CN211166716U - 一种交通工具及其集成式相机模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交通工具及其集成式相机模组，后者包括：支架，安装于与所述交通工具的车体，所述支架包括横向支臂和与所述横向支臂交叉设置的纵向支臂；第一摄像头，安装于所述纵向支臂的一端，且所述第一摄像头的光轴与水平线的夹角为0；第二摄像头，安装于所述纵向支臂的另一端，且所述第二摄像头的光轴与水平线的夹角为0；第三摄像头，安装于所述横向支臂的一端，并位于所述第一摄像头或所述第二摄像头的旁侧；所述第一摄像头和所述第二摄像头位于所述车体的上方，所述第一摄像头位于所述第二摄像头的上方。其同时能够实现空中障碍物检测的相机模组与能够实现地面障碍物检测的相机模组集成设置，提高了相机模组的集成性能。

Description

一种交通工具及其集成式相机模组

技术领域

本实用新型涉及交通工具图像采集技术领域，尤其涉及一种用于交通工具上的能够采集空中障碍物信息的集成式相机模组。本实用新型还涉及一种包括该集成式相机模组的交通工具。

背景技术

目前，在城市路段多会设置限高杆、牌坊、隧道、天桥等空中设施，而对于高度较高的交通工具(例如大客车、大货车、房车、校车等)而言，除了路面情况需要监测外，这些空中设施也会对行车造成障碍，较高车型可能会与空中设施发生碰撞，造成人员伤亡与财产损失。因此，在交通工具上安装能够同时检测空中障碍物和路面障碍物的集成式相机模组，以期能够对路面障碍物和空中障碍物做出及时、准确的检测，以保障交通工具的行驶安全，同时提高相机模组的集成性能，提高其在交通工具上的布置空间合理性，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少部分解决上述技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于交通工具的集成式相机模组，包括：

支架，所述支架安装于与所述交通工具的车体，所述支架包括横向支臂和与所述横向支臂交叉设置的纵向支臂；

第一摄像头，所述第一摄像头安装于所述纵向支臂的一端，且所述第一摄像头的光轴与水平线的夹角为0；

第二摄像头，所述第二摄像头安装于所述纵向支臂的另一端，且所述第二摄像头的光轴与水平线的夹角为0；

第三摄像头，所述第三摄像头安装于所述横向支臂的一端，并位于所述第一摄像头或所述第二摄像头的旁侧；

所述第一摄像头和所述第二摄像头位于所述车体的上方，所述第一摄像头位于所述第二摄像头的上方。

本实用新型所提供的交通工具上设置有集成式相机模组，且集成式相机模组采用两个摄像头相对纵向设置、且两个摄像头相对横向布置的方式，既能够通过上下布置的两个摄像头对于较高车辆构成顶部碰撞危险的空中障碍物进行精确检测，又能够通过左右布置的两个摄像头对于地面障碍物进行精确检测，从而保障了交通工具的行驶安全；同时能够实现空中障碍物检测的相机模组与能够实现地面障碍物检测的相机模组集成设置，提高了相机模组的集成性能，提高其在交通工具上的布置空间合理性。

进一步地，所述第一摄像头的成像焦点与所述第二摄像头的成像焦点的连线位于竖直平面上。

进一步地，所述第三摄像头水平设置于所述第二摄像头的左侧或右侧，所述第二摄像头位于所述横向支臂与所述纵向支臂的交叉位置。

进一步地，所述第三摄像头水平设置于所述第一摄像头的左侧或右侧，所述第一摄像头位于所述横向支臂与所述纵向支臂的交叉位置。

进一步地，还包括安装于所述横向支臂的第四摄像头，所述第四摄像头安装于所述横向支臂上远离所述第三摄像头的一端，且所述第三摄像头与所述第四摄像头水平设置。

进一步地，所述第三摄像头位于所述纵向支臂的一侧，所述第四摄像头位于所述纵向支臂的另一侧。

进一步地，所述第三摄像头和所述第四摄像头均位于所述纵向支臂的同一侧。

进一步地，所述第一摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头位于同一水平面上；或，所述第二摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头位于同一水平面上。

