一种基于TOF摄像模组的车辆可开合部件防碰撞方法与流程

本发明涉及驾驶辅助技术领域，尤其涉及一种基于tof摄像模组的车辆可开合部件防碰撞方法。

背景技术：

汽车与人们的日常出行紧密相关，在车位越来越有限的都市，停车给不少的驾驶者带来诸多的烦恼，诸如车与车之间的安全距离过小、车门、后备箱等可开合部件的开启区域有其他障碍物等，这给正常开启车门、后备箱带来不便，甚至可能造成车门、后备箱被撞等隐患。

现有技术中，车门、后备箱等可开合部件开启避障方案主要采用：①360°全景技术；②前后侧向雷达探测技术。它们主要的不足之处表现在：

1、360°全景技术利用车身4个摄像头获取不同区域的图像，以拼接为一幅完整的图像，但它无法提供确切的障碍物距离车身的距离，且成本相对较高；

2、前后侧向雷达探测技术存在部分盲区，即在车门开启区域存在台阶或水泥柱时，因其不在雷达探测区域中，故也存在车门开启被撞的风险。

因此，现有技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明提供一种基于tof摄像模组的车辆可开合部件防碰撞方法，解决的技术问题是，现有可开合部件开启避障方案如360°全景技术、前后侧向雷达探测技术等，可开合部件开启被撞的风险依然存在。

为解决以上技术问题，本发明提供一种基于tof摄像模组的车辆可开合部件防碰撞方法，包括以下步骤：

s1.安装tof摄像模组于车身可开合部件的检测位，所述检测位为所述tof摄像模组能检测所述可开合部件的开启区域的位置；

s2.获取所述可开合部件的尺寸参数，以及标定所述可开合部件的开度参数；

s3.根据所述尺寸参数、开度参数确定所述可开合部件的所述开启区域；

s4.判断到车辆停止时，所述tof摄像模组检测所述开启区域中是否存在障碍物，若是则发出障碍物提示信息，否则不反应或发出安全开启提示信息。

优选地，所述可开合部件为车门；所述车门包括前车门和后车门；

所述可开合部件的检测位为车辆左右大灯或车辆b柱，一个所述tof摄像模组对应一侧车门；

所述可开合部件的尺寸参数为对应于所述车门的车门尺寸参数；所述可开合部件的开度参数为对应于所述车门的车门开度参数；所述可开合部件的开启区域为对应于所述车门的开启区域。

在本发明的一优选实施例中，当所述tof摄像模组安装于车辆左右大灯中时，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第一预设关系式则判定障碍物影响到前车门的正常开启，发出前车门障碍物提示信息，否则判定障碍物不会影响到前车门的正常开启，不反应或进一步发出前车门安全开门提示信息；

所述第一预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组的距离，l1表示前车门的长度，l3表示tof摄像模组距离车前门边沿的距离，θ表示前车门的最大车门开启角度，h1表示前车门的高度，h1表示前车门顶在第一车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度；

所述第一车门防撞检测坐标系以所述车辆左右大灯作为坐标系原点，以垂直车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直y轴、z轴方向为x轴。

在本发明的另一优选实施例中，当所述tof摄像模组安装于车辆左右大灯中时，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第二预设关系式则判定障碍物影响到后车门的正常开启，发出后车门障碍物提示信息，否则判定障碍物不会影响到后车门的正常开启，不反应或进一步发出后车门安全开门提示信息；

所述第二预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组的距离，l1表示表示前车门的长度，l2表示表示后车门的长度，l3表示tof测距装置距离车前门边沿的距离，l4表示tof测距装置距离车后门边沿的距离，β表示后车门的最大开启角度，h2表示后车门的高度，h1表示前车门顶在第一车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度，h2表示后车门顶在第一车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度；

所述第一车门防撞检测坐标系以所述车辆左右大灯作为坐标系原点，以垂直车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直y轴、z轴方向为x轴。

