一种车载摄像头稳像模拟装置

1.本技术属于自动驾驶技术领域，特别是涉及一种车载摄像头稳像模拟装置。


背景技术：

2.随着自动驾驶汽车的发展，智能化已经被认为是汽车行业的“新四化”之一，也是车辆行业发展的必然趋势。智能驾驶系统主要包含感知层，规划层和控制层，感知层被认为智能汽车的“眼睛”，对后续的规划和控制起到重要的基础作用。激光雷达和摄像头视觉主要用于感知层，也是现阶段最为成熟的两种方案。现阶段感知技术主要分为两种，一种为摄像头和激光雷达融合的技术，主要代表公司为蔚来；另外纯视觉方案代表公司为特斯拉。对于这两种各有利弊，但是这两种感知设备(激光雷达和摄像头)安装方式为设备与车辆刚性连接，车辆的运动状态会对其视觉感知产生一定的影响，主要会将采集到视频质量变差。


技术实现要素：

3.1.要解决的技术问题
4.基于现有的激光雷达和摄像头安装方式为设备与车辆刚性连接，车辆的运动状态会对其视觉感知产生一定的影响，主要会将采集到视频质量变差的问题，本技术提供了一种车载摄像头稳像模拟装置。
5.2.技术方案
6.为了达到上述的目的，本技术提供了一种车载摄像头稳像模拟装置，包括相互连接的视觉平台转动运动机构和六自由度运动平台，所述六自由度运动平台用于模拟车辆运行姿态，所述视觉平台转动运动机构用于进行运动，补偿所述六自由度运动平台带来的姿态变化，所述视觉平台转动运动机构上设置有中心轴转动电机，所述中心轴转动电机与所述六自由度运动平台连接。
7.本技术提供的另一种实施方式为：所述六自由度运动平台包括依次连接的第一平台、运动组件和第二平台，所述视觉平台转动运动机构设置于所述第一平台上，所述运动组件能够在第一平台上转动，所述运动组件能够在第二平台上转动。
8.本技术提供的另一种实施方式为：所述运动组件包括第一运动部件、第二运动部件、第三运动部件、第四运动部件、第五运动部件和第六运动部件，所述第一运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第二运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第三运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第四运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第五运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第六运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接。
9.本技术提供的另一种实施方式为：所述第一运动部件包括相互连接的电机和运动杆，所述电机转动带动所述运动杆进行伸缩运动。
10.本技术提供的另一种实施方式为：所述视觉平台转动运动机构包括中心转动组件，所述中心转动组件、所述中心轴转动电机与所述六自由度运动平台依次连接，所述中心
转动组件与所述六自由度运动平台连接。
11.本技术提供的另一种实施方式为：所述中心转动组件上设置有第一摄像头安装平台和第二摄像头安装平台，所述第一摄像头安装平台用于模拟左右、上下运动，进行目标跟踪和稳像调整，所述第二摄像头安装平台用于模拟左右、上下运动，进行目标跟踪和稳像调整。
12.本技术提供的另一种实施方式为：所述第一摄像头安装平台上设置有第一摄像头，所述第一摄像头设置于第一上下转动组件上，所述第一上下转动组件与第一转动电机连接，所述第一上下转动组件设置与第一左右转动组件上，所述第一左右转动组件与第二转动电机连接；所述第二摄像头安装平台上设置有第二摄像头，所述第二摄像头设置于第二上下转动组件上，所述第二上下转动组件与第三转动电机连接，所述第二上下转动组件设置与第二左右转动组件上，所述第二左右转动组件与第四转动电机连接。
13.3.有益效果
14.与现有技术相比，本技术提供的车载摄像头稳像模拟装置的有益效果在于：
15.本技术提供的车载摄像头稳像模拟装置，对摄像头等感知设备进行姿态补偿，增强设备的防抖功能。
16.本技术提供的车载摄像头稳像模拟装置，实现车辆姿态变化时，摄像头感知姿态变化，电机对摄像头进行姿态补偿，实现车载稳像的作用，达到稳定拍摄的效果。
17.本技术提供的车载摄像头稳像模拟装置，在六自由度平台的基础上安装摄像头视觉装备，可以很好的模拟车辆运动下的视觉效果，减少实车模拟的成本。
18.本技术提供的车载摄像头稳像模拟装置，利用电机闭环控制，达到在不同车辆姿态下，摄像头视觉的动态补偿。
19.本技术提供的车载摄像头稳像模拟装置，双目摄像头可以更好的进行视觉观察和目标跟踪，同时也起到功能冗余的作用，避免在其中一个摄像头遇到故障无法工作时，另一个摄像头装置依然可以达到相同的视觉效果。
附图说明
20.图1是本技术的车载摄像头稳像模拟装置结构示意图；
21.图2是本技术的六自由度运动平台结构示意图；
22.图3是本技术的第一平台结构示意图；
23.图4是本技术的第二平台结构示意图；
24.图5是本技术的六自由度运动平台运动装置示意图；
25.图6是本技术的压力平衡第二位置示意图；
26.图7是本技术的视觉平台运动机构结构示意图；
27.图8是本技术的第一摄像头安装平台机构结构示意图；
28.图9是本技术的第二摄像头安装平台机构结构示意图；
