CN115908570B - 基于图像的航向角确定方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种基于图像的航向角确定方法，可包括：利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征图像中目标车辆的航向角与目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组；基于转换方程组，分别确定目标车辆的边界线与图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标；以及将交点坐标代入转换方程组，获取航向角。本公开还提供了一种基于图像的航向角确定装置、电子设备及存储介质。

Description

基于图像的航向角确定方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本公开涉及计算机视觉感知领域，尤其涉及一种基于图像的航向角确定方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

航向角是在车辆坐标系下，目标车辆的质心速度方向(即目标车辆的行驶方向)与参照车辆的质心速度方向(即参照车辆的行驶方向)之间的夹角。在目标汽车的行驶过程中，需要确定其航向角，以实现对参照车辆行驶方向的控制。

相关技术中，存在以下几种确定航向角的方式，方式一为：在包含目标车辆的图像中检测车轮或车轮接地点，并基于地面假设，通过相机成像模型，将车轮或车轮接地点进行反投影变换至车辆坐标系下，进而计算目标车辆的航向角。方式二为：出基于神经网络的深度学习方法回归目标车辆的航向角。方式三为：基于目标车辆检测框的航向角计算方法，该方法根据平面透视原理，对平面透视图进行几何运算，得到目标车辆的航向角。方式四为：通过目标车辆的车轮接地点拟合成车轮轨迹线段，并根据车轮轨迹线段上的轨迹起点和轨迹终点，计算目标车辆的航向角。

但是，前述方式一不适用于目标车辆的车轮被遮挡的情况，并且基于地面假设的反投影变换会带来一定误差。方式二的实施需要神经网络的配合，而神经网络的训练需要大量的数据标注做支撑，工作量较大，降低了目标车辆航向角的推算速度；并且，需要较大的运算平台的算力支持，实时性差，难以满足实际驾驶场景的应用需求。方式三需要预设目标车辆的长宽比值，而不同的目标车辆的长宽比值存在区别，难以覆盖各种类型的目标车辆，也就无法精准确定目标车辆的航向角。方式四在目标车辆的车轮被遮挡时失效，并且使用历史轨迹推算的方法不适用用目标低速或静止工况。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种基于图像的航向角确定方法、装置、电子设备及存储介质。

本公开的一个方面提供了一种基于图像的航向角确定方法，可包括：利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征所述图像中目标车辆的航向角与所述目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组；基于所述转换方程组，分别确定所述目标车辆的边界线与所述图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标；以及将所述交点坐标代入所述转换方程组，获取所述航向角。

在一些实施方式中，所述利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征所述图像中目标车辆的航向角与所述目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组，包括：构建所述边界线在车辆坐标系中的边界线方程，其中所述边界线方程用于表征所述航向角与所述边界线在所述车辆坐标系中位置坐标的关系；根据所述相机参数，确定用于表征所述图像坐标系和所述车辆坐标系之间关系的转换矩阵；将所述边界线方程代入所述转换矩阵，基于所述交点在车辆坐标系中的位置坐标，确定所述转换方程组。

在一些实施方式中，所述转换方程组为：

其中，u_i为所述图像坐标系的行值，v_i为所述图像坐标系的列值，m₁、m₂、m₅、m₆、m₉、m₁₀均为已知的所述相机参数，θ_i为第i个所述边界线对应的所述航向角，i的取值为1和2。

在一些实施方式中，所述基于所述转换方程组，分别确定所述目标车辆的边界线与所述图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标，包括：根据所述转换方程组，确定用于表征所述消失线在所述图像坐标系中列值和行值变化关系的消失线方程；基于所述边界线中至少两个边界点在所述车辆坐标系中的位置坐标，确定所述边界线方程；根据所述消失线方程和所述边界线方程，确定所述边界线与所述消失线之间多个所述交点在图像坐标系下的所述交点坐标。

在一些实施方式中，所述航向角为：

其中，u_i为第i个所述交点在所述图像坐标系的行值，v_i为第i个所述交点在所述图像坐标系的列值，m₁、m₂、m₅、m₆、m₉、m₁₀均为已知的所述相机参数，θ_i为第i个所述边界线对应的航向角；其中，i的取值为1和2。