在本发明的另一优选实施例中，当所述tof摄像模组安装于车辆b柱结构中时，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第三预设关系式则判定障碍物影响到前车门的正常开启，发出前车门障碍物提示信息，否则判定障碍物不会影响到前车门的正常开启，不反应或进一步发出前车门安全开门提示信息；

所述第三预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组的距离，l1表示前车门的长度，l2表示后车门的长度，θ表示后车门的最大开启角度，h2表示后车门的高度，h1表示前车门顶在第二车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度，h2表示后车门顶在第二车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度；

所述第二车门防撞检测坐标系以所述车辆b柱结构作为坐标系原点，以垂直车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直y轴、z轴方向为x轴。

在本发明的另一优选实施例中，当所述tof摄像模组安装于车辆b柱结构中时，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第四预设关系式则判定障碍物影响到后车门的正常开启，发出后车门障碍物提示信息，否则判定障碍物不会影响到后车门的正常开启，不反应或进一步发出后车门安全开门提示信息；

所述第四预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组的距离，l1表示前车门的长度，l2表示后车门的长度，θ表示后车门的最大开启角度，h2表示后车门的高度，h1表示前车门顶在第二车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度，h2表示后车门顶在第二车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度；

所述第二车门防撞检测坐标系以所述车辆b柱结构作为坐标系原点，以垂直车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直y轴、z轴方向为x轴。

在本发明的另一优选实施例中，所述可开合部件为后备箱；所述可开合部件的检测位为鲨鱼鳍；

所述可开合部件的尺寸参数为后备箱尺寸参数；所述可开合部件的开度参数为后备箱开度参数；所述可开合部件的开启区域为所述后备箱的开启区域。

具体地，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第五预设关系式，则判定障碍物影响到后备箱的正常开启，进一步发出后备箱障碍物提示信息；否则不反应或进一步发出安全开箱提示信息；

所述第五预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组的距离，l1表示后备箱长度，l2表示后备箱宽度，l3表示所述tof摄像模组与后备箱盖尾部中心点的距离，l4表示所述tof摄像模组与后备箱盖端部中心点的距离，α表示所述tof摄像模组到后备箱盖尾部中心点的连线与后备箱防撞检测坐标系y轴的夹角，β表示所述tof摄像模组到后备箱盖端部中心点的连线与后备箱防撞检测坐标系y轴的夹角，θ表示后备箱的最大开启角度，γ表示所述tof摄像模组到后备箱盖端部中心点的连线与所述tof摄像模组到后备箱盖端部顶点连线之间的夹角，h1表示后备箱开启时最高点到后备箱防撞检测坐标系y轴的垂直距离，h2表示后备箱盖关闭时的横截面到后备箱防撞检测坐标系y轴的垂直距离；

所述后备箱防撞检测坐标系以所述鲨鱼鳍为坐标系原点，以车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直z轴和y轴方向为x轴。

本发明提供的一种基于tof摄像模组的车辆可开合部件防碰撞方法，其中可开合部件优选为车门和后备箱。本发明使用最新的tof摄像处理技术，在汽车停止车门被打开前，自动检测开启区域内是否存在障碍物，若是则发出障碍物提示信息，驾驶员可重新调整停车位置，否则不反应或发出安全开门提示信息，告知驾驶员或乘客可以打开车门下车；当后备箱开启开关被按下时，自动检测开启区域内是否存在障碍物，若是则发出障碍物提示信息，驾驶员可重新调整停车位置，否则不反应或发出安全开箱提示信息，告知驾驶员或乘客可以安全打开后备箱取物。本发明能够极有效地减少车辆的车门或后备箱在开启时被撞的风险，节省不必要的维修开支。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于tof摄像模组的车辆可开合部件防碰撞方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例1、2提供的tof摄像模组安装在车辆左右大灯中的示意图；

图3是本发明实施例3、4提供的tof摄像模组安装在车辆b柱结构中的示意图；

图4是本发明实施例5提供的tof摄像模组安装在鲨鱼鳍中的示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