进一步地，所述支架安装于所述交通工具的前方或上方，且位于所述车体的居中位置。

本实用新型还提供一种交通工具，包括车体，还包括安装于所述车体的集成式相机模组，所述集成式相机模组为如上所述的集成式相机模组。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型所提供的集成式相机模组检测原理示意图；

图2为集成式相机模组的视差说明示意图；

图3和图4为定位核的构造与搜索范围示意图；

图5-图17为本实用新型所提供的集成式相机模组摄像头不同布置位置下的结构示意图；

图18为本实用新型所提供的集成式相机模组的安装结构示意图。

附图标记说明：

11-横向支臂 12-纵向支臂

2-第一摄像头 3-第二摄像头 4-第三摄像头 5-第四摄像头

10-集成式相机模组 20-车体

101-第一定位核 102-第二定位核 103-第三定位核

201-第一搜索范围 202-第二搜索范围 203-第三搜索范围

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的用于交通工具的集成式相机模组包括支架和至少三个摄像头，其中，所述支架安装于与所述交通工具的车体，所述支架包括横向支臂11和与所述横向支臂11交叉设置的纵向支臂12。摄像头可以设置三个或四个，其中，所述第一摄像头2安装于所述纵向支臂12的一端，且所述第一摄像头2的光轴与水平线的夹角为0，所述第二摄像头3安装于所述纵向支臂12的另一端，且所述第二摄像头3的光轴与水平线的夹角为0，所述第三摄像头4安装于所述横向支臂11的一端，并位于所述第一摄像头2或所述第二摄像头3的旁侧，所述第一摄像头2和所述第二摄像头3位于所述车体20的上方，所述第一摄像头2位于所述第二摄像头3的上方；第一摄像头2和第二摄像头3形成上下分布的相机组，以便检测高空障碍物，第三摄像头4与第二摄像头3或第一摄像头2形成左右分布的相机组，以便检测地面障碍物，从而实现相机模组的集成布置。

该集成式相机模组10所构成的双目立体相机的检测原理为，双目立体相机利用两台相机对同一个目标成像，实时计算目标图像的视差，从而得到目标的距离。如图1所示，双目相机对前方的景物进行成像，景物包含近景目标人与远景目标树，得到对应的第一摄像头的图像A1和第二摄像头的图像A2；如图2所示(图2中浅色部分第一摄像头的图像A1，深色部分为第二摄像头的图像A2颜色深浅不同，以示区分)，将第一摄像头的图像A1与第二摄像头的图像A2重合地放在一起时，会发现近景目标人X2的近景视差Y2(在两幅图像中的横向坐标差异)要大于远景目标树X1的远景视差Y1，且视差越小，目标与相机之间的距离越大。双目立体相机中，目标在两幅图像中的视差与距离(目标与相机之间的距离)是一一对应的关系，视差越大距离越近，视差越小距离越远。如果我们能够得到图像中所有像素点的视差，就可以计算所有像素点对应的目标与相机之间的距离，从而对前方是否存在障碍物进行检测和判断。

第一摄像头2与第二摄像头3对同一个目标场景在同一时间所成的两幅图像为一个图像对，此时需要得到一个图像对中所有的点的视差时，主要包括以下两步：

第一步：循环图像中的每一个像素点，以其为中心点，以n为半径(不同系统中n的取值有差异)，构造一个矩形区域。使用此区域所覆盖的第一摄像头图像的数据，构造一个用于进行定位计算的定位核。

第二步：在第二摄像头的图像的同一行像素上进行匹配计算(相似性度量)，匹配分数最大值处即为定位结果，定位结果在第二摄像头的图像上的横向坐标与该像素点在第一摄像头的图像上的横向坐标之差，即为该像素点的视差。

如图3所示，第一摄像头1与第二摄像头2对同一个目标矩形成像，在第一摄像头的图像的三个像素点构造了三个定位核，即位于图像中间的第一定位核101、位于图像最上方的第二定位核102和位于图像最下方的第三定位核103，第二摄像头的同一行像素即为对应定位核在第二摄像头的图像中定位计算的搜索范围，即位于图像中间的第一搜索范围201、位于图像最上方的第二搜索范围202和位于图像最下方的第三搜索范围203。理论上，我们可以对第一摄像头的所有像素点做上述操作，就可以得到整幅图像像素点的视差，从而得到对应的距离。

