骤：

S301、使用摄像机采集目标图像。

S302、检测参考点P点在目标图像中的坐标。

例如，参考点P点在目标图像中的坐标表示为

S303、根据参考点P点的坐标和上文得到的预设映射计算对应的拟合参数集合。

例如，以

作为自变量，以{wⁱ}作为m阶多项式的系数，计算出目标图像对应的拟合参数集合{aⁱ}′。

S304、确定待测目标物在目标图像中的坐标。例如，在车道线可能出现的区域即目标物检测区域检测车道线，当摄像机检测到车道线时，调用对应算法实时检测目标图像中的车道线，并读取目标图像中前/后车轮轮胎最外侧接地点至车轴延长线与车道线内边界交点的坐标L(L_x，L_y)。

S304、根据S303中计算的拟合参数集合以及S304中确定的待测目标物在目标图像中的坐标来计算目标距离并保存。

例如，以L_x作为自变量，同时以{aⁱ}′作为n阶多项式的各项对应系数，计算出当前状态下车道线距离车辆前/后轮的距离d₁、d₂。

在计算目标距离之后，可选的，可以结合车辆的轴距L，计算出车辆车头方向与车道线的夹角

如果α的值为正，则车头方向偏左；如果α的值为负，则车头方向偏右。

可选的，在本申请的一些实施例中，可以根据需要，选择安装更多的摄像机进行融合测量。

本实施例中，通过棋盘格板确定预设映射，根据参考点在目标图像中的位置可以准确确定出在摄像机相对于地面高度发生变化时拍摄得到的目标图像对应的目标拟合参数集合，目标拟合参数集合用于指示目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系，可以根据待测目标物在目标图像中的位置和目标拟合参数集合，准确确定出在摄像机相对于地面高度发生变化时待测目标物的物理位置，提高摄像机由于车辆负载不同或者路面颠簸而相对地面高度发生变化时的测量精度，同时，由于避免不需要重新对摄像机重新进行标定而额外消耗时间，提高了测量的效率。

应理解，本申请实施例提供的摄像机测距方法应用于检测车辆具车道线的距离仅是示例性的，其对于地面上高度很低的物体或者地面上的图形的检测具有很高的准确度和稳定性，适用于路面标识或地锁等的检测，以及对于检测平面有相对浮动的其他测试场景。

实施例四

本申请实施例提供了一种摄像机测距装置，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种摄像机测距装置的结构示意图，该摄像机测距装置包括：

图像位置确定模块401，用于确定参考点在目标图像中的位置，在摄像机的高度变化时参考点在目标图像中的位置随之变化；

参数拟合计算模块402，用于根据参考点在目标图像中的位置和预设映射确定目标图像对应的目标拟合参数集合，预设映射用于指示至少一个参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，至少一个拟合参数集合包括目标拟合参数集合，目标拟合参数集合用于指示目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系；

物理位置确定模块403，用于根据待测目标物在目标图像中的位置和目标拟合参数集合，确定待测目标物的物理位置。

可选的，图像位置确定模块401，还用于：

确定目标图像中的目标物检测区域；

在目标物检测区域中检测待测目标物，并确定待检测目标物在目标图像中的位置。

可选的，预设映射包括至少一个参考点的位置和对应的至少一个拟合参数集合；参数拟合计算模块402，具体用于：

当参考点在目标图像中的位置在预设映射中时，将预设映射中相应位置对应的拟合参数集合确定为目标图像对应的目标拟合参数集合；

当参考点在目标图像中的位置不在预设映射中时，根据预设映射中与述参考点在目标图像中的位置最接近的两个位置以及对应的拟合参数集合通过插值运算确定目标图像对应的目标拟合参数集合。

可选的，摄像机测距装置还包括映射确定模块，用于：

获取摄像机在至少一个高度下拍摄得到的至少一个样本图像；

确定每个样本图像对应的拟合参数集合；

确定参考点在每个样本图像中的位置；

根据至少一个样本图像对应的拟合参数集合和参考点在至少一个样本图像中的位置，确定预设映射。

可选的，映射确定模块具体用于：将参考点在至少一个样本图像中的位置与至少一个样本图像对应的拟合参数集合进行关联，得到预设映射。

可选的，映射确定模块具体用于：根据至少一个样本图像对应的拟合参数集合和参考点在至少一个样本图像中的位置进行数据拟合，得到预设映射。

可选的，映射确定模块具体用于：

根据预设公式计算得到W，预设映射包括W，预设公式为：

A＝W×P

其中，A为N行M列的矩阵，A中的元素a_ij表示第j个样本图像对应的拟合参数集合中的第i个元素；W为N行M列的矩阵，W中的元素w_ij表示W中的第i行第j列的元素，P为M行M列的矩阵，P中的元素p_ij表示第j个样本图像中的参考点的坐标的i次方。