在一些实施方式中，在所述将所述交点坐标代入所述转换方程组，获取所述航向角之后，包括：

根据各个所述边界线的模长，对所述航向角进行优化，获得目标航向角。

在一些实施方式中，所述目标航向角为：

其中，θ为所述目标车辆的所述目标航向角，θ_th为预设差值，||l₁||为所述边界线中第一边界线的模长，||l₂||为所述边界线中第二边界线的模长。

本公开的另一个方面提供了一种基于图像的航向角确定装置，其特征在于，包括：转换方程组构建模块，用于利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征所述图像中目标车辆的航向角与所述目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组；交点坐标确定模块，用于基于所述转换方程组，分别确定所述目标车辆的边界线与所述图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标；以及航向角计算模块，用于将所述交点坐标代入所述转换方程组，获取所述航向角。

本公开的又一个方面提供了一种电子设备，可包括：存储器，所述存储器存储执行指令；以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行上述任一实施方式所述的基于图像的航向角确定方法。

本公开的再一个方面提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现上述任一实施方式所述的基于图像的航向角确定方法。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1为本公开示例性实施方式的航向角确定方法流程图；

图2为本公开示例性实施方式的消失线示意图；

图3为本公开示例性实施方式的实景消失线展示图；

图4为本公开示例性实施方式的边界线示意图；

图5为本公开示例性实施方式的实景交点展示图；以及

图6为本公开示例性实施方式的航向角确定装置示意图。

附图标记说明

1000基于图像的航向角确定装置

1002 交点坐标确定模块

1004 航向角计算模块

1006 补偿模块

1100 总线

1200 处理器

1300 存储器

1400 其他电路

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1为本公开示例性实施方式的航向角确定方法流程图；图2为本公开示例性实施方式的消失线示意图；图3为本公开示例性实施方式的实景消失线展示图；图4为本公开示例性实施方式的边界线示意图；图5为本公开示例性实施方式的实景交点展示图。下面将结合图1至图5对基于图像的航向角确定方法S100进行阐述。

步骤S102，利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征图像中目标车辆的航向角与目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组。

其中，图像是利用参考车辆的采集设备对目标车辆的拍摄结果，包括目标车辆及其周围环境。

采集设备可以为摄像头等，是用于采集目标车辆与参考车辆之间相对位置的设备。采集设备具有相机参数，相机参数包括内参、外参，相机的内参表征采集设备自身特性相关的参数，例如采集设备的焦距、像素等；相机的外参确定采集设备在三维空间中的位置和朝向，即车辆坐标系中的坐标点落到图像坐标系时所经过的旋转矩阵和平移矩阵。利用相机参数可以获得车辆坐标系与图像坐标系之间的转换关系。

转换方程组用于表征车辆坐标系与图像坐标系之间的转换关系，包括用于表征车辆坐标系的横坐标与图像坐标系的行值之间转换关系的第一转换式，以及用于表征车辆坐标系的纵坐标与图像坐标系的列值之间转换关系的第二转换式。

具体地，转换方程组中第一转换式可表示为：

转换方程组中第二转换式可表示为：

在公式(1)和公式(2)中，v_i为交点p_i在图像坐标系下的行值，u_i为交点p_i在图像坐标系下的列值，m₁、m₂、m₅、m₆、m₉、m₁₀均为已知的相机参数，θ_i为第i个边界线对应的航向角；其中，i取值为1、2。

车辆坐标系是世界坐标系的一种，以参考车辆的行驶方向(例如车头方向)为横轴(即X轴)，以垂直于行驶方向且指向驾驶座椅左侧的方向为纵轴(即Y轴)。车辆坐标系的原点(即O点)设置于车头的中间位置，并将采集设备设置在原点。

航向角是目标车辆的行驶方向与参考车辆的行驶方向之间的夹角，根据航向角可对目标车辆的行驶方向进行控制，也可用于参考车辆对目标车辆行驶轨迹的预判等。

步骤S104，基于转换方程组，分别确定目标车辆的边界线与图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标。

其中，边界线为三维边界框的接地面上两条相互垂直的端部线段的延长线。三维边界框是根据目标车辆的轮廓而构建的外切于目标车辆的立方体，接地面是三维边界框中与承载目标车辆的地面直接接触的一个侧面。由于三维边界框为立方体，因此接地面为矩形，那么接地面将具有两组相互垂直的线段对，且每组线段对中的两条端部线段相互平行，平行的端部线段与参考车辆的行驶方向之间的夹角相同，所以在各组线段对中各取一条端部线段，并以其延长线作为边界线。基于上述，边界线为两条。

