智能汽車測(cè)控技術(shù) 課件 第3章-第5講 視覺傳感器

智能汽車測(cè)控技術(shù)

第5講視覺傳感器1.定義視覺傳感器又稱為攝像機(jī)，是將二維光強(qiáng)分布的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變成一維時(shí)序電信號(hào)的傳感器。視覺傳感器具有廣泛的用途，如多媒體手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像、數(shù)碼相機(jī)、機(jī)器人視覺導(dǎo)航、生物醫(yī)學(xué)像素分析、工業(yè)檢測(cè)等。這些不同的應(yīng)用均是基于視覺圖像傳感技術(shù)。第5講視覺傳感器1.定義視覺傳感器在智能網(wǎng)聯(lián)汽車或無人駕駛汽車上是以攝像機(jī)形式出現(xiàn)的，搭載先進(jìn)的人工智能算法，便于目標(biāo)檢測(cè)和圖像處理。自動(dòng)駕駛中常用的攝像機(jī)如圖所示，包含單目攝像機(jī)、雙目攝像機(jī)和環(huán)視攝像機(jī)三種。第5講視覺傳感器1.定義1.單目攝像機(jī)單目攝像機(jī)一般安裝在前擋風(fēng)玻璃上，用于探測(cè)車輛前方環(huán)境，識(shí)別道路、車輛、行人等。先通過圖像匹配進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別（各種車型、行人、物體等），再通過目標(biāo)在圖像中的大小去估算目標(biāo)距離。第5講視覺傳感器1.定義2.雙目攝像機(jī)雙目攝像機(jī)是通過對(duì)兩幅圖像視差的計(jì)算，直接對(duì)前方景物進(jìn)行距離測(cè)量，而無須判斷前方出現(xiàn)的是什么類型的障礙物。依靠兩個(gè)平行布置的攝像頭產(chǎn)生的視差，找到同一個(gè)物體所有的點(diǎn)，依賴精確的三角測(cè)距，就能夠算出攝像頭與前方障礙物的距離，實(shí)現(xiàn)更高的識(shí)別精度和更遠(yuǎn)的探測(cè)范圍。第5講視覺傳感器1.定義3.環(huán)視攝像機(jī)

環(huán)視自主泊車時(shí)的庫位線識(shí)別第5講視覺傳感器2.組成視覺傳感器主要由光源、鏡頭、圖像傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像處理器、圖像存儲(chǔ)器等組成，其主要功能是獲取足夠的機(jī)器視覺系統(tǒng)要處理的原始圖像。第5講視覺傳感器3.特點(diǎn)視覺傳感器具有以下特點(diǎn)：（1）信息量極為豐富：不僅包含有視野內(nèi)物體的距離信息，而且還有該物體的顏色、紋理、深度和形狀等信息（2）多任務(wù)檢測(cè)：在視野范圍內(nèi)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)道路檢測(cè)、車輛檢測(cè)、行人檢測(cè)、交通標(biāo)志檢測(cè)、交通信號(hào)燈檢測(cè)等（3）實(shí)時(shí)獲取場(chǎng)景信息：提供的信息不依賴于先驗(yàn)知識(shí)，比如GPS導(dǎo)航依賴地圖信息，有較強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境的能力第5講視覺傳感器3.特點(diǎn)（4）應(yīng)用廣泛：可以前視、后視、側(cè)視、內(nèi)視等第5講視覺傳感器4.要求智能網(wǎng)聯(lián)汽車使用的視覺傳感器比工業(yè)級(jí)別的視覺傳感器要求更高，主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：

第5講視覺傳感器4.要求（2）功能要求差異。車載攝像頭要保證在復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)路況環(huán)境下也能采集到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。①高動(dòng)態(tài)。在較暗環(huán)境以及明暗差異較大情況下仍能實(shí)現(xiàn)識(shí)別，要求攝像頭CCD或CMOS具有高動(dòng)態(tài)的特性。②像素要求。攝像頭的像素越高，芯片的處理負(fù)擔(dān)越大，二者之間應(yīng)合理匹配。③角度要求。對(duì)于環(huán)視和后視，一般采用135°以上的廣角鏡頭，前置攝像頭對(duì)視距要求更大，一般采用55°的范圍第5講視覺傳感器4.要求（3）認(rèn)證要求高。汽車行業(yè)把安全放在第一位，傾向于使用有口碑的零部件廠商，進(jìn)入車廠體系需要較長的認(rèn)證周期。

第5講視覺傳感器5.主要指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)（1）像素：像素越多，代表著它能夠感測(cè)到更多的物體細(xì)節(jié)，從而圖像就越清晰（2）幀率：幀率代表單位時(shí)間所記錄或播放的圖片的數(shù)量（3）靶面尺寸：就是圖像傳感器感光部分的大小。一般用英寸來表示，通常這個(gè)數(shù)據(jù)指的是這個(gè)圖像傳感器的對(duì)角線長度，如常見的有1/3英寸，靶面越大，意味著通光量越好，而靶面越小則比較容易獲得更大的景深。第5講視覺傳感器5.主要指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)（4）感光度：代表入射光線的強(qiáng)弱。感光度越高，感光面對(duì)光的敏感度就越強(qiáng)，快門速度就越高。（5）信噪比：是信號(hào)電壓對(duì)于噪聲電壓的比值，典型值為45～55dB，信噪比越大說明對(duì)噪聲的控制越好。第5講視覺傳感器6.標(biāo)定攝像頭的標(biāo)定第5講視覺傳感器6.標(biāo)定攝像頭的標(biāo)定在圖像測(cè)量過程以及機(jī)器視覺應(yīng)用中，為確定空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，必須建立視覺傳感器成像的幾何模型，這些幾何模型參數(shù)就是視覺傳感器參數(shù)，求解過程就是視覺傳感器的標(biāo)定。視覺傳感器標(biāo)定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換如圖所示：

第5講視覺傳感器6.標(biāo)定攝像頭的標(biāo)定

像素坐標(biāo)系與圖像物理坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換第5講視覺傳感器6.標(biāo)定攝像頭的標(biāo)定

像素坐標(biāo)系與圖像物理坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換第5講視覺傳感器6.標(biāo)定攝像頭的標(biāo)定世界坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系的關(guān)系如圖所示:

第5講視覺傳感器6.標(biāo)定攝像頭的標(biāo)定

第5講視覺傳感器6.標(biāo)定攝像頭的標(biāo)定

第5講視覺傳感器本章小結(jié)本章主要介紹了智能汽車的先進(jìn)傳感器技術(shù)，系統(tǒng)地論述了四種先進(jìn)傳感器（超聲