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單目視覺系統(tǒng)檢測(cè)車輛的測(cè)距方法（Mobileye單目測(cè)距等7種方法）

2021-10-09 10:41:42·  來源：計(jì)算機(jī)視覺社區(qū)  
　
本文還是在傳統(tǒng)機(jī)器視覺的基礎(chǔ)上討論單目測(cè)距，深度學(xué)習(xí)直接估計(jì)深度圖不屬于這個(gè)議題，主要通過mobileye的論文管中窺豹，相信離實(shí)際工程應(yīng)用還有很遠(yuǎn)。以前提過
本文還是在傳統(tǒng)機(jī)器視覺的基礎(chǔ)上討論單目測(cè)距，深度學(xué)習(xí)直接估計(jì)深度圖不屬于這個(gè)議題，主要通過mobileye的論文管中窺豹，相信離實(shí)際工程應(yīng)用還有很遠(yuǎn)。
 
以前提過單目測(cè)距的問題，檢測(cè)的障礙物2-D框加上攝像頭的姿態(tài)和路面假設(shè)。以下根據(jù)公開發(fā)布的論文討論具體的算法：

注：深度學(xué)習(xí)直接估計(jì)深度圖不屬于這個(gè)議題。

1、Vision-based ACC with a Single Camera: Bounds on Range and Range Rate Accuracy

著名的Mobileye論文，先看成像幾何如圖：
本車A，前方車B和C，攝像頭P焦距f，高度H，和障礙物B/C距離Z1/Z2，B/C檢測(cè)框著地點(diǎn)在圖像的投影是y1/y2。那么y=fH/Z，所以Z=fH/y。下面是三個(gè)不同距離的估計(jì)結(jié)果：

精度測(cè)量得到：90米誤差大約10%, 44米誤差約為5%。
2、Integrated Vehicle and Lane Detection with Distance Estimation
算法流程如下：

先是從3個(gè)消失點(diǎn)估算攝像頭焦距，然后6個(gè)2D-3D對(duì)應(yīng)點(diǎn)得到攝像頭姿態(tài)：

基于車道寬度的假設(shè)（3.75米），可以算出投影矩陣，隨之得到距離公式：


下圖是一些結(jié)果：

3、Use of a Monocular Camera to Analyze a Ground Vehicle’s Lateral Movements for Reliable Autonomous City Driving

還是基于消失點(diǎn)原理，加上水平線，可得到道路場(chǎng)景幾何關(guān)系。

消失點(diǎn)和pitch angle的關(guān)系：

從消失點(diǎn)得到pitch angle：

4、Robust Range Estimation with a Monocular Camera for Vision-based Forward Collision Warning System

如果車輛寬度已知，那么車距為d=FW/w。


如上圖，可以計(jì)算距離為：

整個(gè)FCW系統(tǒng)流程圖如下：

給了一個(gè)虛擬水平線的概念，估計(jì)它的位置
，Hc為攝像頭高度，Yb是車輛框底部的垂直位置。然后可以計(jì)算出車輛距離：

5、Robust Vehicle Detection and Distance Estimation Under Challenging Lighting Conditions

碰撞報(bào)警需要估算安全距離。下圖幾何關(guān)系能給出估計(jì)距離的公式：

距離公式為

下圖是IPM的鳥瞰圖展示距離：



6、Pitch Angle Estimation Using a Vehicle Mounted Monocular Camera for Vehicle Target Range Measurement

計(jì)算特征點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，由此得到自身攝像頭運(yùn)動(dòng)，從其平移向量推出pitch angle。

上圖可以計(jì)算出前方車的距離：

整個(gè)系統(tǒng)流程圖如下：

下面就是從SFM的幾何關(guān)系推理距離：


看下面的關(guān)系可以得到pitch angle：


角度計(jì)算公式為

7、Forward Collision Warning with a Single Camera

time to contact (TTC) 直接從車輛的大小和位置得到，下面是流程圖：

計(jì)算公式：








車邊框的位置以及光流大小可以確定碰撞的可能性：


這里主要是通過簡單的幾何關(guān)系，直接估算檢測(cè)的路上車輛距離并給出可能的撞擊時(shí)間。現(xiàn)在深度學(xué)習(xí)越來越強(qiáng)大，理論上得到車檢測(cè)邊框的同時(shí)，也可以回歸車的距離。
 
本文來源：計(jì)算機(jī)視覺社區(qū)，版權(quán)歸原創(chuàng)作者及其公司所有，分享僅用于學(xué)習(xí)、交流，如有侵權(quán)請(qǐng)告知?jiǎng)h除。
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