消失线是图像中地面与天空相交的线，即图像中示出的地平线。如图2所述，基于透视变换原理，在实际中平行的两条直线L1和L2会在图像中相交于消失点VP，那么若干组直线形成的消失点会连接为一条消失线VL。其中，在实际中直线L1上具有点A₁和点A₂，直线L2上具有点A₃和点A₄，点A₁和点A₃之间的距离与点A₂和点A₄之间的距离相同；在图像中，直线L1上的点A₁’和点A₃’之间的距离小于点A₄’和A₂’之间的距离。图3示出了平行铁轨在无限远处相交于消失点的实景图，并且展示了在图片中若干消失点汇聚而成的消失线。

将转换方程组中的公式(1)和公式(2)进行联立，即可获得消失线方程：

交点是目标车辆的边界线与图像中消失线相交的点，由于前文已证边界线为两条，那么对应于不同的边界线，会产生两个交点。基于目标车辆的定位系统，三维边界框各个端部线段的两个端点在车辆坐标系中的位置坐标已知，也就是说对应于端部线段的边界线上有两个已知位置坐标的点。基于这两个端点的位置坐标，可以得知对应边界线的斜率，根据斜率和处于该边界线的任一端点的位置坐标，可以获得交点在图像坐标系下行值和列值之间的关系式，即：

在公式(4)中，(x_n，y_n)为处于边界线l_i上的端点b_n在车辆坐标系下的位置坐标；(x_1+n，y_n+1)为处于边界线l_i上的端点b_n+1在车辆坐标系下的位置坐标。其中，n取值为1、2、3。

由于公式(3)和公式(4)中除交点p_i(v_i，u_i)均已知，因此将两式联立，可获得交点p_i(v_i，u_i)在图像坐标系下的成像坐标。

步骤S106，将交点坐标代入转换方程组，获取航向角。

转换方程组中第一转换式和第二转换式中只具有交点p_i(v_i，u_i)和航向角θ_i三个未知量，此时交点p_i(v_i，u_i)经过前述步骤已获得具体数值，那么将交点坐标代入转换方程组，即可获得航向角的数值。

航向角可表示为：

在一些实施方式中，步骤S102的执行步骤可为：构建边界线在车辆坐标系中的边界线方程；根据相机参数，确定用于表征图像坐标系和车辆坐标系之间关系的转换矩阵；将边界线方程代入转换矩阵，基于交点在车辆坐标系中的位置坐标，确定转换方程组。

其中，边界线方程用于表征航向角与边界线在车辆坐标系中位置坐标的关系。转换矩阵是利用相机参数将图像坐标系和车辆坐标系进行相互转换的矩阵方程。

如图4所示，以参考车辆车头的中点为原点构建横轴为X轴，纵轴为Y轴的车辆坐标系，其中横轴指向参考车辆的行驶方向，纵轴垂直于横轴且指向参考车辆驾驶室左侧。目标车辆处于车辆坐标系中，并且示出了目标车辆对应的边界线l_i与参考车辆的行驶方向(即消失线)之间的夹角θ_i(即航线角)。

边界线l_i在车辆参考系中可以表示为：Y＝X*tanθ_i+b，(6)

公式(6)为边界线方程，(X,Y)为边界线任一点在车辆参考系中的位置坐标，b为直线参数。

图像坐标系和车辆坐标系之间的转换矩阵为：

公式(7)中，s为已知的尺度系数，M₁为相机内参，M₂为相机外参，(u，v)为空间任一点在图像坐标系中的成像坐标，(X,Y,Z)为空间中任一点在车辆坐标系中的位置坐标。