实际上，我们可以把像素点归结为以下三大类。

第一类：第一定位核101位于纵向边缘区域(横向梯度值较大区域)，其在搜索范围(即对应的第一搜索范围201)内得到的匹配分数极大值与其它值，有着很好的对比度，从而使其计算的视差结果稳定可靠，我们会保留并使用此类视差值。

第二类：第二定位核102位于横向边缘区域(纵向梯度值较大区域)，其在搜索范围(即对应的第二搜索范围202)内的某段区间内得到的匹配分数很大且相近，有着较差的对比度，从而使其计算的视差结果不够稳定可靠，我们通常不会保留并使用此类视差值。

第三类：第三定位核103位于非边缘区域(各个方向梯度值都较小的区域)，其在搜索范围(即对应的第三搜索范围203)内的某段区间内得到的匹配分数很大且相近，有着很差的对比度，从而使其计算的视差结果不够稳定可靠，通常不会保留并使用此类视差值。

综上所述，为了提高视差(距离)计算的可靠性，我们通常会过滤掉第二类与第三类不可靠的视差值，保留第一类可靠的视差值。通常位于纵向边缘区域的像素点的视差被更多地保留下来，用于后续的分析和计算。

综上可知，利用左右布置的第三摄像头4以及第一摄像头或/和第二摄像头形成的相机，可以完成图像中带有竖直边缘或倾斜边缘的成像点的视差值，由视差值，相机标定参数，像素坐标，可以得到该像素对应的实际物体在世界坐标系中相对于相机光心的X,Y,Z三维坐标信息，即水平向距离，竖直向高度，纵深向距离，从而完成带有这类特征的障碍物的检测，而多数也就是完成地面障碍物的检测。同时应当理解的是，对于集成式相机模组来讲，其第一摄像头1与第二摄像头2呈竖直或倾斜竖立方向上下分布，从而能够较为精准的检测障碍物的横向边缘，提高障碍物检测精度，而对于高空障碍物来讲，其主要需要检测的即为横向边缘，因此，当集成式相机模组安装于车体的上方时，通过第一摄像头和第二摄像头组成的相机模组，刚好能够适用于高空障碍物的边缘检测，提高高空障碍物的检测精度。

在该具体实施方式中，可通过多种结构实现各摄像头之间的布置组合，其中，为了提高横向边缘的检测精度，所述第一摄像头的成像焦点与所述第二摄像头的成像焦点的连线位于竖直或倾斜竖立平面上。

在此基础上，可采用将水平放置的立体相机的左侧或右侧相机，同时作为竖直放置的立体相机的上侧或下侧相机使用，再增加一部竖直放置的立体相机缺少的下侧或上侧相机，形成由三部单目相机组成的双向立体相机系统。

如图5和图6所示，所述第三摄像头4可以水平设置于所述第二摄像头的左侧或右侧，此时，所述第二摄像头3位于所述横向支臂11与所述纵向支臂的交叉位置。图5和图6所示的实施例中，第一摄像头2和第三摄像头4均位于上方，第二摄像头3位于下方，图5所示方案中，第三摄像头4布置于第一摄像头2的右侧，图6所示方案中，第三摄像头4布置于第一摄像头2的左侧，此时第一摄像头2既与第二摄像头3配合形成纵向放置或倾斜竖立的双目相机，又与第三摄像头4配合形成横向放置的双目相机。

在另外的实施例中，所述第三摄像头4水平设置于所述第一摄像头2的左侧或右侧，所述第一摄像头2位于所述横向支臂11与所述纵向支臂12的交叉位置。如图7和图8所示，第一摄像头2位于上方，第二摄像头3和第三摄像头4均位于下方，图7所示方案中，第三摄像头4布置于第二摄像头3的右侧，图8所示方案中，第三摄像头4布置于第二摄像头3的左侧，此时第二摄像头3既与第一摄像头2配合形成纵向或倾斜竖立放置的双目相机，又与第三摄像头4配合形成横向放置的双目相机。

