专利名称：用于校准车辆视觉系统的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及车辆领域，并且更具体地，涉及用于校准车辆视觉系统的方法
及系统。
背景技术：
当今某些车辆在各种车辆视觉系统中都利用了摄像照相机，这些车辆视觉系统包 括，例如，后视摄像照相机、碰撞警报系统、车道偏离报警系统、自适应巡航控制系统、远光 灯辅助系统、行人识别系统、以及交通标志识别系统。这些车辆视觉系统可被不时地校准， 以便帮助确保相关的摄像照相机被正确地对准，从而提供最佳的图像。通常，通过使用可视 参照点(例如，建筑物、桥梁、或者水平线)来进行这样的校准。然而，对在任意特定时间点 可围绕在车辆周围的各种不同可视参照点进行正确识别可能是困难的，因而会使得车辆视 觉系统的校准更加困难。 因此，期望提供一种用于校准车辆视觉系统的改进方法，例如，该方法不依赖于这 种可视参照点。还期望提供一种用于这种视觉系统校准的改进的程序产品。进一步期望提 供一种用于这种视觉系统校准的改进系统。此外，结合附图以及前述的技术领域和背景技 术，从随后的详细描述与所附权利要求将清楚本发明的其它期望的特征和特性。
发明内容
根据本发明的一个示例性实施方式，提供了一种用于校准车辆视觉系统的方法。 该方法包括以下步骤将图案投影至车辆附近；以及，使用通过视觉系统生成的该图案的 图像来校准该视觉系统。优选地，产生所述图像的步骤包括启动校准模式，其中投影所述图 案以及校准所述视觉系统的步骤以所述校准模式的启动为条件。优选地，投影所述图案的 步骤包括将所述图案投影至所述车辆邻近的道路上。优选地，投影所述图案的步骤包括投 影栅格图案。优选地，投影所述图案的步骤包括以红外光谱投影所述图案。优选地，校准所 述视觉系统的步骤包括将所述图像与已知的参照图像进行比较。优选地，所述视觉系统包 括第一摄像照相机和第二摄像照相机，且校准所述视觉系统的步骤包括下列步骤处理所 述图案的第一图像，所述第一图像由所述第一摄像照相机生成；处理所述图案的第二图像， 所述第二图像由所述第二摄像照相机生成；以及将所述第一图像与所述第二图像进行比 较。 根据本发明的另一个示例性实施方式，提供了一种用于校准车辆视觉系统的程序 产品。该程序产品包括程序和具有计算机可读信号的介质。该程序被配置成至少有利于将 图案投影至车辆附近，并且使用通过视觉系统生成的该图案的图像来校准该视觉系统。具 有计算机可读信号的介质承载有该程序。优选地，所述程序进一步被构造成至少有利于启 动校准模式，以及以所述校准模式的启动为条件的投影所述图案以及校准所述视觉系统。 优选地，所述程序进一步被构造成至少有利于将所述图案投影至所述车辆邻近的道路上。 优选地，所述图案包括栅格图案。优选地，所述程序进一步被构造成至少有利于以红外光
3谱投影所述图案。优选地，所述程序进一步被构造成至少有利于通过将所述图像与已知的 参照图像进行比较来校准所述视觉系统。优选地，所述视觉系统包括第一摄像照相机和第 二摄像照相机；以及所述程序进一步被构造成至少有利于通过下列方式来校准所述视觉系 统处理所述图案的第一图像，所述第一图像由所述第一摄像照相机生成；处理所述图案 的第二图像，所述第二图像由所述第二摄像照相机生成；以及将所述第一图像与所述第二 图像进行比较。 根据本发明进一步的示例性实施方式，提供了一种用于校准车辆视觉系统的系 统。该系统包括投影单元和处理器。投影单元被配置成至少有利于将图案投影至车辆附 近。处理器被配置成至少有利于使用通过视觉系统生成的图案的图像来校准该视觉系统。 优选地，所述投影单元进一步被构造成至少有利于将所述图案投影至所述车辆邻近的道路 上。优选地，所述图案包括栅格图案。优选地，所述投影单元进一步被构造成至少有利于以 红外光谱投影所述图案。优选地，所述处理器进一步被构造成至少有利于通过将所述图像 与已知的参照图像进行比较来校准所述视觉系统。优选地，所述视觉系统包括第一摄像照 相机和第二摄像照相机，以及所述处理器进一步被构造成至少有利于通过下列方式来校准 所述视觉系统处理所述图案的第一图像，所述第一图像由所述第一摄像照相机生成；处 理所述图案的第二图像，所述第二图像由所述第二摄像照相机生成；以及将所述第一图像 与所述第二图像进行比较。
