一种智能泊车系统的泊车位检测装置及方法
【专利摘要】本发明公开一种智能泊车系统的泊车位检测装置，包括传感器单元：四个广角摄像头和超声波测距传感器；信号处理单元：环视图生成模块、泊车位检测模块；人机接口单元：输出模块用以显示环视图和检测到的库位、输入模块用以接受驾驶员输入的各种指令。其中，泊车位检测模块包括库位线检测子模块、障碍车检测子模块和泊车位输出子模块。本发明还公开一种智能泊车系统的泊车位检测方法。本发明采用低成本传感器方案，通过融合超声波测距传感器得到的距离值与摄像头采集到的图像信息，提高了泊车位检测的正确率和精度，而且在地面存在库位线和存在障碍车的多种情况下都能有效检测到泊车位。
【专利说明】一种智能泊车系统的泊车位检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车【技术领域】，涉及驾驶辅助系统，尤其涉及到智能泊车系统的泊车位检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车保有量的增大，停车位日益紧张，停车难这一问题变得更加严重。对于没有经验的新手而言，把车辆安全地停入泊车位非常困难；即使对于有经验的驾驶员来讲，把车辆停入狭小的泊车位也并不是一件容易的事情。开发智能泊车系统，有利于保证泊车过程的安全性，同时提高泊车过程的舒适性和便捷性。
[0003]智能泊车系统一般包括以下几个模块:泊车位检测模块、路径规划模块、跟踪模块、执行模块和人机接口模块。泊车位检测模块是智能泊车系统的基础，很大程度上影响着整个泊车系统的性能。
[0004]目前，智能泊车系统的泊车位检测方法主要包括以下三种:1.利用超声波测距传感器进行泊车位检测。由于车辆前端或后端存在圆角，受超声波测距传感器本身特性的局限，在前后端圆角处存在接收不到回波的现象，这将造成检测到的泊车位比实际偏大；此夕卜，这种方法也不适用于地面存在库位线但没有前后障碍车的情况，如停车场等。大众汽车的泊车辅助系利用安装在保险杠两侧的超声传感器，在车辆行驶时对车辆两侧进行扫描，进而检测泊车位。该系统在大众旗下途观、迈腾、CC等车型上均有搭载。2.利用激光雷达进行泊车位检测，其优点在于检测精度高，但是激光雷达的成本高昂。本田技研工业株式会社申请的专利CN10187849利用雷达装置以规定的时间间隔发送电磁波，根据反射波的接收结果检测电磁波在物体上反射的反射点，并根据预先存储的自车的车身尺寸数据和反射点的排列判断泊车空间的有无。3.利用机器视觉技术进行泊车位检测，其难点在于图像易受到阴影、光照等环境条件的影响。王旭东在“基于环视的自动泊车方法研究与系统设计”中提出了基于Radon变换的亮点特征检测泊车位以及基于兴趣窗口提取空泊车位的方法。以上方案各有优点，不过仍然存在不足。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种智能泊车系统的泊车位检测装置及方法，在地面存在库位线和存在障碍车的多种情况下都能有效检测到泊车位。
[0006]为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是:
[0007]—种智能泊车系统的泊车位检测装置，包括:传感器单元:位于车辆车身上的摄像头和测距传感器；信号处理单元:环视图生成模块、泊车位检测模块；人机接口:输出模块用以显示环视图和检测到的库位，输入模块用以接受驾驶员输入的各种指令。
[0008]所述泊车位检测模块包括泊车位线检测子模块、障碍车检测子模块、泊车位输出子模块；泊车位线检测子模块利用地面泊车位线检测泊车位；障碍车检测子模块利用障碍车检测泊车位；泊车位输出子模块根据泊车位线检测子模块和障碍车检测子模块的检测结果，最终确定出泊车位。
[0009]所述传感器单元包括位于车辆前侧、后侧、左侧、右侧的四个广角摄像头和位于车辆两侧的超声波测距传感器。
