基于視覺的汽車開門碰撞預(yù)警裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通領(lǐng)域的輔助駕駛技術(shù)，具體地，涉及一種基于視覺的汽車開門碰 撞預(yù)警裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于智能車的研究是當(dāng)今研究熱點之一。在對智能車的研究中，駕駛輔助系統(tǒng)是 其中的一個核心的系統(tǒng)。在使用車輛的各種行為中，很多行為的危險性的來源都是車內(nèi)人 員在執(zhí)行該行為時存在的視覺盲區(qū)。停車開門這一行為就是上述危險行為之一，因為車內(nèi) 人員在停車開門時候忽略其視覺盲區(qū)內(nèi)的運動物體而造成的碰撞事故時有發(fā)生。因此研制 出一種原理先進(jìn)，簡單易行，準(zhǔn)確度高，價格適中的車輛開門碰撞預(yù)警裝置是十分必要的。 [0003]目前市面上已有的車輛開門碰撞預(yù)警裝置，大多是利用傳感器等硬件完成車輛外 界物體的檢測，但是基于硬件的檢測裝置成本較高，而且可擴展性和可維護性較差，例如利 用超聲波傳感器的裝置檢測范圍小、檢測角度分辨率低；利用毫米波雷達(dá)的裝置檢測成本 高、安裝不方便；利用激光雷達(dá)的裝置檢測成本高等。
[0004] 利用機器視覺的方法可以有效實現(xiàn)運動物體的檢測，而且基于機器視覺的裝置硬 件結(jié)構(gòu)簡單，硬件成本低。但是現(xiàn)有的利用機器視覺的檢測裝置，大多只能實現(xiàn)觀測點周圍 部分區(qū)域的視覺檢測，很少有能實現(xiàn)車身四周全局無盲點檢測的裝置，且裝置所用算法大 多為光流法，幀差法，背景差分法等傳統(tǒng)算法，這些傳統(tǒng)算法有著各自的缺點，例如光流法 的計算量巨大，計算效率低；幀差法在物體運動速度過高和過低時會產(chǎn)生很大的誤差；背 景差分法需要很長的時間進(jìn)行背景建模，初始化時間長等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于STHOL(Spatio-temporal HistogramsofOrientedLines)特征的車輛開門碰撞預(yù)警檢測裝置及方法。STHOL特征 是一種結(jié)合當(dāng)前圖像幀和之前連續(xù)多幀圖像信息的特征，利用該特征準(zhǔn)確檢測某一預(yù)設(shè)方 向上的物體的運動，其計算效率高，應(yīng)用性靈活，準(zhǔn)確率高，可以自主根據(jù)實際需要控制運 算的復(fù)雜程度和監(jiān)控范圍。利用STHOL特征搭配可以獲取汽車四周全局圖像的環(huán)視裝置， 實現(xiàn)車身四周全局無盲點的實時檢測。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于視覺的汽車開門碰撞預(yù)警裝置，包括四個 攝像頭和工控機，其中：四個攝像頭采集汽車周圍的環(huán)視圖像，并將采集到的圖像信息傳輸 給工控機，這四個攝像頭與車載的工控機構(gòu)成環(huán)視平臺；工控機對接收到的圖像信息進(jìn)行 畸變矯正處理，并對矯正后的圖像進(jìn)行基于STHOL特征的檢測。
[0007] 優(yōu)選地，所述工控機對矯正后的圖像進(jìn)行基于STHOL特征的檢測，包括：掃描線的 設(shè)置、掃描線由車輛坐標(biāo)到圖像坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、時空信息圖的建立、時空特征圖的邊緣線的提 取和擬合、STHOL特征的提取以及決策，得到四個視野圖像中的檢測結(jié)果；取每個視野中有 危險的運動的結(jié)果為"1"，無危險運動的結(jié)果為"0"，則對四個視野中的檢測結(jié)果取并集， 若并集結(jié)果為" 1"，則判定安全區(qū)域內(nèi)有危險運動，發(fā)出警報；若并集結(jié)果是"〇"，則判定安 全區(qū)域內(nèi)沒有危險運動，不發(fā)出警報。
[0008] 優(yōu)選地，所述四個攝像頭分別安裝于車輛的頭部、尾部、左部和右部，其安裝參數(shù) 根據(jù)實際車輛尺寸而定，以使四個攝像頭的視角覆蓋汽車周圍的所有觀測死角為準(zhǔn)。
[0009] 更優(yōu)選地，所述四個攝像頭均為魚眼攝像頭。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種基于視覺的汽車開門碰撞預(yù)警裝置的方法， 所述方法中：在車輛頭部、尾部、左部和右部安裝四個魚眼攝像頭，四個魚眼攝像頭視角接 近180度，完成對汽車四周無死角的觀測，這四個魚眼攝像頭與車載的工控機構(gòu)成環(huán)視平 臺；由環(huán)視平臺得到的四個視野的圖像具有魚眼畸變，對魚眼畸變進(jìn)行畸變矯正；對四個 視野畸變矯正后的圖像分別進(jìn)行基于STHOL特征的檢測。
[0011] 優(yōu)選地，所述基于STHOL特征的檢測，包括：
