车辆驾驶辅助系统、方法、存储介质及车辆与流程

1.本发明涉及车辆驾驶辅助系统和车辆驾驶辅助方法，特别的，涉及一种车辆驾驶辅助系统、方法、存储介质及车辆。


背景技术：

2.目前，几乎每辆车都配置有车辆驾驶辅助系统，可以实现车道保持辅助，自动泊车辅助，刹车辅助，倒车辅助等功能，高端车的车辆驾驶辅助系统已经可以辅助车辆半自动或自动驾驶。在车辆驾驶辅助系统的多种功能中，都需要用到相机//摄像头，以实现目标检测的功能，例如车道线检测，前车检测，后部障碍物检测，行人检测等。检测到目标后，一般还需要检测车辆与目标之间的距离，甚至需要检测目标表面轮廓。现有通过相机检测目标距离的方案是通过两台或两台以上的相机配合检测车辆与目标物（相机与目标物）之间的距离。这种方案需要在车辆的前部或后部设置两台或两台以上的相机，成本较高，不易推广。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种仅需一台相机即可实现目标物距离检测，以辅助驾驶的车辆驾驶辅助系统和方法及存储介质，还提供使用上述车辆驾驶辅助系统和方法的车辆。
4.一种车辆驾驶辅助系统，包括相机、光源和处理器。其中，所述光源用于向所述相机的视野内投射至少两个光点。所述处理器用于控制所述相机和光源，并用于在接收到所述相机发来的具有至少两个光点的图片时，根据所述图片中至少两个光点的位置、所述光源发射所述至少两个光点的参数、以及所述相机的参数计算相机视野内目标物与车辆的距离。
5.作为一种实施方式，所述相机固定在所述车辆的内后视镜上或内后视镜附近；所述光源固定在相机两侧或光源与相机一体成型，或固定在内后视镜两侧端或内后视镜附近或车辆仪表台表面上。
6.作为一种实施方式，所述相机固定在所述车辆的尾部，所述光源固定在所述相机一侧或两侧。
7.作为一种实施方式，所述光源包括两个光点发射装置；所述两个光点发射装置分别对称地设置在相机两侧，与相机组成等腰三角形或与相机位于同一直线上；在初始状态下，所述两个光点发射装置发出的光线的交点位于所述相机的光轴上。
8.作为一种实施方式，所述光源包括两个光点发射装置；每个光点发射装置包括一个光点发射源、一个固定所述光点发射源的固定件以及一个用于驱动所述固定件转动或驱动所述光点发射源在固定件上转动的驱动装置，所述驱动装置与所述处理器连接并受处理器控制。
9.作为一种实施方式，所述光源包括两个光点发射装置；每个光点发射装置包括多个光点发射源以及一个固定所述多个光点发射源的固定件；所述处理器还用于控制所述多
个光点发射源以预设逻辑发射光点，以使光点出现在所述相机视野内的不同位置。作为一种实施方式，所述光源包括一个光点发射装置；所述光点发射装置包括多个光点发射源、一个固定所述多个光点发射源的固定件以及一个用于驱动所述固定件转动的驱动装置，所述驱动装置与所述处理器连接并受处理器控制；所述处理器还用于控制所述多个光点发射源以预设逻辑发射光点，以使光点出现在相机视野内的不同位置，同时，所述处理器还可控制驱动装置带动所述固定件或多个光点发射源移动，以使光点出现的范围增大。
10.一种车辆驾驶辅助方法，包括以下步骤：s10，控制光源向相机的视野内投射至少两个光点；s12，接收所述相机拍摄到的图片；s14，解析所述图片，识别所述图片中所述至少两个光点的位置；s16，根据所述图片中至少两个光点的位置、所述光源发射所述至少两个光点的参数、以及所述相机的参数计算相机视野内目标物与车辆的距离；以及s18，根据所述目标物与车辆的距离辅助车辆驾驶。
11.作为一种实施方式，所述的车辆驾驶辅助方法进一步包括步骤：s20，控制所述光源，以改变向相机视野范围内投射的至少两个光点的位置；s22，接收所述相机拍摄到的图片；s24，解析步骤s22接收到的图片，识别所述图片中所述至少两个光点的参数；s26，根据步骤s24得到的至少两个光点的参数、步骤s20中所述光源发射至少两个光点的参数、以及所述相机的参数计算相机视野内目标物的轮廓；以及s28，根据所述目标物的轮廓辅助车辆驾驶。