[0010]所述四个摄像头的安装位置应保证四个摄像头采集到的图片覆盖到车辆四周360度区域，而且相邻两摄像头采集到的图片有重叠区域。
[0011]所述人机接口输出模块将检测到的泊车位叠加显示在环视图上，如果检测到的泊车位不正确或者不符合驾驶员的意愿，驾驶员可以通过输入模块调整泊车位的位置和(或)方向，在驾驶员改变泊车位的位置和(或)方向后，将新的泊车位四个角点坐标输出到智能泊车系统的路径规划模块。
[0012]所述的智能泊车系统的泊车位检测装置中的泊车位线检测子模块确定泊车位的方法，包括如下步骤:(I)图像预处理；(2)从环视图中提取直线；(3)对直线进行后处理，以保留地面泊车位线对应的线段，删除其他杂乱线段；(4)得到矩形泊车位。
[0013]所述的智能泊车系统的泊车位检测装置中的障碍车检测子模块确定泊车位的方法:根据障碍车的前后端轮廓的位置来确定泊车位。
[0014]第一辆障碍车前端轮廓在全局坐标系中的位置采用以下方法确定:(I)利用超声波测距传感器得到的距离值和车辆位姿信息，拟合出对应于障碍车侧面轮廓的一条直线；
(2)当超声波测距传感器的距离值发生正跳变时，存储这一时刻的环视图；(3)在环视图中设定感兴趣区域(R0I)，使障碍车前端轮廓位于感兴趣区域内；(4)对所述感兴趣区域图像灰度化，做边缘检测，得到障碍车前端轮廓向前最凸出点(最前点)的坐标；(5)由最前点向拟合出的直线作垂线，确定出障碍车前端轮廓在全局坐标系中的位置；
[0015]若存在两辆障碍车，则第二辆障碍车后端轮廓在全局坐标系中的位置采用以下方法确定:(6)利用超声波测距传感器得到的距离值和车辆位姿信息，拟合出对应于障碍车侧面轮廓的一条直线；(2)当超声波测距传感器的距离值发生负跳变时，存储这一时刻的环视图；(3)在环视图中设定感兴趣区域，使障碍车后端轮廓位于感兴趣区域内；(4)对所述感兴趣区域图像灰度化，做边缘检测，得到障碍车前端轮廓向后最凸出点即最后点的坐标；(5)由最后点向拟合出的直线作垂线，确定出障碍车后端轮廓在全局坐标系中的位置。
[0016]由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果:采用低成本传感器方案，通过融合超声波测距传感器得到的距离值与摄像头采集到的图像信息，提高了泊车位检测的正确率和精度，而且在地面存在库位线和存在障碍车的多种情况下都能有效检测到泊车位。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明智能泊车系统的泊车位检测装置功能模块示意图。
[0018]图2是本发明智能泊车系统的泊车位检测方法的流程图。
[0019]图3是本发明实施例中传感器在车辆上的布置方案。
[0020]图4是本发明实施例中拼接生成的一张环视图。
[0021]图5是本发明的泊车位线检测子模块的算法流程图。
[0022]图6是本发明实施例中直线后处理方法的流程图。
[0023]图7是本发明障碍车检测子模块的算法流程图。[0024]图8为本发明中全局坐标系和车辆坐标系的示意图。
[0025]图9是本发明第一辆障碍车前端轮廓确定方法的流程图。
[0026]图10是本发明实施例中第一辆障碍车前端轮廓确定方法示意图。
[0027]图11是本发明实施例中将检测到的泊车位在环视图中叠加显示的效果图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0029]请参阅图1和图2。
[0030]1、传感器单元:
[0031]传感器单元包括:位于车辆前侧、后侧、左侧、右侧的四个广角摄像头和位于车辆两侧的超声波测距传感器。其中，四个摄像头的安装位置应保证四个摄像头采集到的图片覆盖到车辆四周360度区域，而且相邻两摄像头采集到的图片有重叠区域。超声波测距传感器可以是左、右侧各布置一个，也可以是左、右侧分别布置多个。在实施例1中，将前摄像头布置在车辆前方格栅处，左右摄像头布置在左右后视镜处，后摄像头布置在车辆后背门上；在左右后视镜处分别安装一个超声波测距传感器。传感器在车辆上的布置方案如图3所示。
