車載雙目ADAS(七) 雙目相機的設計

2021-09-11 00:16:01 字數 1485 閱讀 5389

近年來,基於公釐波雷達和雷射雷達的方案已經廣泛用於高階汽車,公釐波雷達的主要優勢體現在具有很強的抵抗環境干擾的能力,可穿透霧、煙、灰塵等,具有全天候全天時工作的能力,可直接檢測前方車輛的距離和速度。雷射雷達的主要優勢體現在極精準的測距能力。然而,不論是公釐波雷達還是雷射雷達,均存在一些致命缺點,比如垂直視場角較窄、縱向解析度較低、無法提供顏色和紋理資訊等,而這些資訊對於許多其他任務是非常重要的,例如行人檢測、車輛識別、交通標誌識別等。相比較而言,基於雙目立體視覺的方法可以很好的彌補雷達感測器的不足,能夠同時輸出顏色和距離資訊。

雙目相機的模組選型是乙個基礎和核心課題,包括相機的感光晶元尺寸、鏡頭焦距、基線長等引數。

雙目相機的深度z測距公式:

其中,b是雙目相機的基線長,f為焦距,pixelsize為sensor的乙個感光單元的大小,d為視差大小。

上述為相機設計的理論基礎,在設計雙目adas相機產品時還需要考慮,相機的最遠和最近測距範圍和測距精度。我們希望設計一款可以看的遠,看的準,看的廣的相機,但是現實往往是骨感的,在考慮成本的前提下,我們的理想中的這幾個要求是「相互矛盾的」。

(遠處的汽車在影象中已經非常小 ) 

在影象中,物體在相機中遵守近大遠小的規律,物體越遠,在影象中占有影象面積就會越小,這將導致影象中的特徵資訊丟失且更易受雜訊干擾,因此,對識別演算法提出了更加嚴峻的挑戰。這時,我們會想將相機的焦距增大以提公升同一物體在影象中的尺寸,但是在sensor尺寸一定的情況下,這會導致相機的fov變小,可視範圍減小,盲區增大。考慮fov主要從水平fov和豎直fov考慮。        

近處的矮小的物體或較高的交通標誌看不到

車身兩側的物體看不到

場角(三個方向:水平,豎直和對角線)

水平視場角=2*arctan(w/2f)

垂直視場角=2*arctan(h/2f)

視場角=2*arctan(d/2f)

其中,w為ccd寬 h為ccd高 d為ccd對角線長。

綜上,選擇一款合適的相機需要從匹配演算法,最近可視距離和最遠測距精度等因素考慮相機的視場角,焦距和基線長。

(有緣千里來相會,雙目技術研究群 595083461)

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