本发明实施例提供一种基于tof摄像模组的车辆可开合部件防碰撞方法，其步骤流程如图1所示，包括以下步骤：

s1.安装tof摄像模组于车身可开合部件的检测位，所述检测位为所述tof摄像模组能检测所述可开合部件的开启区域的位置；

s2.获取所述可开合部件的尺寸参数，以及标定所述可开合部件的开度参数；

s3.根据所述尺寸参数、开度参数确定所述可开合部件的所述开启区域；

s4.判断到车辆停止时，所述tof摄像模组检测所述开启区域中是否存在障碍物，若是则发出障碍物提示信息，否则不反应或发出安全开启提示信息。

其中，所述可开合部件优选地为车门或后备箱。

当可开合部件为车门时，所述检测位优选地为车辆左右大灯或车辆b柱结构；所述可开合部件的尺寸参数为对应于所述车门的车门尺寸参数，主要包括车门长度、高度，所述tof摄像模组距离车前门边沿的距离等；所述可开合部件的开度参数为对应于所述车门的车门开度参数，主要包括车门最大开启角度；所述可开合部件的开启区域为对应于所述车门的开启区域。

当所述可开合部件为车门，且所述检测位为车辆左右大灯时，一个所述tof摄像模组对应一侧车门，即安装在车辆左大灯的tof摄像模组负责车辆左前车门和左后车门的开启区域检测，安装在车辆右大灯的tof摄像模组负责车辆右前车门和右后车门的开启区域检测。

当所述可开合部件为后备箱时，所述检测位优选地为鲨鱼鳍。所述可开合部件的尺寸参数为后备箱尺寸参数，主要包括后备箱长度、宽度，所述tof摄像模组与后备箱盖尾部中心点的距离；所述可开合部件的开度参数为后备箱开度参数，主要包括后备箱的最大开启角度；所述可开合部件的开启区域为所述后备箱的开启区域。

在具体的实施过程中，不同障碍物到tof摄像模组的平均距离di可表示为：

其中，c为光速；f为tof摄像模组中tof红外灯的调制频率；为不同障碍物的平均相位差。

由于每款车所使用的车门开度限位器存在一定的差异，在标定车门开度参数时应根据具体车型进行标定。

当前主流的车门开度限位器主要有以下两类：

①橡胶弹簧式。前车门最大开启角度和后车门最大开启角度不大于70°；

②扭簧式。前车门最大开启角度和后车门最大开启角度在60°～65°之间。

本实施例也可包含其他类别的车门开度限位器，从理论上说，前车门最大开启角度和后车门最大开启角度在(0°，90°]之间，从实际应用上来说，应当为方便上下乘客的合适角度，如55°到75°，本实施例并不对此做特别限定。

在本实施例中，所有的提示信息都可以针对某一个具体的门发出，也可以针对后备箱发出，在满足提示功能的前提下，所述提示信息优选但不限于为声音，可以是提醒用户知晓相应车门不能被安全打开的任何信息。

实施例1

本实施例以tof摄像模组100安装在车辆左大灯并对左前车门201的开启区域进行检测为例进行说明。

如图2所示，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第一预设关系式则判定障碍物影响到前车门的正常开启，发出前车门障碍物提示信息；

所述第一预设关系式为：

其中，

di表示障碍物到tof摄像模组的距离，l1表示前车门的长度，l3表示tof摄像模组距离车前门边沿的距离，θ表示前车门的最大车门开启角度，h1表示前车门的高度，h1表示前车门顶在第一车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度；

所述第一车门防撞检测坐标系以所述车辆左右大灯作为坐标系原点，以垂直车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直y轴、z轴方向为x轴。

在图2中，所述前车门最大开启角度θ即∠bac，所述前车门开启区域即vbac-fde。其中的sabed代表车辆左侧的前车门打开到最大时的状态，sadcf代表车辆左侧的前车门关闭时的状态。

