一種以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)一種以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置與方法，特別是一種以立體視覺(jué)以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]科技日益進(jìn)步，汽車工業(yè)隨著科技的發(fā)展，也逐漸成為擁有智能的交通工具。汽車配備多種智能型裝置，例如:障礙物檢測(cè)裝置、距離檢測(cè)裝置等。由這些裝置在某些特定狀態(tài)，例如:距離障礙物過(guò)近或偏離車道等，會(huì)適時(shí)發(fā)出警訊用以提示駕駛者注意。如此，當(dāng)汽車配備智能型裝置，將可大幅將低車禍的傷亡與發(fā)生率。所以，越來(lái)越多車廠專注在智能型運(yùn)輸系統(tǒng)(Intel IigentTransportat1nSystemJTS)的研發(fā)，并將其列為新車的搭載裝置。
[0003]—般傳統(tǒng)障礙物檢測(cè)裝置包括多種形式，例如:雷達(dá)式、單支鏡頭攝影機(jī)、紅外線或紅外線熱影像等。由在雷達(dá)式、紅外線或紅外線熱影像等方式其設(shè)備較為昂貴，所需的成本花費(fèi)較高。而近年來(lái)我國(guó)對(duì)在圖像處理的技術(shù)研究日益進(jìn)步，因此采用攝影機(jī)采集影像，再輔以后續(xù)的圖像處理，而達(dá)到檢測(cè)障礙物，不僅符合技術(shù)上的要求也達(dá)到降低成本的考慮O
[0004]然而，目前單鏡頭影像檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展到今，仍具有缺點(diǎn)有待改良，那便是無(wú)法突破遇到震動(dòng)或角度變化，所造成的距離估測(cè)錯(cuò)誤。例如;一般單鏡頭影像檢測(cè)系統(tǒng)僅能應(yīng)用在平坦路面，對(duì)在顛簸路段或者山區(qū)路段都會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)與角度變化的關(guān)是造成嚴(yán)重的判斷錯(cuò)誤。
[0005]因此，為了改善單鏡頭所產(chǎn)生的缺點(diǎn)，市面上提出了雙鏡頭影像檢測(cè)系統(tǒng)。然而，雙鏡頭影像檢測(cè)系統(tǒng)固然可以讓采集的影像更為立體化，而改善單鏡頭系統(tǒng)的不足的處，但新的問(wèn)題也隨的產(chǎn)生。雙鏡頭影像檢測(cè)系統(tǒng)，其圖像處理時(shí)間是原本單鏡頭的兩倍，因此計(jì)算上所需花費(fèi)的時(shí)間同樣也為早鏡頭的兩倍。如此，當(dāng)汽車實(shí)際在道路上行駛，由在雙鏡頭實(shí)時(shí)(realtime)采集的影像數(shù)據(jù)量較大，所以無(wú)法實(shí)時(shí)計(jì)算出前方障礙物(人、車、電線桿等)的相關(guān)信息(距離、形狀等)，進(jìn)而實(shí)時(shí)提供駕駛者適當(dāng)?shù)木?。再者，由在?dú)立成像的多組鏡頭，無(wú)法保證其曝光點(diǎn)皆位在同時(shí)間，故往往需在鏡頭組間增加特別的硬件，例如影像采集處理卡等，用以將其曝光點(diǎn)設(shè)計(jì)為同步，或直接采用同步鏡頭組。其中，同步系統(tǒng)的解決方法是采用左影像到右影像同水平區(qū)間進(jìn)行線段檢測(cè)，為線對(duì)線檢測(cè)(Iinetoline)。然而，一般廉價(jià)的相機(jī)無(wú)法達(dá)到同步采集影像，所以左、右兩攝影機(jī)所采集的左、右影像中，即使為同水線段也會(huì)有高低不同的成像。但采用同步鏡頭或多增加的硬件，其費(fèi)用往往比一般相機(jī)昂貴許多，而造成整體成本的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種以立體視覺(jué)以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置與方法。采用復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)采集影像，而產(chǎn)生立體視覺(jué)，有效解決只利用單攝影機(jī)采集影像所產(chǎn)生的缺點(diǎn)。加上圖像處理模塊或算法的改良，可大幅降低影像處理所需花費(fèi)的計(jì)算時(shí)間，而達(dá)到障礙物的實(shí)時(shí)檢測(cè)。再者，即使復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)的間所采集的影像為異步，但由本發(fā)明所提出的裝置與方法，即可達(dá)成解決原本傳統(tǒng)上異步影像檢測(cè)所產(chǎn)生的問(wèn)題，而達(dá)到近似在同步系統(tǒng)的效果，因此本發(fā)明可采用一般廉價(jià)的攝影機(jī)，進(jìn)而大幅節(jié)省成本的支出。
