[發(fā)明專利]基于單目機器視覺的車輛距離測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810043228.3
• 申請日: 2008-04-08
• 公開（公告）號: CN101281022A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵萌;唐大偉;駱軍;王猛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海世科嘉車輛技術(shù)研發(fā)有限公司
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14;G01B11/02;G06T5/00;G06K9/36
• 代理公司: 上海浦東良風(fēng)專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳志良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于單目機器視覺的車輛距離測量方法。

背景技術(shù)

隨著電子系統(tǒng)在車輛上的快速普及，各項主動安全技術(shù)的研究和應(yīng)用的不斷深入，對車輛的智能化、自動化的要求也越來越高。尤其是電子剎車、自動巡航、電子油門等技術(shù)的突破，使得車輛自動控制的實現(xiàn)成為可能。在這樣的背景下，高速條件下，車輛保持必要的安全距離以及在一定車距條件下保持安全的行駛速度，是保證道路安全暢通、保障車輛及人員安全的關(guān)鍵。同時，低速擁堵時，與前車保持較小固定車距的自動駕駛技術(shù)也成為提高駕駛舒適性的關(guān)鍵指標(biāo)之一。因此，迫切需要一種成本低廉的，可靠的，高低速均適用的車輛距離測量技術(shù)。

當(dāng)前所采用的技術(shù)主要有：超聲波技術(shù)、激光測距技術(shù)、紅外線技術(shù)和視覺技術(shù)等。其中，超聲波技術(shù)、激光測距技術(shù)、紅外線技術(shù)主要是通過目標(biāo)物體對上述超聲波、激光、紅外線等反射的原理來實現(xiàn)測量的。這三種技術(shù)需要安裝發(fā)射源、接收器，以及多種配套的信號處理部件，其系統(tǒng)較為復(fù)雜，成本相對較高；另外，這類技術(shù)在實際試驗中，對環(huán)境的要求比較高，容易受到干擾；同時，在目前的技術(shù)條件下，探測距離也比較近，通常用于倒車等低速的場合，很難滿足高速駕駛時的遠距離探測的需求。另外一類是機器視覺技術(shù)，目前主要有兩種方法，一種是采用立體攝像機，使用至少兩個專用的立體攝像機對被拍攝物體進行拍攝，然后對目標(biāo)體進行處理運算，來計算距離。但該方法成本非常高昂，現(xiàn)階段難以進行推廣和產(chǎn)業(yè)化，并且立體攝像機體積相對較大，在整車布置上實現(xiàn)較為困難，影響整車內(nèi)飾的美觀。還有一種機器視覺系統(tǒng)是采用單個攝像機對整個車輛輪廓和地面道路標(biāo)志線進行識別，通過車輛輪廓、車輛輪廓在圖像的位置以及地面道路標(biāo)志線的走向，來綜合計算兩車間的距離。但這種方法由于車輛輪廓變化范圍很大，識別率較低；而且必須同時識別地面道路標(biāo)志線，且需采集到整車的圖像，計算量大，因此只適用于高速、車流量不大的場合，有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的無法近距離計算出車距的缺陷，提供一種采用由單攝像頭的圖像攝取系統(tǒng)和多功能的圖像處理和分析系統(tǒng)組成的測量車輛距離的方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

基于單目機器視覺的車輛距離測量方法，包括以下步驟：

1)由單目攝像頭獲取形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體兩維的圖像信息，并發(fā)送至圖像處理模塊；

2)圖像處理模塊收到原始圖像后，對圖像進行去除噪聲和增強圖像質(zhì)量的預(yù)處理；

3)對預(yù)處理后的兩維圖像進行大范圍的搜索，找到符合形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體的若干區(qū)域作為候選區(qū)，然后對這些侯選區(qū)域做進一步解析，最后選定一個最匹配的區(qū)域作為形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體區(qū)域，并將其從圖像中分割出來；

4)對提取的形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體邊界特征和形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體模板進行傾斜角度校正；

5)根據(jù)傾斜校正后的形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體圖像，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的數(shù)值，還原其在世界坐標(biāo)系中的距離，從而得到車輛的距離。

在所述預(yù)處理中對所述兩維圖像進行灰度拉伸和直方圖均衡化的處理。

在所述步驟(3)中，對預(yù)處理后的兩維圖像進行邊緣檢測法運算；然后采用連通域分析的方法提取形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體區(qū)域：先對圖像進行連通域標(biāo)記，然后針對每個連通域進行分析，找出每個連通域的最上、最下、最左、最右端坐標(biāo)。

在所述步驟(4)中，采用遞歸變換的方法對傾斜角度進行校正：首先對提取出的形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體邊界進行二值化，然后在傾角之間旋轉(zhuǎn)圖像，步進為一次一個角度，求出圖像的水平投影，計算出每一投影坐標(biāo)的權(quán)值，權(quán)值為該水平方向上連續(xù)線段的數(shù)目，這樣所有旋轉(zhuǎn)角度中投影坐標(biāo)累加權(quán)值最大的直線的傾角就是形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體方向的傾角；根據(jù)此傾角值對形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體的傾斜量進行校正。

將測量的車輛距離值發(fā)送給聲光警示顯示系統(tǒng)。

所述形狀、尺寸已知的標(biāo)準物體為標(biāo)準的汽車牌照。

所述單目圖像攝取系統(tǒng)為一個CCD或CMOS攝像頭。

其工作原理在于從單目圖像攝取系統(tǒng)的圖像信息出發(fā)，對圖像信息進行處理，運用圖像識別的技術(shù)，提取并矯正得出其中的標(biāo)準物體邊緣尺寸，并根據(jù)處理后的標(biāo)準物體的所占圖像中的尺寸大小以及預(yù)先標(biāo)定值，來反求和重建標(biāo)準物體的空間信息，并對標(biāo)準物體在三維空間的相對位置進行計算，從而實現(xiàn)車輛距離的測量。

本發(fā)明的有益效果：