一种车辆驾驶员前方视野测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种车辆驾驶员前方视野测量装置及方法，所述装置包括机箱，嵌入机箱前端面的两个平行设置的CMOS相机，该相机通过广角镜头实时采集驾驶员前方风窗玻璃的图像；机箱内设置交换机和电源板，电源板用于为装置的其他部件供电，交换机用于将CMOS相机采集到的图像传输至上位机，上位机进行图像处理计算驾驶员前方视野。本发明车辆驾驶员前方视野测量装置采用广角镜头孔径光阑模拟人眼瞳孔，增大了测量范围，同时采用张正友法进行相机标定和畸变校正，提高了测量精度。本发明可通过上位机进行人机交互，对测量结果进行实时查看、保存等操作，并对结果进行合格性判断，操作方便，实用性强。

说明书

技术领域

本发明属于车辆测量技术领域，特别是一种车辆驾驶员前方视野测量装置及方法。

背景技术

车辆驾驶员前方视野是指驾驶员前方180°的范围内不需要借助任何工具或者设施就能直接观察到的整个区域。前方视野要求如下：风窗玻璃透明区至少应包括6个风窗玻璃基准点连线所包围的面积，这些基准点包括：1)V1点水平向前偏左17°的基准点a，2)V2点向前沿铅垂面偏上7°的基准点b，3)V2点向前沿铅垂面偏下5°的基准点c，4)在汽车纵向对称平面的另一侧，增加3个与以上基准点对称的基准点a’，b’，c’。车辆驾驶员前方视野的测量是国家标准GB11562-2014《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》要求的测量项目之一，也是车辆安全检验过程中重要的参考指标。车辆驾驶员前方视野也关系到驾驶员能否及时准确地发现并规避前方道路的障碍物，对车辆行驶安全性与机动性有着重要的意义。

目前对车辆驾驶员前方视野的测量主要采用由三坐标测量机、激光视野测试仪和眼点模拟仪测量汽车视野组成的全套汽车视野检测设备。该设备由氦氖激光器发出红色光束模拟驾驶人员的视线，它可绕竖轴和横轴作双向旋转，由计算机控制实现俯仰角度、水平角度的数值显示、打印以及实现程序控制，视野范围可通过激光测量机直观的看出。但这种测量方法需要三种大型仪器配合使用，操作繁琐，受人为因素影响较大。

如何减小人为、环境因素的影响，提高测量精度，简化测量步骤，使测量方法向自动化、实用化发展是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种车辆驾驶员前方视野测量装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种车辆驾驶员前方视野测量装置，所述装置包括机箱，嵌入机箱前端面的两个平行设置的CMOS相机，该相机通过广角镜头实时采集驾驶员前方风窗玻璃的图像；机箱内设置交换机和电源板，所述电源板用于为装置的其他部件供电，所述交换机用于将CMOS相机采集到的图像传输至上位机，上位机进行图像处理计算驾驶员前方视野。

进一步地，所述上位机进行图像处理之前会进行相机标定，具体过程包括：

采集棋盘格标定图；

检测图像特征点；

根据特征点计算相机内部参数和外部参数，完成相机标定和畸变校正。

进一步地，所述上位机进行图像处理，具体过程包括：

步骤1，将接收到的原始图像转换为灰度图像；

步骤2，进行阈值化分割，分割目标与背景；

步骤3，进行中值滤波，滤除图像中的高频噪声；

步骤4，进行边缘检测，获取风窗玻璃轮廓；

步骤5，根据机器双目视觉测距的测量方法计算驾驶员前方视野，即计算风窗玻璃水平和垂直方向的角度值。

进一步地，步骤5中所述计算风窗玻璃水平和垂直方向的角度值，计算公式为：

其中，

一种车辆驾驶员前方视野测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，针对双目CMOS相机，进行相机标定和畸变校正；

步骤2，双目CMOS相机采集驾驶员前方风窗玻璃的图像，并将图像通过交换机传输至上位机；

步骤3，上位机根据接收到的图像计算驾驶员前方视野。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)装置采用广角镜头孔径光阑模拟人眼瞳孔，CMOS摄像头成像测量，受人为、环境因素影响较小；2)装置采用广角镜头成像，增大了测量范围，同时采用张正友法进行相机标定和畸变校正，提高了测量精度；3)可通过上位机进行人机交互，对测量结果进行实时查看、保存等操作；4)在正确安装装置启动后可实现对车辆驾驶员前方视野的自动测量，并对结果进行合格性判断，操作方便，实用性强。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为一个实施例中车辆驾驶员前方视野测量装置结构示意图。

图2为一个实施例中测距原理示意图。

图3为一个实施例中图像处理流程图。

图4为一个实施例中测量系统上位机示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，结合图1，提供了一种车辆驾驶员前方视野测量装置，所述装置包括机箱3，嵌入机箱3前端面的两个平行设置的CMOS相机2，该相机通过广角镜头1实时采集驾驶员前方风窗玻璃的图像；机箱3内设置交换机4和电源板5，所述电源板5用于为装置的其他部件供电，所述交换机4用于将CMOS相机2采集到的图像传输至上位机6，上位机6进行图像处理计算驾驶员前方视野。

其中，广角镜头通过接口与CMOS相机相连，交换机通过网线与上位机连接。

如图4所示，为本发明车辆驾驶员前方视野测量装置上位机系统界面，可通过视频窗口实时查看检测目标，点击检测按钮后系统进行自动测量，得出检测结果。

进一步地，在其中一个实施例中，所述上位机6进行图像处理之前会进行相机标定，具体过程包括：

采集棋盘格标定图；

检测图像特征点；

根据特征点计算相机内部参数和外部参数，完成相机标定和畸变校正。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图3，所述上位机6进行图像处理，具体过程包括：

步骤1，将接收到的原始图像转换为灰度图像，压缩数据量；

步骤2，进行阈值化分割，分割目标与背景；

步骤3，进行中值滤波，滤除图像中的高频噪声；

步骤4，进行边缘检测，获取风窗玻璃轮廓；

步骤5，根据机器双目视觉测距的测量方法计算驾驶员前方视野，即计算风窗玻璃水平和垂直方向的角度值。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图2，X

其中，

在一个实施例中，提供了一种车辆驾驶员前方视野测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，针对双目CMOS相机，进行相机标定和畸变校正；

步骤2，双目CMOS相机采集驾驶员前方风窗玻璃的图像，并将图像通过交换机4传输至上位机6；

步骤3，上位机6根据接收到的图像计算驾驶员前方视野。

进一步地，在其中一个实施例中，步骤3所述上位机6根据接收到的图像计算驾驶员前方视野，具体过程包括：

步骤3-1，将接收到的原始图像转换为灰度图像；

步骤3-2，进行阈值化分割，分割目标与背景；

步骤3-3，进行中值滤波，滤除图像中的高频噪声；

步骤3-4，进行边缘检测，获取风窗玻璃轮廓；

步骤3-5，根据机器双目视觉测距的测量方法计算驾驶员前方视野，即计算风窗玻璃水平和垂直方向的角度值。

关于车辆驾驶员前方视野测量方法的具体限定可以参见上文中对于车辆驾驶员前方视野测量系统的限定，在此不再赘述。

可以理解的是，以上实施例仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。