由于边界线l_i位于地面，因此Z＝0。将公式(6)代入公式(7)，可得边界线l_i上任意一点(u，v)对应的转换矩阵可表示为：

那么所有与边界线l_i和与其平行的直线在图线上的消失点VP(即交点)对应的转换矩阵为：

根据实际采集设备的内参和外参，可以设相机总参数为：

其中，M为相机总参数，m₁至m¹²均为已知的相机参数。

那么，结合相机总参数以及消失点VP对应的转换矩阵，可以算出交点对应的转换方程组，即公式(1)和公式(2)。

在一些实施方式中，步骤S104的具体实现方式为：根据转换方程组，确定用于表征消失线在图像坐标系中列值和行值变化关系的消失线方程；基于边界线中至少两个边界点在车辆坐标系中的位置坐标，确定边界线方程；根据消失线方程和边界线方程，确定边界线与消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标。

如图5所示，目标车辆具有边界线l₁和边界线l₂，边界线l₁上具有端部线段的两个端点b₁和b₂，边界线l₂上具有端部线段的两个端点b₂和b₃，其中b₂为两个端部线段的垂直交点。交点p₁为边界线l₁与消失线l的交点，其图像坐标系下的成像坐标为(u₁，v₁)；交点p₂为边界线l₂与消失线l的交点，其图像坐标系下的成像坐标为(u₂，v₂)。

以边界线l₂为例，公式(4)可以表示为：

根据上式和公式(3)，可以获得交点p₂的成像坐标(u₂，v₂)。

进一步地，将交点p₂成像坐标(u₂，v₂)代入公式(1)和公式(2)，由于交点p₂成像坐标(u₂，v₂)已知，即可获得边界线l₂对应的航向角

同理，也可获得边界线l₁对应的航向角

在一些实施方式中，在步骤S106之后，还包括：根据各个边界线的模长，对航向角进行优化，获得目标航向角。

理想状态下，两个边界线对应的两个航向角应近似相等，且二者之和为90°，但是由于对目标车辆的三维边界框会存在构建误差，因此考虑三维边界框的实际情况，对航向角进行优化，以使其适应更多的三维边界框的构建误差。

目标航向角在不同误差下可表示为：

其中，θ为目标车辆的目标航向角，θ_th为预设差值，||l₁||为边界线中第一边界线l₁的模长，||l₂||为边界线中第二边界线l₂的模长。

简言之，当两个航向角之和近似为90°时，以二者均值作为目标航向角；若两个航向角之和与90°相差较大时，以模长较大的边界线对应的航向角作为目标航向角。

本公开提出的基于图像的航向角确定方法，利用车辆坐标系和图像坐标系之间的转换关系，以及目标车辆的三维边界框中边界线与图像中消失线的交点，可快速计算出航向角，避免了相关技术对大量样本数据的需求，也避免了对各种传感器的依赖，具备较高的实时性；另外，考虑多种三维边界框的构建误差，使得获得的目标航向角更精准。

图6为本公开示例性实施方式的航向角确定装置示意图。

如图6所示，本公开的另一个方面提供了一种基于图像的航向角确定装置1000，可包括：转换方程组构建模块1002，用于利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征图像中目标车辆的航向角与目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组；交点坐标确定模块1004，用于基于转换方程组，分别确定目标车辆的边界线与图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标；以及航向角计算模块1006，用于将交点坐标代入转换方程组，获取航向角。

基于图像的航向角确定装置1000中的各个模块是用于实现基于图像的航向角确定方法的各个步骤而设置的，其执行步骤和实现原理均与基于图像的航向角确定方法相同，可参考前文，不再赘述。

该装置可以包括执行上述流程图中各个或几个步骤的相应模块。因此，可以由相应模块执行上述流程图中的每个步骤或几个步骤，并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现、或者通过某种组合来实现。

该硬件结构可以利用总线架构来实现。总线架构可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于硬件的特定应用和总体设计约束。总线1100将包括一个或多个处理器1200、存储器1300和/或硬件模块的各种电路连接到一起。总线1100还可以将诸如外围设备、电压调节器、功率管理电路、外部天线等的各种其他电路1400连接。

总线1100可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，Peripheral Component)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry Standard Component)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条连接线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

本公开提出的基于图像的航向角确定装置，利用车辆坐标系和图像坐标系之间的转换关系，以及目标车辆的三维边界框中边界线与图像中消失线的交点，可快速计算出航向角，避免了相关技术对大量样本数据的需求，也避免了对各种传感器的依赖，具备较高的实时性；另外，考虑多种三维边界框的构建误差，使得获得的目标航向角更精准。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。处理器执行上文所描述的各个方法和处理。例如，本公开中的方法实施方式可以被实现为软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储器。在一些实施方式中，软件程序的部分或者全部可以经由存储器和/或通信接口而被载入和/或安装。当软件程序加载到存储器并由处理器执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施方式中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述方法之一。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在存储器中。

