倒车轨迹线标定方法和系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种倒车轨迹线标定方法和系统。

背景技术

倒车轨迹是车载智能系统根据车身运动状态，对车身运动轨迹进行预测，并覆盖在摄像头所采集的车后实时视频画面上，辅助驾驶人员进行安全倒车，提高倒车安全性。

为了对倒车轨迹进行预测，车载智能系统需要提前对车辆进行倒车轨迹线标定。常用的标定方法是通过车身轴距、车宽、方向盘和车轮转角等进行理论计算，然后将计算结果投射到车载智能系统屏幕上进行显示。这样的标定方法，一方面需要很多车身参数才能实现，另一方面与标定过程与车辆实际运动脱离，很容易出现轨迹线偏差，且现在市场上很多倒车摄像头都存在画面畸变，这种纯理论的计算方法也存在很大的局限性。也有通过多次车身运动并绘制轨迹线的标定方法，这样的标定方法需要在标定过程中，反复移动车辆，不断重复操作，存在很大的时间和人力成本消耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种倒车轨迹线标定方法和系统，以缓解现有技术中存在的倒车轨迹线标定的时间和人力成本高、容易出现轨迹线偏差的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种倒车轨迹线标定方法，包括：建立目标车辆的运动坐标系和显示坐标系之间的映射关系；所述运动坐标系为基于标定场地构建的坐标系；所述显示坐标系为基于所述目标车辆的倒车影像显示屏构建的坐标系；基于所述目标车辆在所述标定场地内的倒车轨迹线和倒车运动模型，确定所述目标车辆在所述运动坐标系下的倒车轨迹函数；所述倒车轨迹函数为倒车轨迹关于所述目标车辆的车辆参数之间的第一函数关系；所述车辆参数包括车辆转角；基于所述倒车轨迹函数，构建所述目标车辆的倒车轨迹关于所述目标车辆的方向盘转角的第二函数关系；基于所述映射关系，将所述第二函数关系转换为所述显示坐标系下的第三函数关系；所述第三函数关系为所述显示坐标系下的倒车轨迹关于所述方向盘转角的函数关系。

进一步地，基于所述目标车辆在所述标定场地内的倒车轨迹线和倒车运动模型，确定所述目标车辆在所述运动坐标系下的倒车轨迹函数，包括：记录所述目标车辆的方向盘转角处于最大转角时，在所述标定场地内的倒车轨迹；基于所述倒车轨迹，确定所述目标车辆的最大车辆转角；基于所述倒车运动模型和所述倒车轨迹，确定所述目标车辆的运动中心点的运动轨迹；基于所述运动中心点的运动轨迹和所述最大车辆转角，确定所述目标车辆在所述运动坐标系下的倒车轨迹函数。

进一步地，基于所述倒车轨迹函数，构建所述目标车辆的倒车轨迹关于所述目标车辆的方向盘转角的第二函数关系，包括：获取所述目标车辆的方向盘转角与所述车辆转角之间的第四函数关系；将所述第四函数关系代入到所述倒车轨迹函数中，得到所述第二函数关系。

进一步地，在将所述第二函数关系转换为所述显示坐标系下的第三函数关系之后，所述方法还包括：基于预设响应角度，将所述目标车辆的方向盘转角的最大区间划分为多个响应区间；基于所述第三函数关系，确定每个响应区间对应的倒车轨迹线；确定所述目标车辆的当前方向盘转角所在的目标响应区间；所述目标响应区间为所述多个响应区间中的一个响应区间；在所述倒车影像显示屏显示所述目标响应区间对应的倒车轨迹线。

第二方面，本发明实施例还提供了一种倒车轨迹线标定系统，包括：映射模块，确定模块，构建模块和标定模块；其中，所述映射模块，用于建立目标车辆的运动坐标系和显示坐标系之间的映射关系；所述运动坐标系为基于标定场地构建的坐标系；所述显示坐标系为基于所述目标车辆的倒车影像显示屏构建的坐标系；所述确定模块，用于基于所述目标车辆在所述标定场地内的倒车轨迹线和倒车运动模型，确定所述目标车辆在所述运动坐标系下的倒车轨迹函数；所述倒车轨迹函数为倒车轨迹关于所述目标车辆的车辆参数之间的第一函数关系；所述车辆参数包括车辆转角；所述构建模块，用于基于所述倒车轨迹函数，构建所述目标车辆的倒车轨迹关于所述目标车辆的方向盘转角的第二函数关系；所述标定模块，用于基于所述映射关系，将所述第二函数关系转换为所述显示坐标系下的第三函数关系；所述第三函数关系为所述显示坐标系下的倒车轨迹关于所述方向盘转角的函数关系。