除了以上实施例，还可以采用水平放置的立体相机和竖直放置的立体相机组合成一体来使用，形成由四部单目相机组成的集成式相机模组。具体的，该集成式相机模组还包括安装于所述横向支臂11的第四摄像头5，所述第四摄像头5安装于所述横向支臂11上远离所述第三摄像头4的一端，且所述第三摄像头4与所述第四摄像头5水平设置。在工作过程中，第一摄像头2和第二摄像头3用于形成竖直或倾斜竖立设置的双目相机，第三摄像头4和第四摄像头5用于形成横向设置的双目相机。

在此基础上，也可具有多个实施例，例如，所述第三摄像头4位于所述纵向支臂12的一侧，所述第四摄像头5位于所述纵向支臂12的另一侧，此时，所述第一摄像头2、所述第三摄像头4和所述第四摄像头5位于同一水平面上；或，所述第二摄像头3、所述第三摄像头4和所述第四摄像头5位于同一水平面上。

具体地，如图9所示，横向支臂11和纵向支臂12采用十字交叉的方式设置，四个摄像头分别位于十字形的四个端点上。或者，如图10所示，第一摄像头2、第三摄像头4和第四摄像头5均位于上方，且水平设置，第二摄像头3位于下方，且第一摄像头2位于第三摄像头4和第四摄像头5之间；又或者，如图11所示，第二摄像头3、第三摄像头4和第四摄像头5均位于下方，第一摄像头2位于上方，且第二摄像头3位于第三摄像头4和第四摄像头5之间。

在实际布置时，所述第三摄像头4和所述第四摄像头5也可均位于所述纵向支臂的同一侧，此时，所述第一摄像头2、所述第三摄像头4和所述第四摄像头5位于同一水平面上；或，所述第二摄像头3、所述第三摄像头4和所述第四摄像头5位于同一水平面上。

具体的，如图12所示，第二摄像头3、第三摄像头4和第四摄像头5水平布置于下方，且第三摄像头4和第四摄像头5均位于第二摄像头3的右侧，第一摄像头2布置于第二摄像头3竖直或倾斜竖立方向的上方。或者，如图13所示，第三摄像头4和第四摄像头5均位于第二摄像头3的右侧，且第三摄像头4和第四摄像头5所处的水平面位于第一摄像头2和第二摄像头3之间。再或者，如图14所示，第一摄像头2、第三摄像头4和第四摄像头5水平布置于上方，且第三摄像头4和第四摄像头5均位于第一摄像头2的右侧，第二摄像头3布置于第一摄像头2竖直或倾斜竖立方向的下方。

除了第三摄像头4和第四摄像头5均布置于右侧之外，还可将第三摄像头4和第四摄像头5均布置于左侧。如图15所示，第二摄像头3、第三摄像头4和第四摄像头5水平布置于下方，且第三摄像头4和第四摄像头5均位于第二摄像头3的左侧，第一摄像头2布置于第二摄像头3竖直或倾斜竖立方向的上方。或者，如图16所示，第三摄像头4和第四摄像头5均位于第二摄像头3的左侧，且第三摄像头4和第四摄像头5所处的水平面位于第一摄像头2和第二摄像头3之间。再或者，如图17所示，第一摄像头2、第三摄像头4和第四摄像头5水平布置于上方，且第三摄像头4和第四摄像头5均位于第一摄像头2的左侧，第二摄像头3布置于第一摄像头竖直或倾斜竖立方向的下方。

如图18所示，上述集成式相机模组10通过支架安装于所述交通工具的前方或上方，且位于所述车体的居中位置，以便实现检测的方便性和准确性。

由于车体本身存在制造误差，使得集成式相机模组10安装在车体20同样的位置后，其各种角度并不是最为理想的状态。如：相机光轴与水平线的夹角不为0；相机基线并不垂直于水平面等，因此，该集成式相机模组还可具有角度调整机构，以便进行俯仰角、航向角、翻滚角的调整并可靠固定。当角度调整完毕后，集成式相机模组10与车体20之间的相对位置、相对角度在标定后须保持固定不变。