应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。

此外，在本公开各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本公开还提供了一种电子设备，包括：存储器，存储器存储执行指令；以及处理器或其他硬件模块，处理器或其他硬件模块执行存储器存储的执行指令，使得处理器或其他硬件模块执行基于图像的航向角确定方法。

本公开还提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现基于图像的航向角确定方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须的是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种基于图像的航向角确定方法，其特征在于，包括：

利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征所述图像中目标车辆的航向角与所述目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组；

基于所述转换方程组，分别确定所述目标车辆的边界线与所述图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标；以及

将所述交点坐标代入所述转换方程组，获取所述航向角；

所述利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征所述图像中目标车辆的航向角与所述目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组，包括：

构建所述边界线在车辆坐标系中的边界线方程，其中所述边界线方程用于表征所述航向角与所述边界线在所述车辆坐标系中位置坐标的关系；

根据所述相机参数，确定用于表征所述图像坐标系和所述车辆坐标系之间关系的转换矩阵；

将所述边界线方程代入所述转换矩阵，基于所述交点在车辆坐标系中的位置坐标，确定所述转换方程组。

2.根据权利要求1所述的基于图像的航向角确定方法，其特征在于，所述转换方程组为：

，

，

其中，为所述图像坐标系的行值，为所述图像坐标系的列值，、、、、、均为已知的所述相机参数，为第i个所述边界线对应的所述航向角，i的取值为1和2。

3.根据权利要求2所述的基于图像的航向角确定方法，其特征在于，所述基于所述转换方程组，分别确定所述目标车辆的边界线与所述图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标，包括：

根据所述转换方程组，确定用于表征所述消失线在所述图像坐标系中列值和行值变化关系的消失线方程；

基于所述边界线中至少两个边界点在所述车辆坐标系中的位置坐标，确定所述边界线方程；

根据所述消失线方程和所述边界线方程，确定所述边界线与所述消失线之间多个所述交点在图像坐标系下的所述交点坐标。

4.根据权利要求1所述的基于图像的航向角确定方法，其特征在于，所述航向角为：

，

其中，为第i个所述交点在所述图像坐标系的行值，为第i个所述交点在所述图像坐标系的列值，、、、、、均为已知的所述相机参数，为第i个所述边界线对应的航向角；其中，i的取值为1和2。

5.根据权利要求4所述的基于图像的航向角确定方法，其特征在于，在所述将所述交点坐标代入所述转换方程组，获取所述航向角之后，包括：

根据各个所述边界线的模长，对所述航向角进行优化，获得目标航向角。

6.根据权利要求5所述的基于图像的航向角确定方法，其特征在于，所述目标航向角为：

，

其中，为所述目标车辆的所述目标航向角，为预设差值，为所述边界线中第一边界线的模长，为所述边界线中第二边界线的模长。

7.一种基于图像的航向角确定装置，其特征在于，包括：

转换方程组构建模块，用于利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征所述图像中目标车辆的航向角与所述目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组；

交点坐标确定模块，用于基于所述转换方程组，分别确定所述目标车辆的边界线与所述图像中消失线之间多个交点在图像坐标系下的交点坐标；以及

航向角计算模块，用于将所述交点坐标代入所述转换方程组，获取所述航向角；

所述利用图像的采集设备的相机参数，确定用于表征所述图像中目标车辆的航向角与所述目标车辆在图像坐标系中成像坐标之间关系的转换方程组，包括：

构建所述边界线在车辆坐标系中的边界线方程，其中所述边界线方程用于表征所述航向角与所述边界线在所述车辆坐标系中位置坐标的关系；

根据所述相机参数，确定用于表征所述图像坐标系和所述车辆坐标系之间关系的转换矩阵；

将所述边界线方程代入所述转换矩阵，基于所述交点在车辆坐标系中的位置坐标，确定所述转换方程组。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，所述存储器存储执行指令；以及

处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行权利要求1至6中任一项所述的基于图像的航向角确定方法。

9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现权利要求1至6中任一项所述的基于图像的航向角确定方法。