[發明專利]一種基于車載雙相機系統的運動目標位置與速度估計方法

在審

• 申請號: 202210279319.7
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114638858A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 陳劍;張心放;熊文逸;鄧建強
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/285;G06T7/292;G06T7/66;G06T19/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于車載雙相機系統的運動目標位置與速度估計方法。包括：確定運動目標的多個特征點，車載雙相機系統對運動目標進行拍攝，分別獲得第一、第二參考幀圖像，根據兩個圖像中的多個特征點計算兩個相機之間的尺度化平移向量和景深之比；接著計算其中一個特征點在兩個相機的當前時刻坐標系下對應的景深；再選擇基準相機，確定當前特征點在車輛坐標系下的三維坐標；然后基準相機再拍攝運動目標，獲得實時運動目標圖像，從而計算運動目標的實時位置；構造視覺特征，再構造非線性觀測器，求解并獲得視覺特征導數的估計值，最終求解運動目標的實時速度。本發明粗略設定參數即可實現較好的觀測效果，適用于智能車輛的實際應用場景。

技術領域

本發明屬于計算機視覺和自動化的交叉領域的一種運動目標位置與速度估計方法，涉及一種基于車載雙相機系統的運動目標位置與速度估計方法。

背景技術

智能車是自動化、計算機、通信、模式識別等多學科交叉的新型領域，既有極高的學術價值又有廣闊的應用前景，全世界范圍內已經有眾多發達國家政府以及高科技企業正在持續投入、大力發展智能車技術。在智能車的應用中，估計周圍運動目標的位置與速度顯得至關重要，這有助于其自主進行動態避障與軌跡規劃等任務。由于相機具有成本低廉、配置方便、底層算法成熟等特點，且其可以如人眼一般獲取豐富的色彩及紋理信息，相比其他傳感器更適合用于對周圍環境中的運動目標進行相關估計。

由于相機在將三維場景中的點映射到成像平面時丟失了景深信息，單目相機一般無法恢復出運動目標的真實位置與速度，現有方法一般通過引入輔助傳感器、利用移動目標先驗信息。Dani等人(A.P.Dani,N.R.Fischer,and W.E.Dixon,“Single camerastructure and motion,”IEEE Transactions on Automatic Control,vol.57,no.1,pp.238–243,Jan.2012)假設相機一個軸向的速度可測，Chitrakaran等人(V.K.Chitrakaran,D.M.Dawson,W.E.Dixon,and J.Chen,“Identification of a movingobject’s velocity with a fixed camera,”Automatica,vol.41,no.3,pp.553–562,Mar.2005)則假設運動目標上一個特定的長度已知。為了消除對先驗信息的依賴，Chwa等人(D.Chwa,A.P.Dani,and W.E.Dixon,“Range and motion estimation of a monocularcamera using static and moving objects,”IEEE Transactions on Control Systemsand Technology,vol.24,no.4,pp.1174–1183,Jul.2016)考慮一個同時存在動-靜兩個物體的場景，而Chen等人(J.Chen,K.Zhang,B.Jia,and Y.Gao,“Identification of amoving object’s velocity and range with a static-moving camera system,”IEEETransactions on Automatic Control,vol.63,no.7,pp.2168–2175,Jul.2018)則使用了一個動-靜相機系統。顯然，這些方法由于要用到靜態的物體或相機，均不適用于智能車的實際應用。

綜上所述，現有針對未知相機外參的工作尚存一些不足，因此本工作將考慮基于車載的雙相機系統來對運動目標的位置及速度進行在線估計。

發明內容