可选的，映射确定模块具体用于：

确定每个样本图像中采样点的位置，采样点的数量大于或等于1；

根据采样点在每个样本图像中的位置和对应的采样点的物理位置，确定每个样本图像对应的拟合参数集合。

可选的，本申请实施例提供的摄像机测距装置还包括显示模块，用于显示待测物的在目标图像和/或样本图像中的位置以及参考点在目标图像和/或样本图像中的位置，以供用户确认。

可选的，本申请实施例提供的摄像机测距装置还包括图像处理模块，用于对目标图像和/或样本图像进行对比度调整、二值化、裁剪等预操作，使得图像更容易被其他模块处理。

应理解，本实施例提供的摄像机测距装置的各模块及对应的方法可以基于python语言环境编写。

本实施例提供的摄像机测距装置，用于执行实施例一和实施例三所提供的摄像机测距方法，其技术原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像机测距方法，其特征在于，包括：

确定参考点在目标图像中的位置，在摄像机的高度变化时所述参考点在所述目标图像中的位置随之变化；

根据所述参考点在所述目标图像中的位置和预设映射确定所述目标图像对应的目标拟合参数集合，所述预设映射用于指示至少一个所述参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，所述至少一个拟合参数集合包括所述目标拟合参数集合，所述目标拟合参数集合用于指示所述目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系；

根据待测目标物在所述目标图像中的位置和所述目标拟合参数集合，确定所述待测目标物的物理位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述目标图像中的目标物检测区域；

在所述目标物检测区域中检测所述待测目标物，并确定所述待检测目标物在所述目标图像中的位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设映射包括至少一个所述参考点的位置和对应的至少一个拟合参数集合；

所述根据所述参考点在所述目标图像中的位置和预设映射确定所述目标图像对应的目标拟合参数集合，包括：

当所述参考点在所述目标图像中的位置在所述预设映射中时，将所述预设映射中相应位置对应的拟合参数集合确定为所述目标图像对应的目标拟合参数集合；

当所述参考点在所述目标图像中的位置不在所述预设映射中时，根据所述预设映射中与所述述参考点在所述目标图像中的位置最接近的两个位置以及对应的拟合参数集合通过插值运算确定所述目标图像对应的目标拟合参数集合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在确定参考点在目标图像中的位置之前还包括：

获取所述摄像机在至少一个高度下拍摄得到的至少一个样本图像；

确定每个所述样本图像对应的拟合参数集合；

确定所述参考点在每个所述样本图像中的位置；

根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置，确定所述预设映射。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置，确定所述预设映射，包括：

将所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置与所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合进行关联，得到所述预设映射。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置，确定所述预设映射，包括：

根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置进行数据拟合，得到所述预设映射。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置进行数据拟合，得到所述预设映射，包括：

根据预设公式计算得到W，所述预设映射包括所述W，所述预设公式为：

A＝W×P

其中，A表示M个样本图像对应的拟合参数集合构成的矩阵，A为N行M列的矩阵，A中的元素a_ki表示第i个样本图像对应的拟合参数集合中的第k个元素，W为N行M列的矩阵，W中的元素w_ki表示W中的第k行第i列的元素，P表示M个样本图像中的参考点的坐标的幂次方构成的矩阵，P为M行M列的矩阵，P中的元素p_li表示第i个样本图像中的参考点的坐标的l次方，0≤i≤M-1，0≤k≤N-1，0≤l≤M-1。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定每个所述样本图像对应的拟合参数集合，包括：

确定每个所述样本图像中采样点的位置，所述采样点的数量大于或等于1；

根据所述采样点在每个所述样本图像中的位置和对应的所述采样点的物理位置，确定每个所述样本图像对应的拟合参数集合。

9.一种摄像机测距装置，其特征在于，包括：

图像位置确定模块，用于确定参考点在目标图像中的位置，在摄像机的高度变化时所述参考点在所述目标图像中的位置随之变化；

参数拟合计算模块，用于根据所述参考点在所述目标图像中的位置和预设映射确定所述目标图像对应的目标拟合参数集合，所述预设映射用于指示至少一个所述参考点的位置与至少一个拟合参数集合之间的对应关系，所述至少一个拟合参数集合包括所述目标拟合参数集合，所述目标拟合参数集合用于指示所述目标图像的像素位置与对应的物理位置之间的转化关系；

物理位置确定模块，用于根据待测目标物在所述目标图像中的位置和所述目标拟合参数集合，确定所述待测目标物的物理位置。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述摄像机测距装置还包括映射确定模块，用于：

获取所述摄像机在至少一个高度下拍摄得到的至少一个样本图像；

确定每个所述样本图像对应的拟合参数集合；

确定所述参考点在每个所述样本图像中的位置；

根据所述至少一个样本图像对应的拟合参数集合和所述参考点在所述至少一个样本图像中的位置，确定所述预设映射。

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