[发明专利]基于单目机器视觉的车辆距离测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于单目机器视觉的车辆距离测量方法。

背景技术

随着电子系统在车辆上的快速普及，各项主动安全技术的研究和应用的不断深入，对车辆的智能化、自动化的要求也越来越高。尤其是电子刹车、自动巡航、电子油门等技术的突破，使得车辆自动控制的实现成为可能。在这样的背景下，高速条件下，车辆保持必要的安全距离以及在一定车距条件下保持安全的行驶速度，是保证道路安全畅通、保障车辆及人员安全的关键。同时，低速拥堵时，与前车保持较小固定车距的自动驾驶技术也成为提高驾驶舒适性的关键指标之一。因此，迫切需要一种成本低廉的，可靠的，高低速均适用的车辆距离测量技术。

当前所采用的技术主要有：超声波技术、激光测距技术、红外线技术和视觉技术等。其中，超声波技术、激光测距技术、红外线技术主要是通过目标物体对上述超声波、激光、红外线等反射的原理来实现测量的。这三种技术需要安装发射源、接收器，以及多种配套的信号处理部件，其系统较为复杂，成本相对较高；另外，这类技术在实际试验中，对环境的要求比较高，容易受到干扰；同时，在目前的技术条件下，探测距离也比较近，通常用于倒车等低速的场合，很难满足高速驾驶时的远距离探测的需求。另外一类是机器视觉技术，目前主要有两种方法，一种是采用立体摄像机，使用至少两个专用的立体摄像机对被拍摄物体进行拍摄，然后对目标体进行处理运算，来计算距离。但该方法成本非常高昂，现阶段难以进行推广和产业化，并且立体摄像机体积相对较大，在整车布置上实现较为困难，影响整车内饰的美观。还有一种机器视觉系统是采用单个摄像机对整个车辆轮廓和地面道路标志线进行识别，通过车辆轮廓、车辆轮廓在图像的位置以及地面道路标志线的走向，来综合计算两车间的距离。但这种方法由于车辆轮廓变化范围很大，识别率较低；而且必须同时识别地面道路标志线，且需采集到整车的图像，计算量大，因此只适用于高速、车流量不大的场合，有很大的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的无法近距离计算出车距的缺陷，提供一种采用由单摄像头的图像摄取系统和多功能的图像处理和分析系统组成的测量车辆距离的方法。

本发明是这样实现的：

基于单目机器视觉的车辆距离测量方法，包括以下步骤：

1)由单目摄像头获取形状、尺寸已知的标准物体两维的图像信息，并发送至图像处理模块；

2)图像处理模块收到原始图像后，对图像进行去除噪声和增强图像质量的预处理；

3)对预处理后的两维图像进行大范围的搜索，找到符合形状、尺寸已知的标准物体的若干区域作为候选区，然后对这些侯选区域做进一步解析，最后选定一个最匹配的区域作为形状、尺寸已知的标准物体区域，并将其从图像中分割出来；

4)对提取的形状、尺寸已知的标准物体边界特征和形状、尺寸已知的标准物体模板进行倾斜角度校正；

5)根据倾斜校正后的形状、尺寸已知的标准物体图像，根据预先标定的数值，还原其在世界坐标系中的距离，从而得到车辆的距离。

在所述预处理中对所述两维图像进行灰度拉伸和直方图均衡化的处理。

在所述步骤(3)中，对预处理后的两维图像进行边缘检测法运算；然后采用连通域分析的方法提取形状、尺寸已知的标准物体区域：先对图像进行连通域标记，然后针对每个连通域进行分析，找出每个连通域的最上、最下、最左、最右端坐标。

在所述步骤(4)中，采用递归变换的方法对倾斜角度进行校正：首先对提取出的形状、尺寸已知的标准物体边界进行二值化，然后在倾角之间旋转图像，步进为一次一个角度，求出图像的水平投影，计算出每一投影坐标的权值，权值为该水平方向上连续线段的数目，这样所有旋转角度中投影坐标累加权值最大的直线的倾角就是形状、尺寸已知的标准物体方向的倾角；根据此倾角值对形状、尺寸已知的标准物体的倾斜量进行校正。

将测量的车辆距离值发送给声光警示显示系统。

所述形状、尺寸已知的标准物体为标准的汽车牌照。

所述单目图像摄取系统为一个CCD或CMOS摄像头。

其工作原理在于从单目图像摄取系统的图像信息出发，对图像信息进行处理，运用图像识别的技术，提取并矫正得出其中的标准物体边缘尺寸，并根据处理后的标准物体的所占图像中的尺寸大小以及预先标定值，来反求和重建标准物体的空间信息，并对标准物体在三维空间的相对位置进行计算，从而实现车辆距离的测量。

本发明的有益效果：