进一步地，集成式相机模组通过其芯片与所述交通工具的制动刹车信号连接，该集成式相机模组10还包括安装于所述车体20的声光报警器，集成式相机模组通过其芯片与所述声光报警器电连接。在实际使用过程中，集成式相机模组可以与声光报警器和制动刹车两者中的一者连接，当检测到前方存在危险空中障碍物时，可以反馈执行系统进行及时地声光报警或控制车辆制动刹车。

进一步地，可以为该集成式相机模组设置防水和防尘结构，例如在集成式相机模组的壳体上设置防尘与防水结构。由于集成式相机模组放置于车体的外部，其工作环境较为恶劣，光照、扬尘、雨水、轻微的刮蹭都会存在，所以通常要求集成式相机模组的外围结构或壳体具有很好的防尘、防水性能。可以采用铝合金、硬性塑胶等材质制作外壳，并在接缝处使用橡胶、玻璃胶等进行防水、防尘处理。

在上述具体实施方式中，本实用新型所提供的交通工具上设置有集成式相机模组，且集成式相机模组采用两个摄像头相对纵向设置、且两个摄像头相对横向布置的方式，既能够通过上下布置的两个摄像头对于较高车辆构成顶部碰撞危险的空中障碍物进行精确检测，又能够通过左右布置的两个摄像头对于地面障碍物进行精确检测，从而保障了交通工具的行驶安全；同时能够实现空中障碍物检测的相机模组与能够实现地面障碍物检测的相机模组集成设置，提高了相机模组的集成性能，提高其在交通工具上的布置空间合理性。

除了上述集成式相机模组，本实用新型还提供一种包括该集成式相机模组的交通工具，该交通工具包括车体和安装于所述车体的集成式相机模组，该交通工具可具体为客车、大货车、房车或校车等。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于交通工具的集成式相机模组，其特征在于，包括：

支架，所述支架安装于与所述交通工具的车体，所述支架包括横向支臂和与所述横向支臂交叉设置的纵向支臂；

第一摄像头，所述第一摄像头安装于所述纵向支臂的一端，且所述第一摄像头的光轴与水平线的夹角为0；

第二摄像头，所述第二摄像头安装于所述纵向支臂的另一端，且所述第二摄像头的光轴与水平线的夹角为0；

第三摄像头，所述第三摄像头安装于所述横向支臂的一端，并位于所述第一摄像头或所述第二摄像头的旁侧；

所述第一摄像头和所述第二摄像头位于所述车体的上方，所述第一摄像头位于所述第二摄像头的上方。

2.根据权利要求1所述的集成式相机模组，其特征在于，所述第一摄像头的成像焦点与所述第二摄像头的成像焦点的连线位于竖直平面上。

3.根据权利要求2所述的集成式相机模组，其特征在于，所述第三摄像头水平设置于所述第二摄像头的左侧或右侧，所述第二摄像头位于所述横向支臂与所述纵向支臂的交叉位置。

4.根据权利要求2所述的集成式相机模组，其特征在于，所述第三摄像头水平设置于所述第一摄像头的左侧或右侧，所述第一摄像头位于所述横向支臂与所述纵向支臂的交叉位置。

5.根据权利要求2所述的集成式相机模组，其特征在于，还包括安装于所述横向支臂的第四摄像头，所述第四摄像头安装于所述横向支臂上远离所述第三摄像头的一端，且所述第三摄像头与所述第四摄像头水平设置。

6.根据权利要求5所述的集成式相机模组，其特征在于，且所述第三摄像头位于所述纵向支臂的一侧，所述第四摄像头位于所述纵向支臂的另一侧。

7.根据权利要求5所述的集成式相机模组，其特征在于，所述第三摄像头和所述第四摄像头均位于所述纵向支臂的同一侧。

8.根据权利要求6或7所述的集成式相机模组，其特征在于，所述第一摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头位于同一水平面上；或，所述第二摄像头、所述第三摄像头和所述第四摄像头位于同一水平面上。

9.根据权利要求1-7任一项所述的集成式相机模组，其特征在于，所述支架安装于所述交通工具的前方或上方，且位于所述车体的居中位置。

10.一种交通工具，包括车体，其特征在于，还包括安装于所述车体的集成式相机模组，所述集成式相机模组为如权利要求1-9任一项所述的集成式相机模组。

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