[0007]本發(fā)明提出一種以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置包括:影像采集模塊具有復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)，用以采集復(fù)數(shù)個(gè)原始影像。圖像處理模塊邊緣檢測(cè)原始影像，產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)邊緣對(duì)象與對(duì)應(yīng)在每一個(gè)邊緣對(duì)象的對(duì)象信息。對(duì)象檢測(cè)模塊依據(jù)對(duì)象信息，配合復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)中兩支攝影機(jī)的焦距與水平間距，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)在每一個(gè)邊緣對(duì)象的對(duì)象相對(duì)距離。群組模塊比較對(duì)象相對(duì)距離與門坎距離，群組物件相對(duì)距離小在門坎距離的邊緣對(duì)象為障礙物，并取得對(duì)應(yīng)在障礙物的障礙物相對(duì)距離。
[0008]本發(fā)明也提出一種以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的方法，包括下列步驟。由復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)，采集復(fù)數(shù)個(gè)原始影像。邊緣檢測(cè)原始影像，產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)邊緣對(duì)象與對(duì)應(yīng)在每一個(gè)邊緣對(duì)象的對(duì)象信息。依據(jù)對(duì)象信息，配合復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)中兩支攝影機(jī)的焦距與水平間距，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)在每一個(gè)邊緣對(duì)象的對(duì)象相對(duì)距離。比較對(duì)象相對(duì)距離與門坎距離。群組對(duì)象相對(duì)距離小在門檻距離的邊緣對(duì)象為障礙物，并取得對(duì)應(yīng)障礙物的障礙物相對(duì)距離。
[0009]有關(guān)本發(fā)明的較佳實(shí)施例及其功效，配合圖式說(shuō)明如后。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1:本發(fā)明以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置的方塊圖。
[0011]圖2:本發(fā)明以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置的細(xì)部方塊圖。
[0012]圖3A:單攝影機(jī)距離量測(cè)的示意圖。
[0013]圖3B:立體視覺(jué)距離量測(cè)的示意圖。
[0014]圖4:本發(fā)明以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]請(qǐng)參照?qǐng)D1，該圖所示為本發(fā)明以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置的方塊圖。以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置包括:影像采集模塊10、圖像處理模塊20、對(duì)象檢測(cè)模塊30、群組模塊
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[0016]影像采集模塊10包括復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)，用以采集復(fù)數(shù)個(gè)原始影像。底下將以2個(gè)攝影機(jī)為例作說(shuō)明，但攝影機(jī)數(shù)目不以2個(gè)為限。采用復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)采集影像，主要是因?yàn)槿绻徊捎脝我粋€(gè)攝影機(jī)，所采集到的影像無(wú)法達(dá)到立體視覺(jué)的效果，所以容易受到震動(dòng)或角度的變化而造成檢測(cè)距離的誤判。因此，采用復(fù)數(shù)個(gè)攝影機(jī)就如同人眼一般，左眼與右眼同時(shí)采集影像，所采集到的左、右眼影像通過(guò)大腦處理而產(chǎn)生立體的視覺(jué)。所以，影像采集模塊10中，攝影機(jī)的數(shù)目可以兩個(gè)為組，再依需求在車輛上搭載至少組的影像采集模塊10。例如，使用在較大的車輛(大客車、卡車或公交車等)，由在視野范圍較廣且車體較大，可以采用多組的攝影機(jī)同時(shí)采集多組的原始影像，用以檢測(cè)多方的障礙物，避免視覺(jué)上的死角產(chǎn)生。
[0017]請(qǐng)參照?qǐng)D2為以立體視覺(jué)檢測(cè)障礙物的裝置的細(xì)部方塊圖。由圖中所示，圖像處理模塊20包括:取樣單元21、平滑單元22、水平邊緣檢測(cè)單元23、水平連通單元24、垂直邊緣檢測(cè)單元25、垂直連通單元26。