若障碍物(xi,yi,zi)不满足所述第一预设关系式的约束关系，或者说满足所述第一预设关系式的反关系式，则判定障碍物不会影响到前车门的正常开启，不反应或进一步发出前车门安全开门提示信息。

所述第一预设关系式的反关系式为：

实施例2

本实施例以tof摄像模组100安装在车辆左大灯并对左后车门202的开启区域进行检测为例进行说明。

如图2所示，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第二预设关系式则判定障碍物影响到后车门的正常开启，发出后车门障碍物提示信息，否则判定障碍物不会影响到后车门的正常开启，不反应或进一步发出后车门安全开门提示信息；

所述第二预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组的距离，l1表示表示前车门的长度，l2表示表示后车门的长度，l3表示tof测距装置距离车前门边沿的距离，l4表示tof测距装置距离车后门边沿的距离，β表示后车门的最大开启角度，h2表示后车门的高度，h1表示前车门顶在第一车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度，h2表示后车门顶在第一车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度；

所述第一车门防撞检测坐标系以所述车辆左右大灯作为坐标系原点，以垂直车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直y轴、z轴方向为x轴。

在图2中，所述后车门最大开启角度β即∠b'a'c'，后车门开启区域即vb'a'c'-f'd'e'。其中的sa’b’e’d’代表车辆左侧的后车门打开到最大时的状态，sa’d’c’f’代表车辆左侧的后车门关闭时的状态。

若障碍物(xi,yi,zi)不满足所述第二预设关系式的约束关系，或者说满足第二预设关系式的反关系式，则判定障碍物不会影响到后车门的正常开启，不反应或进一步发出后车门安全开门提示信息。

所述第二预设关系式的反关系式为：

实施例3

本实施例以tof摄像模组100安装在车辆b柱结构中并对左前车门201的开启区域进行检测为例进行说明。

如图3所示，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第三预设关系式则判定障碍物影响到前车门的正常开启，发出前车门障碍物提示信息，否则判定障碍物不会影响到前车门的正常开启，不反应或进一步发出前车门安全开门提示信息；

所述第三预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组100的距离，l1表示前车门的长度，l2表示后车门的长度，θ表示后车门的最大开启角度，h2表示后车门的高度，h1表示前车门顶在第二车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度，h2表示后车门顶在第二车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度；

所述第二车门防撞检测坐标系以所述车辆b柱结构作为坐标系原点，以垂直车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直y轴、z轴方向为x轴。

在图3中，所述前车门最大开启角度θ即∠bac，所述前车门开启区域即vbac-fde。其中的sabed代表车辆左侧的前车门打开到最大时的状态，sadcf代表车辆左侧的前车门关闭时的状态。

若障碍物(xi,yi,zi)不满足所述第三预设关系式的约束关系，或者说满足所述第三预设关系式的反关系式，则判定障碍物不会影响到前车门的正常开启，不反应或进一步发出前车门安全开门提示信息。

所述第三预设关系式的反关系式为：

实施例4

本实施例以所述tof摄像模组安装在车辆b柱结构中并对左后车门202的开启区域进行检测为例进行说明。

如图3所示，针对左后车门的情形，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第四预设关系式则判定障碍物影响到后车门的正常开启，发出后车门障碍物提示信息，否则判定障碍物不会影响到后车门的正常开启，不反应或进一步发出后车门安全开门提示信息；

所述第四预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组100的距离，l1表示前车门的长度，l2表示后车门的长度，θ表示后车门的最大开启角度，h2表示后车门的高度，h1表示前车门顶在第二车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度，h2表示后车门顶在第二车门防撞检测坐标系y轴上的投影高度；

所述第二车门防撞检测坐标系以所述车辆b柱结构作为坐标系原点，以垂直车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直y轴、z轴方向为x轴。