下面将结合附图对本发明进行描述，其中相同的附图标记指示相同的元件，在附 图中 图1是根据本发明的一个示例性实施方式的用于校准车辆视觉系统的校准装置 的功能框图；以及 图2是根据本发明的一个示例性实施方式的用于校准车辆视觉系统的过程的流 程图，并且该过程能够与图1中的校准装置一起实施；
具体实施例方式
以下的详细描述在本质上仅仅是示例性的，且并不意图限制本发明或其应用及使
用。此外，也不意图通过在前述技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中所提供 的任何明确或暗示的理论来加以约束。 图1是根据本发明的一个示例性实施方式的用于校准车辆视觉系统102的校准 装置100的功能框图。如图1中所示，被校准的视觉系统102具有一个或多个摄像照相机 104。在各种实施方式中，摄像照相机104可包括生成和/或记录静止图像和/或运动图像 的许多装置中的任意一个或多个。仅作为示例，视觉系统102可包括下列中一个或多个后 视摄像照相机、碰撞警报系统、车道偏离报警系统、自适应巡航控制系统、远光灯辅助系统、 行人识别系统、以及交通标志识别系统。 在所描绘的实施方式中，校准装置100包括投影单元106和计算机系统108。投影 单元106将图案110投影至车辆附近。在一个优选实施方式中，投影单元106将图案110 投影在能够易于被视觉系统102识别和读取的区域内。还是在一个优选实施方式中，投影单元106包括以红外光谱来投影图案110的激光器112。 图案110由视觉系统102读取。优选地，图案110由视觉系统102的一个或多个 摄像照相机104看到或者读取以产生图案110的一个或多个数字图像114。数字图像114 被计算机系统108用来生成用于校准视觉系统102且优选地用于校准视觉系统102的一个 或多个摄像照相机104的校正系数。 计算机系统108包括处理器118、存储器122、计算机总线130、接口 120、存储装置 128。另外，尽管投影单元106被描绘成在计算机系统108之外，但是将会认识到，在各种实 施方式中投影单元106可为计算机系统108的一部分。 处理器118执行计算机系统108或计算和控制功能或者执行其中部分的功能，并 且可包括任意类型的一个或多个处理器、单个集成电路(例如，微处理器)、或者一起协同 工作以实现处理单元功能的任意合适数量的集成电路装置和/或电路板。在操作期间，处 理器118执行优选地存储在存储器122内的一个或多个程序124，以及因此控制计算机系统 108的一般操作。在某些实施方式中，数字图像114是电子信号的形式。然而，这在其它实 施方式中可有所变化。 在一个优选实施方式中，处理器118处理来自视觉系统102的数字图像114，数字 图像114如上所述的优选地由视觉系统102的一个或多个摄像照相机104生成。处理器118 通过将数字图像114彼此相互比较或者与来自存储在存储器122内的图像数据库126的一 个或多个已知图像进行比较来处理数字图像114，以计算上述用于视觉系统102的校正系 数116。同样在一个优选实施方式中，当期望校准图像系统102时，处理器118发出校准命 令136。另外，在某些实施方式中，处理器118生成图案110或者从存储器获得图案110以 供投影单元106使用。在执行这些功能时，处理器118优选地执行存储在存储器122内的 一个或多个程序124以便实施图2中所描述的且下面将进一步描述的过程200的步骤。