进一步地，所述确定模块，还用于：记录所述目标车辆的方向盘转角处于最大转角时，在所述标定场地内的倒车轨迹；基于所述倒车轨迹，确定所述目标车辆的最大车辆转角；基于所述倒车运动模型和所述倒车轨迹，确定所述目标车辆的运动中心点的运动轨迹；基于所述运动中心点的运动轨迹和所述最大车辆转角，确定所述目标车辆在所述运动坐标系下的倒车轨迹函数。

进一步地，所述构建模块，还用于：获取所述目标车辆的方向盘转角与所述车辆转角之间的第四函数关系；将所述第四函数关系代入到所述倒车轨迹函数中，得到所述第二函数关系。

进一步地，还包括显示模块，用于：基于预设响应角度，将所述目标车辆的方向盘转角的最大区间划分为多个响应区间；基于所述第三函数关系，确定每个响应区间对应的倒车轨迹线；确定所述目标车辆的当前方向盘转角所在的目标响应区间；所述目标响应区间为所述多个响应区间中的一个响应区间；在所述倒车影像显示屏显示所述目标响应区间对应的倒车轨迹线。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第一方面所述方法。

本发明提供了一种倒车轨迹线标定方法和系统，通过建立目标车辆的运动坐标系和显示坐标系之间的映射关系，以及确定目标车辆在运动坐标系下的倒车轨迹函数，可以进一步确定显示坐标系下的倒车轨迹线关于方向盘转角的函数。本发明通过上述标定过程，不需要重复标定，减少了人力成本和时间成本，缓解了现有技术中存在的倒车轨迹线标定的时间和人力成本高、容易出现轨迹线偏差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种倒车轨迹线标定方法的流程图；

图2为根据本发明实施例提供的一种运动坐标系的示意图；

图3为根据本发明实施例提供的一种显示坐标系的示意图；

图4为根据本发明实施例提供的一种车辆转角确定方法示意图；

图5为根据本发明实施例提供的一种倒车轨迹线标定系统的示意图；

图6为根据本发明实施例提供的另一种倒车轨迹线标定系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

图1是根据本发明实施例提供的一种倒车轨迹线标定方法的流程图。

如图1所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤S102，建立目标车辆的运动坐标系和显示坐标系之间的映射关系；运动坐标系为基于标定场地构建的坐标系；显示坐标系为基于目标车辆的倒车影像显示屏构建的坐标系。

步骤S104，基于目标车辆在标定场地内的倒车轨迹线和倒车运动模型，确定目标车辆的倒车轨迹函数；倒车轨迹函数为倒车轨迹关于目标车辆的车辆参数之间的第一函数关系；车辆参数包括车辆转角。

步骤S106，基于倒车轨迹函数，构建目标车辆的倒车轨迹关于目标车辆的方向盘转角的第二函数关系。

步骤S108，基于映射关系，将第二函数关系转换为显示坐标系下的第三函数关系；第三函数关系为显示坐标系下的倒车轨迹关于方向盘转角的函数关系。

本发明提供了一种倒车轨迹线标定方法，通过建立目标车辆的运动坐标系和显示坐标系之间的映射关系，以及确定目标车辆在运动坐标系下的倒车轨迹函数，可以进一步确定显示坐标系下的倒车轨迹线关于方向盘转角的函数。本发明通过上述标定过程，不需要重复标定，减少了人力成本和时间成本，缓解了现有技术中存在的倒车轨迹线标定的时间和人力成本高、容易出现轨迹线偏差的技术问题。

图2为根据本发明实施例提供的一种运动坐标系的示意图。如图2所示，在本发明实施例中，首先移动车辆到标定场地的标定原点、以标定原点为坐标系原点，构建标定坐标系(即上述运动坐标系)，并记录标定场地可视区域关键点坐标、截取显示屏画面，构建显示坐标系，并记录截图画面内标定布关键点坐标、根据标定坐标点坐标和显示坐标点坐标构建标定坐标系和显示坐标系映射关系。

具体地，如图2所示，移动车辆到标定场地的标定原点，将车辆移动到标定场地指定位置，使得车辆的后轮触地点正好位于标定轴线上，车身的中心线正好与标定中线重合。标定原点即为标定轴线和标定中线的交叉点。

然后，构建标定坐标系，是将标定原点作为直角坐标系的原点，以标定轴线为坐标系的X轴方向，以中心轴线为坐标系的Y轴方向。

记录标定可视区域关键点坐标，是在坐标系建立完成后，将横向线和纵向线交叉点的坐标进行记录。标定区域内，横向线和纵向线的间距为固定值，便于计算各交叉点的坐标。

图3为根据本发明实施例提供的一种显示坐标系的示意图。截取显示画面，构建显示坐标系，是打开车辆后视功能，通过软件截屏获取车辆倒车影像显示屏的显示画面。然后，如图3所示，以图片的左上角为原点，横向为X轴方向，纵向为Y轴方向，构建直角坐标系。画面内显示有标定场地横向和纵向线的交叉点，将各关键交叉的在直角坐标系内的坐标进行记录。