在图3中，所述后车门最大开启角度β即∠b'a'c'，后车门开启区域即vb'a'c'-f'd'e'。其中的sa’b’e’d’代表车辆左侧的后车门打开到最大时的状态，sa’d’c’f’代表车辆左侧的后车门关闭时的状态。

若障碍物(xi,yi,zi)不满足所述第四预设关系式的约束关系，或者说满足所述第四预设关系式的反关系式，则判定障碍物不会影响到后车门的正常开启，不反应或进一步发出后车门安全开门提示信息。

所述第四预设关系式的反关系式为：

实施例5

本实施例以所述tof摄像模组100安装在鲨鱼鳍中并对后备箱203的开启区域进行检测为例进行说明。

如图4所示，需要对后备箱的开启区域进行检测，在所述步骤s4中，所述检测所述开启区域中是否存在障碍物包括，若障碍物(xi,yi,zi)满足第五预设关系式，则判定障碍物影响到后备箱的正常开启，进一步发出后备箱障碍物提示信息；否则不反应或进一步发出安全开箱提示信息；

所述第五预设关系式为：

其中，di表示障碍物到tof摄像模组100的距离，l1表示后备箱长度，l2表示后备箱宽度，l3表示所述tof摄像模组100与后备箱盖尾部中心点的距离，l4表示所述tof摄像模组100与后备箱盖端部中心点的距离，α表示所述tof摄像模组100到后备箱盖尾部中心点的连线与后备箱防撞检测坐标系y轴的夹角，β表示所述tof摄像模组100到后备箱盖端部中心点的连线与后备箱防撞检测坐标系y轴的夹角，θ表示后备箱的最大开启角度，γ表示所述tof摄像模组100到后备箱盖端部中心点的连线与所述tof摄像模组100到后备箱盖端部顶点连线之间的夹角，h1表示后备箱开启时最高点到后备箱防撞检测坐标系y轴的垂直距离，h2表示后备箱盖关闭时的横截面到后备箱防撞检测坐标系y轴的垂直距离；

所述后备箱防撞检测坐标系以所述鲨鱼鳍为坐标系原点，以车横截平面向上为z轴，以平行车辆水平中心轴为y轴，以垂直z轴和y轴方向为x轴。

在图4中，θ＝∠bac，所述开启区域设定为vabc-def；acfd代表的是后备箱盖开启到最大角度时的横截面，abed代表后备箱盖关闭时的横截面；l1＝ab，l2＝be，l3＝og，α为og与y轴的夹角，l4为be到中心点p的距离为，β为op与y轴的夹角，γ为op与ob的夹角，abed为长方形，且ab＝de，ad＝be；后备箱开启的最大高度为cr＝h，此时ab投影在y轴上的距离ar＝l5；

h1代表后备箱盖开启或关闭过程中其最高点到y轴的垂直距离cq的长度，h2代表后备箱盖开启或关闭过程中其横截面到y轴的垂直距离qr的长度。

若障碍物(xi,yi,zi)不满足所述第五预设关系式的约束关系，则判定障碍物不会影响到后备箱的正常开启，不反应或进一步发出后备箱安全开门提示信息。

本发明实施例提供的一种基于tof摄像模组的车辆可开合部件防碰撞方法，其中可开合部件优选为车门和后备箱。本发明使用最新的tof摄像处理技术，在汽车停止车门被打开前，自动检测开启区域内是否存在障碍物，若是则发出障碍物提示信息，驾驶员可重新调整停车位置，若否则不反应或发出安全开门提示信息，告知驾驶员或乘客可以打开车门下车；当后备箱开启开关被按下时，自动检测开启区域内是否存在障碍物，若是则发出障碍物提示信息，驾驶员可重新调整停车位置，若否则不反应或发出安全开箱提示信息，告知驾驶员或乘客可以安全打开车门并能安全打开后备箱取物。本发明能够极有效地减少车辆在停车开门、开箱时车门或后备箱静态被撞的风险，节省不必要的维修开支。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，所述可开合部件还可以为引擎盖、天窗等，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。