12.作为一种实施方式，步骤s20中，改变向相机视野范围内投射的至少两个光点的位置的方法为以下方法中的一种：1）驱动所述光源转动；2）所述光源包括多个光点发射源以及一个固定所述多个光点发射源的固定件，控制所述多个光点发射源以预设逻辑发射光点，以使光点出现在相机视野范围内的不同位置；3）驱动所述光源移动。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
14.一种车辆，装载有上述的车辆驾驶辅助系统，所述车辆驾驶辅助系统在工作中执行上述的车辆驾驶辅助方法。
15.本发明的车辆驾驶辅助系统仅需一台相机配套可发射至少两个光点的光源即可计算出目标物与车辆的距离，进而辅助车辆驾驶，成本低，图片识别和算法简单，效率更高。
附图说明
16.图1为实施例一的车辆驾驶辅助系统的目标物距离检测原理图。
17.图2为实施例一的车辆驾驶辅助系统的光源结构示意图。
18.图3为实施例一的车辆驾驶辅助系统的目标物轮廓检测原理图。
19.图4为实施例二的车辆驾驶辅助系统和光源结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合具体实施例及附图对本发明车辆驾驶辅助系统、方法和车辆作进一步详细描述。
21.本发明的车辆装载有车辆驾驶辅助系统，该车辆驾驶辅助系统的创新点在于利用单一相机和光源对目标物进行距离检测和轮廓检测。如图1和图2所示，在实施例一中，车辆驾驶辅助系统实现该功能需包括一台相机10、两个光点发射装置12、13和一处理器14。其中相机10和光点发射装置12、13集成为一体，相机10的有效相机模块（包括镜头、镜头马达及成像模块）位于相机的中部，光点发射装置12、13对称地设置在相机的两端部，与相机的有效相机模块组成等腰三角形或与有效相机模块位于同一直线上。在初始状态下，两个光点发射装置12、13发出的光线的交点位于相机10的光轴上，且光点发射装置12、13被设置为仅向相机10的视野内投射光点。处理器14与相机10和光点发射装置12、13电连接，用于控制相机10和光点发射装置12、13，并用于在接收到相机10发来的具有两个光点的图片时，根据图片中两个光点的位置、光点发射装置12、13发射这两个光点的参数、以及相机10的参数计算相机视野内目标物与车辆的距离。可以理解的，处理器14配置有存储器，用于存档光点发射装置和相机的各项参数，还存储有辅助驾驶程序。
22.本实施例中，光点发射装置12、13可为激光发射器等可发射方向性好的窄光束或平行光束的光源设备。集成为一体的相机10和光点发射装置12、13可设置在车辆的内后视镜上或内后视镜一侧或靠近内后视镜的地方，也可设置在车辆仪表台表面上，用于对车辆前方的目标物进行识别、测距。当车辆也需要对车辆后方的障碍物进行识别、测距时，可将集成为一体的相机10和光点发射装置12、13同时配置在车辆尾部。当车辆也需要对车辆两侧的障碍物进行识别、测距时，可将集成为一体的相机10和光点发射装置12、13同时配置在车辆侧部，例如左、右后视镜上或内置在车体侧壁的孔洞中。
23.每个光点发射装置12/13包括一个光点发射源121、一个固定光点发射源121的固定件122以及一个用于驱动固定件122转动的驱动装置123。驱动装置123与处理器14连接并受处理器14控制。本实施例中，固定件122为一近似半圆形的板，光点发射源121固定在固定件122上，驱动装置123为机械式驱动类驱动装置或电子式驱动装置，本实施例中为电机，电机的输出轴与固定件122底部相连，电机转动时带动固定件122旋转，进而带动光点发射源121转动，使发射出去的两个光点被投射在相机视野范围内的位置移动。
24.本发明中光点发射装置12、13的设置应确保当车辆前方预设距离内出现车辆和行人时，可将两个光点投射在车辆或行人上。
25.本实施例中，处理器执行车辆驾驶辅助程序以实施车辆驾驶辅助方法时，包括以下步骤。
26.s10，控制光点发射装置12、13向相机10的视野内投射两个光点。此时光点发射装置12、13位于初始位置上。
27.s12，接收相机10拍摄到的图片。
28.s14，解析步骤s12获得的图片，识别图片中两个光点的位置。
