[发明专利]一种利用车联网获取前车特征的单目视觉车辆测距方法

摘要

本发明涉及一种利用车联网获取前车特征的单目视觉车辆测距方法，其步骤：获得目标车辆的车联网信息，通过相机获得目标车辆的图像信息；由车联网信息获得前车特征点之间的空间关系信息，利用空间关系信息与图像信息中各前车特征点位置建立空间模型，基于该空间模型对前车位置进行估计：建立一个空间直角坐标系；将前车特征点在二维图像上的位置转换成能够用于求解车辆实际坐标的参数；初步估计前车位置并计算能够表征前车位置与各前车特征点的距离；计算前车估计值与真实值的差别度；通过调整相机估计位置降低差别度的值，判断差别度是否为最小差别度，是则通过相机的位置判断前车与后车间的相对位置关系；反之则重新选择相机估计位置，重新估计。

主权项

1.一种利用车联网获取前车特征的单目视觉车辆测距方法，其特征在于包括以下步骤：1)发现目标车辆，获得该目标车辆的车联网信息，并通过相机获得目标车辆的图像信息，相机安装在位于目标车辆后方的车辆上；其中，目标车辆即为前车，安装相机的车辆为后车；2)由车联网信息获得前车特征点之间的空间关系信息，利用该空间关系信息与图像信息中各前车特征点位置建立空间模型，并基于该空间模型对前车位置进行估计；所述步骤2)中，基于空间模型对前车位置进行估计的步骤如下：2.1)建立一个空间直角坐标系O‑X₀Y₀Z₀；2.2)将前车特征点在二维图像上的位置转换成能够用于求解车辆实际坐标的参数；所述步骤2.2)中，建立二维直角坐标系O_i‑UV和三维直角坐标系O'‑X'Y'Z'，二维直角坐标系以图像左上方为原点，向右为U轴正方向，向下为V轴正方向，三维直角坐标系以相机镜头中心为原点，坐标系遵循右手定则；参数转换方法如下：2.2.1)通过图像处理提取车联网中具有空间信息的前车特征点在二维图像上对应的坐标点a_i(t)＝[u_i(t),v_i(t)]^T，u_i(t)表示前车特征点在图像上U方向t时刻的第i个坐标，v_i(t)表示特征点在图像上V方向t时刻的第i个坐标，下标i表示前车特征点在图像中编号，i＝1,2,3；通过相机标定获得相机内参数矩阵K，进而计算图像上各特征点在相机三维坐标系下的空间坐标a_iw(t)＝[x_i'(t),y_i'(t),z_i'(t)]^T：式中，i＝1,2,3，分别表示前车特征点；f_x表示相机在相机坐标系下X方向的焦距，f_y表示相机在相机坐标系下Y方向的焦距，s表示畸变校正参数，u₀表示相机光轴与像平面交点在U轴方向的坐标，v₀表示相机光轴与相平面交点在V轴方向的坐标，x_i'(t)表示各特征点在相机坐标系下X轴方向的坐标，y_i'(t)表示各特征点在相机坐标系下Y轴方向的坐标，z_i'(t)表示各特征点在相机坐标系下Z轴方向的坐标，下标w用于区分特征点的不同坐标系下的不同坐标；2.2.3)将各特征点与相机三维坐标系空间原点的夹角作为不同尺度空间坐标系间的转换参数，该转换参数计算公式为：式中，θ_ij(t)表示前车特征点与相机中心连线的夹角，|a_iw(t)|表示前车特征点在相机坐标系中与相机中心的距离2.3)初步估计前车位置并计算能够表征该前车位置与各前车特征点的距离；2.4)计算前车估计值与真实值的差别度m；2.5)通过调整相机估计位置降低差别度m的值，判断差别度m是否为最小差别度，是则通过相机的位置判断前车与后车之间的相对位置关系为C(x_C(t),y_C(t),z_C(t))；反之则重新选择相机估计位置，返回步骤2.3)。