如上所述，存储器122存储有一个或多个程序124，该一个或多个程序124执行过 程的一个或多个实施方式，例如，以下结合图2和/或其不同步骤进行描述的过程200和/ 或其它过程(例如，在本文中其它地方所描述的那些过程)。另外，在所描绘的实施方式中， 存储器122还存储有上述图像数据库126。在一个优选实施方式中，图像数据库126包括图 案110的一个或多个已知图像，以用于与从视觉系统102所获得的数字图像114进行比较。
存储器122可以是任何类型的合适的存储器。这将包括各种类型的动态随机存取 存储器(DRAM)(例如，SDRAM)、各种类型的静态随机存取存储器(SRAM)、以及各种类型的非 易失性存储器(PROM、 EPR0M、以及闪存)。应当理解的是，存储器122可为单一类型的存储 器部件，或者可由许多不同类型的存储器部件组成。另外，存储器122和处理器118可分布 在若干不同的计算机上，这些计算机共同组成计算机系统108。例如，存储器122的一部分 可位于处于特定设备或过程内的计算机上，而另一部分可位于远程计算机上。
计算机总线130用于在计算机系统108的各个部件之间传输程序、数据、状态以及 其它信息或信号。计算机总线130可以是连接计算机系统和部件的任意合适的物理或逻辑 装置。这包括但不限于，直接的硬接线的连接、光纤、红外和无线总线技术。
接口 120允许从例如车辆来客、系统操作员、和/或另一个计算机系统到该计算机 系统108的通信，并且可以使用任何合适的方法和设备来实施。在某些实施方式中，接口 120有利于计算机系统108与投影单元106以及与视觉系统102之间的通信。例如，在某些
5实施方式中，接口 120有利于处理器118从视觉系统102接收数字图像114，并且将来自处 理器118的校准命令136传输给视觉系统102。接口 120可以包括一个或多个网络接口， 以便在其它系统或部件的内部或者之间通信；一个或多个终端接口，以便与技术人员通信； 以及一个或多个存储接口，以便连接至存储设备(例如，存储装置128)。
存储装置128可以是任意合适类型的存储设备，包括直接存取存储装置，例如，硬 盘驱动器、闪存系统、软盘驱动器、以及光盘驱动器。在一个示例性实施方式中，存储装置 128是一种程序产品，存储器122能够从该程序产品接收程序124，程序124执行图2的过 程200及如以下将更详细描述的其步骤的一个或多个实施方式。在一个优选实施方式中， 这样的程序产品可以部分地插入或者以另外的方式被耦接至校准装置100来实施。如图1 中所示，存储装置128可以包括盘片驱动装置，该盘片驱动装置使用盘片134存储数据。正 如一个示例性实施方式那样，计算机系统108还可利用互联网站点，例如用来提供或维护 数据，或者执行该互联网站点上的操作。 要认识到的是，尽管该示例性实施方式是在功能齐全的计算机系统的情况下进行 描述的，但是本领域中的技术人员将认识到本发明的机制能够分散为各种形式的程序产 品，并且无论被用来实施该分散的带有计算机可读信号的介质的具体类型如何，本发明都 能够等同地应用。带有信号的介质的示例包括可记录的介质(例如，软盘、硬盘驱动器、存 储卡、以及光盘(例如，盘片134))，以及传输介质(例如，数字和模拟通信线路)。同样要 认识到的是，计算机系统108还可与图1中所示的实施方式不同，例如，计算机系统108可 被耦接至(或者可以另外利用)一个或多个远程计算机系统和/或其它控制系统。
图2是根据本发明的一个示例性实施方式的用于校准车辆视觉系统的过程200的 流程图。在一个优选实施方式中，过程200可以与图1的校准装置100—起实施，和/或可 以通过能与图1的校准装置100 —起使用的程序产品来实施。然而，要认识到的是，在各个 实施方式中过程200还可与任意数量的不同类型的系统和/或其它装置一起使用。