29.具体的，当车辆前方预设距离之内没有目标物（例如车辆、行人）时，图片中可能无法识别到光点，或识别到的光点的参数不符合要求，例如光点亮度值或灰度值低于预设值，则判断预设距离之内没有目标物出现，则重复执行步骤s10到s14。当图片中识别出符合要
求的光点时，确定两个光点的位置参数。另一种可行的方法是，可以采用光源的开与关的状态交替变化，得到光源两种状态下的图像，对比在这两种状态下的图像。如果有较大差别，判断有目标存在，且光点照在目标上，否则判断没有目标物出现。
30.s16，根据步骤s14得到的两个光点的位置、光点发射装置12、13发射两个光点的参数、以及相机10的参数计算相机视野内目标物与车辆的距离。
31.具体的，可参考图1，当车辆前方（相机前方）预设距离内出现目标物时，光点发射装置12、13在目标物表面投射两个光点d、c，而相机10的光轴与目标物表面的交点定义为f。此时，可根据光点发射装置12、13的安装位置（在图1中标记为a和b），相机10的安装位置（在图1中标记为e）、光点发射装置12、13发出的光束与光轴之间的夹角，以及光点d、c之间的距离，利用几何规则计算出点e和点f之间的距离，也即相机与目标物之间的距离，进而得到车辆与目标物之间的距离。
32.s18，根据步骤s16得到的目标物与车辆的距离辅助车辆驾驶，例如减速，向驾驶员发出提醒等。
33.在确定车辆与目标物之间的距离之后，还可以进一步通过控制两个光点移动来确定目标物的轮廓。根据实际需求，本实施例仅确定目标物在车体宽度方向上的轮廓。因此光点基本上水平向远离相机光轴的方向移动。
34.s20，控制光点发射装置12、13的固定件122转动，以改变光点发射源121向相机10视野范围内投射的两个光点的位置。
35.s22，接收在光点移动后相机10拍摄到的图片。
36.s24，解析步骤s22接收到的图片，识别图片中两个光点的参数。
37.s26，根据步骤s24得到的两个光点的参数、步骤s20中光点发射装置12、13发射两个光点的参数（也即光束发射角度的变化）、以及相机的参数计算相机视野内目标物的轮廓。
38.具体的，当其中任一个光点移动到目标物一侧时，得到的图片中的光点的参数可能立即不符合要求（例如光点亮度值低于预设值），或亮度值/灰度显著下降，则判断上一光点位置为目标物的边界，由此可以得到目标物的轮廓。该原理可参考图3所示，当多个光点投射在一兔子身上时，投射在兔子身体之外的光点消失或被忽略，而投射在兔子身体表面的光点因为兔子身体表面的起伏不平而出现在不同的位置，由此可得到兔子的轮廓。
39.s28，根据步骤s26得到目标物的轮廓辅助车辆驾驶，例如判断前方为重型车辆时，通过减速增加车距，当判断前方为摩托或自行车时，减速并对驾驶员发出提醒。
40.上述实施例一中，相机10和光点发射装置12、13（也就光源）集成为一体，可以理解的，其他实施例中，相机和两个光点发射装置可分为独立的三个个体，分别固定在车辆的预设位置上，例如相机固定在车辆内后视镜的支架上，优选固定在车辆内后视镜支架的不可转动部分上，或固定在车辆前挡风玻璃上（靠近内后视镜或靠近仪表台），或固定在仪表台表面。两个光点发射装置可固定在车辆前挡风玻璃上或车辆仪表台表面上。当然，光源也可以通过固定件固定在相机两侧。如此，相机和两个光点发射装置的安装位置是预设的，应用到同一车型时，相机和光源之间的距离、光点发射角度与光轴之间的关系是相同的，容易推广。
41.在另一变形例中，相机可固定在车辆内后视镜上，两个光点发射装置可固定在内
后视镜两侧端，当内后视镜被调整角度时，相机和光点发射装置同步被调整，相机的视野范围有所变化，但相机和光点发射装置的互动参数不变，对车辆驾驶辅助方法的实施无影响，该方案也容易实施和推广。
42.在其他实施例中，相机和两个光点发射装置固定的位置可能是不固定的（非预设的），此时在应用车辆驾驶辅助方法时，需要首先对相机和两个光点发射装置的相互位置关系，以及光点发射方向和光轴方向的角度关系进行标定。
43.上述实施例一中，光点发射装置12、13实质上对称地设置在相机10两侧，可以理解的，其他实施例中，两个光点发射装置可设置在相机两侧，但并不对称，甚至两个光点发射装置可以设置在相机的一侧，只要确定三者的几何位置关系，就可以实施上述的车辆驾驶辅助方法。