[0032]2、环视图生成模块
[0033](I)矫正畸变
[0034]为了获得较大的视野范围，本发明中位于车身四周的四个摄像头使用鱼眼广角摄像头。鱼眼摄像头采集到的图像存在着较大的畸变，首先需要对其进行校正畸变。
[0035]在实施例2中，只考虑摄像机的径向畸变和切向畸变，根据标定得到的摄像机畸变参数，利用下式对四个摄像头采集到的图像分别进行校正畸变:
【权利要求】
1.一种智能泊车系统的泊车位检测装置，其特征在于:包括:传感器单元:位于车辆车身上的摄像头和测距传感器；信号处理单元:环视图生成模块、泊车位检测模块；人机接口:输出模块用以显示环视图和检测到的库位，输入模块用以接受驾驶员输入的各种指令。
2.根据权利要求1所述的智能泊车系统的泊车位检测装置，其特征在于:所述泊车位检测模块包括泊车位线检测子模块、障碍车检测子模块、泊车位输出子模块；泊车位线检测子模块利用地面泊车位线检测泊车位；障碍车检测子模块利用障碍车检测泊车位；泊车位输出子模块根据泊车位线检测子模块和障碍车检测子模块的检测结果，最终确定出泊车位。
3.根据权利要求1所述的智能泊车系统的泊车位检测装置，其特征在于:所述传感器单元包括位于车辆前侧、后侧、左侧、右侧的四个广角摄像头和位于车辆两侧的超声波测距传感器。
4.根据权利要求3所述的智能泊车系统的泊车位检测装置，其特征在于:所述四个摄像头的安装位置应保证四个摄像头采集到的图片覆盖到车辆四周360度区域，而且相邻两摄像头采集到的图片有重叠区域。
5.根据权利要求1所述的智能泊车系统的泊车位检测装置，其特征在于:所述人机接口输出模块将检测到的泊车位叠加显示在环视图上，如果检测到的泊车位不正确或者不符合驾驶员的意愿，驾驶员可以通过输入模块调整泊车位的位置和或方向，在驾驶员改变泊车位的位置和或方向后，将新的泊车位四个角点坐标输出到智能泊车系统的路径规划模块。
6.权利要求1所述的智能泊车系统的泊车位检测装置中的泊车位线检测子模块确定泊车位的方法，其特征在于:包括如下步骤:(1)图像预处理；(2)从环视图中提取直线；(3)对直线进行后处理，以保留地面泊车位线对应的线段，删除其他杂乱线段；(4)得到矩形泊车位。
7.权利要求1所述的智能泊车系统的泊车位检测装置中的障碍车检测子模块确定泊车位的方法，其特征在于:根据障碍车的前后端轮廓的位置来确定泊车位。
8.根据权利要求7所述的方法:其特征在于:第一辆障碍车前端轮廓在全局坐标系中的位置采用以下方法确定:(1)利用超声波测距传感器得到的距离值和车辆位姿信息，拟合出对应于障碍车侧面轮廓的一条直线；(2)当超声波测距传感器的距离值发生正跳变时，存储这一时刻的环视图；(3)在环视图中设定感兴趣区域，使障碍车如端轮廊位于感兴趣区域内；(4)对所述感兴趣区域图像灰度化，做边缘检测，得到障碍车前端轮廓向前最凸出点即最前点的坐标；(5)由最前点向拟合出的直线作垂线，确定出障碍车前端轮廓在全局坐标系中的位置； 若存在两辆障碍车，则第二辆障碍车后端轮廓在全局坐标系中的位置采用以下方法确定:(6)利用超声波测距传感器得到的距离值和车辆位姿信息，拟合出对应于障碍车侧面轮廓的一条直线；(7)当超声波测距传感器的距离值发生负跳变时，存储这一时刻的环视图；(8)在环视图中设定感兴趣区域，使障碍车后端轮廓位于感兴趣区域内；(9)对所述感兴趣区域图像灰度化，做边缘检测，得到障碍车前端轮廓向后最凸出点即最后点的坐标；(10)由最后点向拟合出的直线作垂线，确定出障碍车后端轮廓在全局坐标系中的位置。
【文档编号】B60R16/02GK103600707SQ201310545995
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】陈慧, 范梦阳 申请人:同济大学