获取了标定坐标系和显示坐标系中主要关键点的坐标后，分别对X轴和Y轴方向的数据进行函数拟合，得到X轴映射函数X

标定时只需要将标定车辆停放到标定原点，场地不限制车身情况，对所有宽度和长度的车辆都能进行很好的适配，具有极高的适用性。通过显示画面和标定场地的直接关系映射，不需要对摄像头畸变效果、高度、偏移角进行限制，具有广泛的适用性。同时也可以避免摄像头画面畸变和摄像头仰角畸变带来的计算误差。多组数据拟合后，可以较好地还原标定场地和画面的映射关系，具有很高的可靠度。

可选地，步骤S104还包括如下步骤：

步骤S1041，记录目标车辆的方向盘转角处于最大转角时，在标定场地内的倒车轨迹；

步骤S1042，基于倒车轨迹，确定目标车辆的最大车辆转角；

步骤S1043，基于倒车运动模型和倒车轨迹，确定目标车辆的运动中心点的运动轨迹；

步骤S1044，基于运动中心点的运动轨迹和最大车辆转角，确定目标车辆在运动坐标系下的倒车轨迹函数。

具体地，步骤S106还包括如下步骤：

步骤S1061，获取目标车辆的方向盘转角与车辆转角之间的第四函数关系；

步骤S1062，将第四函数关系代入到倒车轨迹函数中，得到第二函数关系。

首先，向左/右打死方向盘倒车，并多次记录两侧车轮轨迹坐标；然后，基于倒车运动模型和移动位置数据得到运动中心点和轨迹函数；最后，根据车身参数得到车辆极限转角，构建方向盘转角和车身运动关系函数。

具体地，向左/右打死方向盘倒车，并多次记录两侧车轮轨迹坐标，是将方向盘向左/右转到最大角度，启动车辆向后倒车。在倒车过程中，多次记录两侧车轮的轨迹位置。

具体地，基于倒车运动模型和移动位置数据得到运动中心点和轨迹函数，根据经典倒车轨迹模型，可以得到轨迹线函数为Y＝f3(X,θ,L,W)。其中，θ为车辆转角，L为轴距，W为车宽。轴距L和车宽W均为常数。并可知倒车轨迹的圆心位于车辆后轴延长线上，即在标定轴线上。通过多次采集的两侧运动轨迹点可以确定极限圆心坐标O

根据车身参数得到最大车辆转角，构建方向盘转角和车身运动关系函数。大部分车辆的方向盘转角和车身运动角度存在近线性关系，以此构建方向盘转角δ和车身转角θ之间的第四函数关系：θ＝f4(δ)。将转换结果代入轨迹线函数即可得到方向盘转角和车身运动轨迹函数(即上述第二函数关系)Y＝f5(X,δ)。

动态标定时，只需要将车辆向左/右打死，完成左右各一次的倒车运动，不需要多次重复操作，操作过程简单易实现。对车辆的转角要求也无限制，适用范围广。此方法的使用在运动过程中采集几个运动轨迹点即可，也不需要一直连续采集车身的运动轨迹，操作简单，也减少了不必要的人工和机械劳动。

可选地，本发明实施例提供的方法还包括在倒车影像显示屏上显示目标车辆的倒车轨迹线。具体地，包括如下步骤：

基于预设响应角度，将目标车辆的方向盘转角的最大区间划分为多个响应区间；

基于第三函数关系，确定每个响应区间对应的倒车轨迹线；

确定目标车辆的当前方向盘转角所在的目标响应区间；目标响应区间为多个响应区间中的一个响应区间；

在倒车影像显示屏显示目标响应区间对应的倒车轨迹线。

在本发明实施例中，根据计算车辆的运动轨迹线，并转换为显示函数，生成数据点阵。具体地，包括：

细分响应角度，计算运动轨迹；

将运动轨迹转换为显示轨迹；

根据显示轨迹得到轨迹线坐标矩阵，并存储。

具体地，根据车辆的角度响应要求，将车辆的响应角度分开为若干等分，如方向盘极限转角为540°，响应角度为2°，则将响应角度分为270等分，在响应区间内显示同一轨迹线。根据响应角度，通过函数Y＝f5(X,δ)得到方向盘细分角度在标定坐标系内的轨迹曲线。

具体地，将运动轨迹转换为显示轨迹，是将映射函数X

具体地，根据显示轨迹得到轨迹线坐标矩阵，并存储，是通过显示轨迹函数确定轨迹线需要描绘的点的坐标位置和颜色，然后以二进制数据进行存储。

将轨迹线进行等角度划分，避免了车辆轨迹因连续响应出现的过度计算，同时在响应过程中也不会影响使用人的感知体验。将轨迹线数据以二进制数据进行存储，实现了轨迹线计算过程和显示过程的剥离，轨迹线的计算过程就可以在标定时通过PC实现，而不需要将复杂运算过程在车机内实现，减少了车机计算复杂度和系统损耗，同时也可以提高轨迹线的响应速度。