如图2中所示，过程200包括生成或获得图案的步骤(步骤202)。在一个优选实 施方式中，该图案对应于图1中的图案110。还是在一个优选实施方式中，图案表示成具有 直线和直角的栅格图案。然而，因为可使用其它类型的图案，所以在其它实施方式中图案的 表示可有所变化。另外，在一个示例性实施方式中，图案由图1的处理器118生成，并且被 提供给图1的投影单元106。在另一个示例性实施方式中，图案由图1的处理器118从图1 的存储器122中获得，并且被提供给图1的投影单元106。 过程200继续将图案进行投影(步骤204)。在一个优选实施方式中，该图案被图 1的投影单元106投影，最优选的是通过投影单元106的激光器112来投影。该图案优选被 投影在车辆附近，特别是在图1的视觉系统102附近，以便视觉系统102能够容易读取和识 别该图案。在一个优选实施方式中，该图案被投影至车辆附近的道路上。还是在一个优选 实施方式中，该图案被以红外光谱进行投影，以便该图案对于车辆驾驶员或对于其它附近 车辆的驾驶员来说是不可见的。 在一个优选实施方式中，启动用于视觉系统的校准模式(步骤206)。正如以下将 更详细说明的那样，当处于校准模式时，视觉系统读取图案，产生该图案的数字图像，并且 将该数字图像提供给处理器以便进行处理。在一个优选实施方式中，来自图1的处理器118 的命令通过提供给视觉系统102的指令来启动校准模式以便以校准模式来操作。
6
—旦处于校准模式，视觉系统读取图案，由此生成该图案的一个或多个数字图像 (步骤208)。在一个优选实施方式中，图1的视觉系统102的一个或多个摄像照相机104 读取该图案，并且在它们读取该图案时生成数字图像。如下所述，这些数字图像优选地被提 供给图1的处理器118，以便进行处理。 过程200继续进行数字图像的处理(步骤210)。在一个优选实施方式中，图1的 处理器118通过将数字图像相互比较来处理这些数字图像。例如，在这样的一个优选实施 方式中，图1的视觉系统102包括两个或多个摄像照相机104，图1的处理器118优选地将 来自每一个摄像照相机104的数字图像进行比较，以便检查摄像照相机104中的任何未对 准和/或校正视觉系统102中的任何光学失真。在另一个优选实施方式中，例如，其中视觉 系统102包括单个摄像照相机104，图1的处理器118将摄像照相机104产生的数字图像与 来自在图1中的存储器122中存储的图像数据库126的图案的一个或多个已知图像进行比 较，以便发现摄像照相机104中的任何未对准和/或校正视觉系统102中的任何光学失真。
另外，计算一个或多个校正系数(步骤212)。在上述的一个优选实施方式中，图1 的视觉系统102包括两个或多个摄像照相机104，校正系数优选地包括用于说明摄像照相 机104中的任何未对准和/或校正视觉系统102中的任意光学失真的校正系数，如同通过 将来自各自摄像照相机104的数字图像进行比较而确定的。然后，该校正系数优选地被存 储在图1的存储器122内，并且用于调准和解释由图1的摄像照相机104生成的后续图像， 此时图1的视觉系统102以标准操作(非校准)模式操作。 在上述的另一个优选实施方式中，其中图1的视觉系统102包括一个摄像照相机 104，校正系数优选地包括用于说明摄像照相机104中任何未对准和/或校正视觉系统102 中任意光学失真的校正系数，如同通过将来自摄像照相机104的数字图像与来自图1的图 像数据库126的一个或多个图像进行比较而确定的。然后，该校正系数优选地被存储在图 1的存储器122内，并用于调准和解释由图1的摄像照相机104生成的后续图像，此时图1 的视觉系统102处于操作(非校准)模式。 要认识到的是，过程200的某些步骤可不同于图2中所示以及本文所描述的那些 步骤。类似地，要认识到的是，过程200的某些步骤可被同时执行和/或以与图2中所示以 及本文中所描述的不同的顺序被执行。例如，在某些实施方式中，在过程200的步骤和/或 其顺序的各种其它可能变型中，在图案在步骤202中被生成或获得之前和/或在图案在步 骤204中被投影之前，视觉系统可被命令至其在步骤206中的校准模式。