44.上述实施例一中，驱动装置123驱动固定件122转动，进而带动光点发射源121移动。可以理解的，其他实施例中，固定件可以是固定不动的，驱动装置通过固定件上的孔与光点发射源连接，驱动装置直接驱动光点发射源转动。
45.其他实施例中，固定件122可被其他固定结构取代，可为立体支架，或圆台或锥台等结构，只要达到固定光点发射装置或可转动连接光点发射装置的目的即可。
46.其他实施例中，固定件122也可取消，光点发射装置与驱动装置直接连接、固定。例如，仪表台表面开有通孔，光点发射装置伸出仪表台外，而驱动装置位于仪表台内。
47.其他实施例中，光点发射装置可采用一万向驱动装置来驱动光点发射源在一球形表面上移动，从而可使光点移动范围覆盖相机视野，可更好地识别目标物轮廓。
48.上述实施例一的车辆驾驶辅助方法中，驱动装置123带动光点发射源121基本上水平移动，以确定目标物在车体宽度方向上（水平方向）的轮廓。可以理解的，其他实施例中，驱动装置还可带动两个光点发射源基本上垂直移动，以确定目标物在垂直方向上的轮廓。在其他实施例中，驱动装置还可带动其中一个光点发射源在水平方向上移动，而带动另一个光点发射源在垂直方向上移动，从而确定目标物在水平和垂直方向上的轮廓。此种情况下，可能需要两个电机分别驱动光点发射源移动，或者一个电机配合齿条/传动轮等传动装置实现两个方向的驱动力。
49.如图4所示，为本发明实施例二的车辆驾驶辅助系统所采用的光点发射装置16。实施例二中，车辆驾驶辅助系统主要包括一台相机、两个光点发射装置16和一个处理器。实施例二与实施例一及其变形例的不同之处主要在于：光点发射装置16和光点发射装置12、13的结构不同。每个光点发射装置16包括多个光点发射源161以及一个固定多个光点发射源161的固定件162。固定件162为近似半圆形的板，多个光点发射源161呈放射状固定在固定件162上，可设置为一层或多层。工作中，处理器控制多个光点发射源161以预设逻辑发射光点，以使光点出现在相机视野内的不同位置上，当车辆前方预设距离内出现目标物时，当前光点可出现在目标物表面的预设位置上，以计算车辆/相机与目标物之间的距离。然后这些光点可发生位置改变，以借此计算目标物的轮廓。上述预设逻辑可以是自左向右或自右向左或自中心向两侧依次驱动至少两个光点发射源轮流投射出至少两个光点。
50.在驱动方法上，实施例二利用多个光点发射装置16取代了实施例一中的驱动装置123。实施例二的车辆驾驶辅助方法与实施例一的车辆驾驶辅助方法类似，再此不再赘述。
51.可以理解的，在实施例二的变形例中，固定件可为球形或半球形或球台，固定件上
可形成沿径向延伸的多个孔，每个光点发射源插入一个孔内。从而在目标物轮廓识别中，可以同时实现目标物水平方向和垂直方向，甚至是360
°
的轮廓识别，其效果相当于采用了万向驱动装置驱动光点发射源在球面上移动。
52.在实施例二的一个变形例中，可采用一个光点发射装置取代实施例二的两个光点发射装置16。本实施例中，光点发射装置可包括多个光点发射源、一个固定多个光点发射源的固定件以及一个用于驱动所述固定件转动的驱动装置。驱动装置与处理器连接并受处理器控制。处理器可控制多个光点发射源以预设逻辑发射光点，以使至少两个光点出现在所述目标物的不同位置，以计算车辆/相机与目标物之间的距离。处理器还可控制驱动装置带动固定件或多个光点发射源移动，以使光点出现的范围增大，以计算目标物的轮廓。
53.综上，本发明的车辆驾驶辅助系统仅需一台相机配套可发射至少两个光点的光源即可计算出目标物与车辆的距离，进而辅助车辆驾驶，成本低，图片识别和算法简单，效率更高。
54.在本发明的描述中，需要理解的是，术语诸如
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、
ꢀ“
左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
55.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。
56.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。