进一步地，获取车辆方向盘转角，加载显示对应轨迹线点阵数据，包括：

从车身获取方向盘转角数值；

获取对应轨迹线点阵数据；

在显示屏上绘制点阵轨迹；

具体地，从车身获取方向盘转角数值是通过车身CAN网络，获取方向盘的实时转动角度δ。

具体地，获取对应轨迹线点阵数据是根据方向盘实时转向角度，在轨迹线点阵内获取对应的轨迹线数据。

具体地，在显示屏上绘制点阵轨迹是通过软件在显示屏上描绘获取的数据点，构成倒车的轨迹线。

由以上描述可知，本发明实施例提供了一种倒车轨迹线标定方法，该方法与现有技术中的方法相比，具有如下优点：

1、标定场地对车辆没有任何限制，具有很高的适配性；

2、运动坐标系和显示坐标系直接构建映射关系，避免了因摄像头画面畸变和角度畸变带来的位置误差；

3、标定过程一次操作，不需要重复标定，较少了人力和时间成本；

4、标定时，以离散取点方式替代连续取点，降低了轨迹线的采集和运算成本；

5、方向极限角根据实际运动轨迹获取，获取的数据是车辆的真实转角，根据有可信度；

6、标定画面的截取和轨迹线的运算过程都可以通过PC自动实现，人力要求较低，且速度更快，更准确；

7、将轨迹线的计算过程和显示过程进行分离，在轨迹线显示时需要再进行复杂的数据计算，系统运行成本更低；

8、轨迹线以二进制数据进行存储替代图片，所需的系统存储空间更小，不需要进行格式转换，显示速度更快，连续性更好。

9、根据不同车型对轨迹线响应角度的不同要求，可以动态调整响应角度，轨迹线的适配范围进一步提升。

实施例二：

图5为根据本发明实施例提供的一种倒车轨迹线标定系统的示意图。如图5所示，该系统包括：映射模块10，确定模块20，构建模块30和标定模块40。

具体的，映射模块10，用于建立目标车辆的运动坐标系和显示坐标系之间的映射关系；运动坐标系为基于标定场地构建的坐标系；显示坐标系为基于目标车辆的倒车影像显示屏构建的坐标系。

确定模块20，用于基于目标车辆在标定场地内的倒车轨迹线和倒车运动模型，确定目标车辆的倒车轨迹函数；倒车轨迹函数为倒车轨迹关于目标车辆的车辆参数之间的第一函数关系；车辆参数包括车辆转角。

构建模块30，用于基于倒车轨迹函数，构建目标车辆的倒车轨迹关于目标车辆的方向盘转角的第二函数关系。

标定模块40，用于基于映射关系，将第二函数关系转换为显示坐标系下的第三函数关系；第三函数关系为显示坐标系下的倒车轨迹关于方向盘转角的函数关系。

本发明提供了一种倒车轨迹线标定系统，通过建立目标车辆的运动坐标系和显示坐标系之间的映射关系，以及确定目标车辆在运动坐标系下的倒车轨迹函数，可以进一步确定显示坐标系下的倒车轨迹线关于方向盘转角的函数。本发明通过上述标定过程，不需要重复标定，减少了人力成本和时间成本，缓解了现有技术中存在的倒车轨迹线标定的时间和人力成本高、容易出现轨迹线偏差的技术问题。

可选地，确定模块20，还用于：记录目标车辆的方向盘转角处于最大转角时，在标定场地内的倒车轨迹；基于倒车轨迹，确定目标车辆的最大车辆转角；基于倒车运动模型和倒车轨迹，确定目标车辆的运动中心点的运动轨迹；基于运动中心点的运动轨迹和最大车辆转角，确定目标车辆在运动坐标系下的倒车轨迹函数。

可选地，构建模块30，还用于：获取目标车辆的方向盘转角与车辆转角之间的第四函数关系；将第四函数关系代入到倒车轨迹函数中，得到第二函数关系。

可选地，图6为根据本发明实施例提供的另一种倒车轨迹线标定系统的示意图。如图6所示，该系统还包括显示模块50，用于：基于预设响应角度，将目标车辆的方向盘转角的最大区间划分为多个响应区间；基于第三函数关系，确定每个响应区间对应的倒车轨迹线；确定目标车辆的当前方向盘转角所在的目标响应区间；目标响应区间为多个响应区间中的一个响应区间；在倒车影像显示屏显示目标响应区间对应的倒车轨迹线。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述实施例一中的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。