[0012] 掃描線的設(shè)置；掃描線由車輛坐標(biāo)到圖像坐標(biāo)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；時空信息圖的建立； 時空特征圖的邊緣線的提取和擬合；STHOL特征的提取以及決策；最后得到四個視野圖像 中的檢測結(jié)果。
[0013] 優(yōu)選地，所述掃描線的設(shè)置包括掃描線的密度以及鋪設(shè)范圍，掃描線的密度以及 鋪設(shè)范圍根據(jù)汽車的具體尺寸以及硬件平臺性能而定。
[0014] 優(yōu)選地，利用透視變換的方法實現(xiàn)所述掃描線由車輛坐標(biāo)到圖像坐標(biāo)的坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換。
[0015] 優(yōu)選地，根據(jù)實際需求設(shè)置四個所述攝像頭的檢測范圍、精度，以及檢測的運動方 向。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0017] 1、基于機器視覺，成本低，可擴展性好；
[0018] 2、原理先進(jìn)，準(zhǔn)確性好；
[0019] 3、實現(xiàn)汽車周圍全局的觀測，確保無盲點；
[0020] 4、算法靈活，其運行時間和需要檢測的運動的方向可以預(yù)先設(shè)定。
【附圖說明】
[0021] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0022] 圖1為本發(fā)明一實施例的裝置安裝俯視圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明一實施例的四個視野圖像中預(yù)設(shè)掃描線的方向示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明一實施例方法的流程圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明一實施例中各個坐標(biāo)系之間的關(guān)系圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明一實施例中四個部分視野的掃描線設(shè)置轉(zhuǎn)換后的效果圖，其中（a) 尾部視野，（b)頭部視野，（c)右部視野，（d)左部視野；
[0027] 圖6為本發(fā)明一實施例中時空信息圖形成示意圖；
[0028] 圖7為本發(fā)明一實施例中某一條掃描線對應(yīng)的時空信息圖；
[0029] 圖8為本發(fā)明一實施例中Canny算子處理過的時空信息圖；
[0030] 圖中：如攝像頭1，后攝像頭2,左攝像頭3,右攝像頭4,工控機5。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0032] 要完成汽車的停車開門碰撞預(yù)警，要求裝置滿足兩個條件，第一個就是需要能實 現(xiàn)汽車四周無死角的觀測，也就是得到汽車周圍的環(huán)視圖像；第二個就是能辨別出所得到 的環(huán)視圖像中具有危險運動的物體。在本發(fā)明裝置中第一個條件由設(shè)計的環(huán)視平臺（即前 攝像頭1、后攝像頭2、左攝像頭3和右攝像頭4、工控機構(gòu)成）滿足，第二個條件由工控機中 基于STHOL特征的檢測算法滿足。
[0033] 如圖1所示，一種基于視覺的汽車開門碰撞預(yù)警裝置，包括：前攝像頭1，后攝像頭 2,左攝像頭3,右攝像頭4,工控機5 ;其中：如攝像頭1、后攝像頭2、左攝像頭3和右攝像頭 4為魚眼攝像頭，其安裝參數(shù)根據(jù)實際車輛尺寸而定，令四個攝像頭的視角覆蓋汽車周圍的 所有觀測死角；攝像頭1、2、3、4采集到的圖像傳入工控機5中，由于四個攝像頭采集的圖像 均有魚眼畸變，采用畸變矯正技術(shù)進(jìn)行矯正。
[0034] 如圖2所示，為四個視野圖像中預(yù)設(shè)掃描線的方向示意圖，由STHOL的提取過程 可知，整個檢測算法需要進(jìn)行需要被檢測運動的方向的預(yù)設(shè)，這個過程通過掃描線的設(shè)置 方向?qū)崿F(xiàn)；考慮到裝置的用途，在汽車開門時，車的頭部視野中垂直車身的運動，車的兩側(cè) 和后部視野中平行于車身的運動被認(rèn)為是可能產(chǎn)生碰撞的運動，所以汽車四個視野中掃描 線設(shè)置如圖2所示，掃描線的密度以及鋪設(shè)范圍根據(jù)汽車的具體尺寸以及硬件平臺性能而 定。
[0035] 在按照圖2完成掃描線設(shè)置之后，利用透視變換將車輛坐標(biāo)系中的掃描線坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換到圖像坐標(biāo)系中，然后進(jìn)行時空信息圖的搭建，STHOL特征的提取及決策，最后得到四個 視野圖像中的檢測結(jié)果；四個視野是全局視野的四個部分，彼此之間是獨立的，所以四個視 野之間的檢測內(nèi)容也是彼此獨立的，取每個視野中有危險的運動的結(jié)果為" 1"，無危險運動 的結(jié)果為"〇"，則對四個視野中的檢測結(jié)果取并集，