因此，提供改进的方法、程序产品、以及系统以便校准车辆的视觉系统。该改进的 方法、程序产品、以及系统用于校准车辆视觉系统且无需依赖任何具体的可视参照点，该可 视参照点可在任意时间点围绕在该车辆的周围。这使得在校准车辆视觉系统方面有了更高 的准确度和精度。 要认识到的是，在各个实施方式中，所公开的方法、程序产品、以及系统可不同于 在附图中所示以及在本文中所描述的那些。类似地，要认识到的是，尽管所公开的方法、程 序产品、以及系统在上面被描述为与汽车(例如，轿车、卡车、有篷运货汽车、以及运动型多 功能车)联系起来使用，但是所公开的方法、程序产品、以及系统还可与任意数量的不同类 型的车辆联系起来使用，以及可与其任意数量的不同系统以及与其相关的环境联系起来使 用。
尽管前面的详细描述中已经给出了至少一个示例性实施方式，但是应当认识到的是，还存在大量的变型。还应当认识到的是，一个或多个示例性实施方式都仅仅是示例，且并不意图以任何方式限制本发明的范围、应用、或配置。相反地，前面的详细描述将为本领域中的技术人员提供便利的路线图以便实施该一个或多个示例性实施方式。应当认识到的是，在不背离由所附权利要求及其法律等同物所陈述的本发明的范围的情况下，可以对元件的功能和布置做出各种改变。
权利要求
一种用于校准车辆视觉系统的方法，所述方法包括下列步骤将图案投影至所述车辆附近；以及使用所述视觉系统生成的所述图案的图像来校准所述视觉系统。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，产生所述图像的步骤包括下列步骤 启动校准模式；其中投影所述图案以及校准所述视觉系统的步骤以所述校准模式的启动为条件。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，投影所述图案的步骤包括下列步骤 将所述图案投影至所述车辆邻近的道路上。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，投影所述图案的步骤包括下列步骤 投影栅格图案。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，投影所述图案的步骤包括下列步骤 以红外光谱投影所述图案。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，校准所述视觉系统的步骤包括下列步骤 将所述图像与已知的参照图像进行比较。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视觉系统包括第一摄像照相机和第 二摄像照相机，且校准所述视觉系统的步骤包括下列步骤处理所述图案的第一图像，所述第一图像由所述第一摄像照相机生成； 处理所述图案的第二图像，所述第二图像由所述第二摄像照相机生成；以及 将所述第一图像与所述第二图像进行比较。
8. —种用于校准车辆视觉系统的程序产品，所述程序产品包括 一种程序，其被构造成至少有利于 将图案投影至所述车辆附近；以及使用所述视觉系统生成的所述图案的图像来校准所述视觉系统；以及 带有所述程序的计算机可读介质。
9. 根据权利要求8所述的程序产品，其特征在于，所述程序进一步被构造成至少有利于启动校准模式；以及以所述校准模式的启动为条件的投影所述图案以及校准所述视觉系统。
10. —种用于校准车辆视觉系统的系统，所述系统包括 投影单元，其被构造成至少有利于将图案投影至所述车辆附近；以及处理器，其被构造成至少有利于使用所述视觉系统生成的所述图案的图像来校准所述 视觉系统。
全文摘要
本发明涉及一种用于校准车辆视觉系统的方法及系统。具体地，提供了一种用于校准车辆视觉系统的方法，该方法包括下列步骤将图案投影至车辆附近；以及，使用该视觉系统生成的该图案的图像来校准该视觉系统。
文档编号B60R16/02GK101786439SQ20101000216
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者E·L·拉菲尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司