[0018]以影像采集模塊10具有左右兩個(gè)攝影機(jī)為例作說(shuō)明。左右兩個(gè)攝影機(jī)分別采集左原始影像與右原始影像。左、右原始影像分別經(jīng)由取樣單元21利用舍點(diǎn)取樣的方式，降低原始影像的分辨率。取樣單元21所執(zhí)行的動(dòng)作為縮小取樣(down samp I i ng)，將輸入的原始影像的原解析影像以舍點(diǎn)的方式，分別掃描原始影像的水平與垂直方向，而輸出縮小尺寸的影像。由取樣單元21縮小取樣的動(dòng)作，可大幅降低往后圖像處理的運(yùn)算量。
[0019]平滑單元22將經(jīng)由取樣單元21處理后的原始影像，實(shí)施低通濾波的程序，消除電子或光學(xué)噪聲，并以去除影像高頻特性，提高往后邊緣檢測(cè)的效果。接下來(lái)執(zhí)行水平邊緣檢測(cè)與垂直邊緣檢測(cè)。水平邊緣檢測(cè)單元23利用邊緣檢測(cè)運(yùn)算符(EdgeDetect1nOperator)檢測(cè)原始影像產(chǎn)生水平邊緣線段。其中，邊緣檢測(cè)運(yùn)算符為圖像處理中的一種運(yùn)算符，主要用作影像的邊緣檢測(cè)。技術(shù)上，它是一種離散性差分運(yùn)算符，用來(lái)運(yùn)算影像亮度函數(shù)的梯度的近似值。在影像的任何點(diǎn)使用此運(yùn)算符，將會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的梯度向量或是其法向量。因此，邊緣摘測(cè)運(yùn)算符經(jīng)常使用在影像或圖像的邊緣檢測(cè)，可勾勒出原始影像的邊緣特征。經(jīng)由水平邊緣檢測(cè)單元23產(chǎn)生原始影像的水平邊緣線段后，水平連通單元24以八連通的方式，連接水平邊緣線段為水平端線。經(jīng)由水平連通單元24處理后，可輸出各水平端線的左右端點(diǎn)的坐標(biāo)值與影像點(diǎn)數(shù)等對(duì)象信息。
[0020]同樣的，垂直邊緣檢測(cè)單元25也是利用邊緣檢測(cè)運(yùn)算符檢測(cè)原始影像產(chǎn)生垂直邊緣線段。垂直連通單元26連接垂直邊緣線段為垂直端線。經(jīng)由垂直連通單元26處理后，可輸出各垂直端線的上下端點(diǎn)的坐標(biāo)值與影像點(diǎn)數(shù)等對(duì)象信息。
[0021]因此，由上述公知，圖像處理模塊20將影像采集模塊10所采集的原始影像作邊緣檢測(cè)，產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)邊緣對(duì)象與對(duì)應(yīng)在每一個(gè)邊緣對(duì)象的對(duì)象信息。其中，邊緣對(duì)象即包括水平端線與垂直端線，而對(duì)象信息可包括每一個(gè)邊緣對(duì)象的對(duì)象坐標(biāo)值、影像點(diǎn)數(shù)、對(duì)象長(zhǎng)度及對(duì)象寬度等。
[0022]請(qǐng)續(xù)參照?qǐng)D2，由圖中所示對(duì)象檢測(cè)模塊30包括:比對(duì)單元31、搜尋單元32。
[0023]由圖中所示可發(fā)現(xiàn)，比對(duì)單元31可分為左、右兩邊。左邊的比對(duì)單元31處理左、右兩個(gè)原始影像經(jīng)由水平連通單元24所輸出的水平端線的對(duì)象信息。而右邊的比對(duì)單元31處理左、右兩個(gè)原始影像經(jīng)由垂直連通單元26所輸出的垂直端線的對(duì)象信息。由在原始影像分別由左、右兩個(gè)攝影機(jī)所顧取而來(lái)(攝影機(jī)的視角不同、光線不同等其他因素)，造成左、右兩邊的原始影像也不定完全相同。再經(jīng)由圖像處理模塊20處理后的水平/垂直端線，也并非每條端線都是屬在障礙物的邊緣對(duì)象(水平/垂直端線)。因此，必須經(jīng)由比對(duì)單元31分別比對(duì)左、右兩原始影像的水平/垂直端線的對(duì)象資訊，例如比對(duì)端線的端點(diǎn)坐標(biāo)或影像點(diǎn)數(shù)等，才可產(chǎn)生疑似對(duì)象。而所謂的疑似對(duì)象是指有可能是屬在障礙物的邊緣對(duì)象。
[0024]比對(duì)單元31的比對(duì)方式可以采用下列說(shuō)明的方法，但不以此為限。設(shè)左原始影像為標(biāo)準(zhǔn)影像，依次取出其所有對(duì)象的對(duì)象坐標(biāo)、影像點(diǎn)數(shù)、物件長(zhǎng)度、對(duì)象寬度等對(duì)象信息，與右原始影像的對(duì)象信息作比對(duì)。比對(duì)條件會(huì)依照雙鏡頭立體視覺(jué)的特性進(jìn)行全區(qū)域比對(duì)，而過(guò)濾條件主要利用立體視覺(jué)的重迭區(qū)域特性，將左原始影像的每一個(gè)對(duì)象與右原始影像的每對(duì)象做進(jìn)步的分析，這也就是所謂的立體視覺(jué)的效果。再利用對(duì)象長(zhǎng)度、對(duì)象寬度的比例過(guò)濾，滿足這些條件者，則列為疑似對(duì)象。由在本發(fā)明采用上述的比對(duì)方法，產(chǎn)生疑似對(duì)象，可以克服多組攝影機(jī)的間不同步的問(wèn)題。因此，本發(fā)明的影像采集模塊10中所包括的多組攝影機(jī)，可以采用一般廉價(jià)的攝影機(jī)，不須如傳統(tǒng)技術(shù)一般，需采用較昂貴的同步相機(jī)組且需多增加硬件，如此可大幅節(jié)省成本的支出。
[0025]搜尋單元32依據(jù)比對(duì)單元31所產(chǎn)生的疑似對(duì)象，回到原始影像作全區(qū)域的