29.图10是本技术的车载摄像头稳像模拟装置立体结构示意图。
具体实施方式
30.在下文中，将参考附图对本技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的
描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本技术，并能够实施本技术。在不违背本技术原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
31.参见图1～10，本技术提供一种车载摄像头稳像模拟装置，包括相互连接的视觉平台转动运动机构300和六自由度运动平台，所述六自由度运动平台用于模拟车辆运行姿态，包括车辆振动、姿态俯仰、侧倾和横摆；所述视觉平台转动运动机300构用于进行运动，补偿所述六自由度运动平台带来的姿态变化，包含左右、上下运动，补偿运动平台带来的姿态变化；所述视觉平台转动运动机构300上设置有中心轴转动电机，所述中心轴转动电机与所述六自由度运动平台连接。
32.六自由度运动平台可以模拟车辆运动中振动、姿态俯仰、侧倾和横摆姿态，可以实现车辆状态的在线模拟。视觉平台转动运动机构300可以实现摄像头的运动，根据六自由度运动平台的姿态变化，实现摄像头运动变化，能够实现主动稳像、稳定追踪目标和环境感知的作用。同时摄像头的上下、左右运动借助了人体眼睛仿生学理论，实现摄像多方位感知。本技术中的车载摄像头稳像模拟装置在进行摄像功能时，可以有效解决多方位感知运动，同时有效解决了模拟车辆运动姿态感知，实现各种车辆姿态变化下的稳像补偿，达到稳定摄像功能。
33.进一步地，所述六自由度运动平台包括依次连接的第一平台400、运动组件和第二平台1100，所述视觉平台转动运动机构300设置于所述第一平台400上，所述运动组件能够在第一平台400上转动，所述运动组件能够在第二平台1100上转动。六自由度运动平台，通过运动组件动作，可以实现模拟车辆振动、姿态俯仰、侧倾和横摆。
34.所述第二平台1100上表面有运动组件的安装位置，分别为安装位置一、安装位置二、安装位置三；
35.所述第一平台400下表面有运动组件的安装位置，分别为安装位置四、安装位置五、安装位置六。其中安装位置一、安装位置二、安装位置三在所述第二平台的上表面投影和安装位置一、安装位置二、安装位置三所述第二平台1100位置周向方向均布；
36.所述运动组件与第二平台1100和第一平台400连接，主要为螺栓连接；
37.所述运动组件具有：
38.第一运动部件500，所述第一运动部件500与位置一螺栓连接，可以进行转动；所述第一运动部件500与位置四螺栓连接，可以进行转动；
39.第二运动部件600，所述第二运动部件600与位置一螺栓连接，可以进行转动；所述第二运动部件600与位置六螺栓连接，可以进行转动；
40.第三运动部件700，所述第三运动部件700与位置二螺栓连接，可以进行转动；所述第三运动部件700与位置四螺栓连接，可以进行转动；
41.第四运动部件800，所述第四运动部件800与位置二螺栓连接，可以进行转动；所述第四运动部件800与位置五螺栓连接，可以进行转动；
42.第五运动部件900，所述第五运动部件900与位置三螺栓连接，可以进行转动；所述第五运动部件900与位置五螺栓连接，可以进行转动；
43.第六运动部件1000，所述第六运动部件1000与位置三螺栓连接，可以进行转动；所述第六运动部件1000与位置六螺栓连接，可以进行转动。
44.进一步地，所述第一运动部件500包括相互连接的电机和运动杆，所述电机转动带动所述运动杆进行伸缩运动。6个运动部件结构一样，只是安装在不同的位置。
45.进一步地，所述视觉平台转动运动机构300包括中心转动组件，所述中心转动组件、所述中心轴转动电机与所述六自由度运动平台依次连接，所述中心转动组件与所述六自由度运动平台连接。所述中心转动组件与六自由度安装平台连接，采用螺栓连接；同时中心轴转动电机与中心转动组件连接和六自由度安装平台连接，采用螺栓连接；中心轴转动电机驱动中心转动组件转动。
46.进一步地，所述中心转动组件上设置有第一摄像头安装平台100和第二摄像头安装平台200，所述第一摄像头安装平台100用于模拟左右、上下运动，进行目标跟踪和稳像调整，所述第二摄像头安装平台200用于模拟左右、上下运动，进行目标跟踪和稳像调整，补偿运动平台和视觉平台转动运动机构运动带来的姿态误差。
47.所述第一摄像头安装平台100与中心转动组件连接，同时中心轴转动电机与中心转动组件连接，带动第一摄像头安装平台100转动。
48.所述第一摄像头安装平台100与第二摄像头安装平台200连接，同时中心轴转动电机带动第二摄像头安装平台200转动。
49.进一步地，所述第一摄像头安装平台100上设置有第一摄像头101，所述第一摄像头101设置于第一上下转动组件102上，所述第一上下转动组件102与第一转动电机104连接，所述第一上下转动组件102设置与第一左右转动组件103上，所述第一左右转动组件103与第二转动电机105连接；所述第二摄像头安装平台200上设置有第二摄像头201，所述第二摄像头201设置于第二上下转动组件202上，所述第二上下转动组件202与第三转动电机204连接，所述第二上下转动组件202设置与第二左右转动组件203上，所述第二左右转动组件203与第四转动电机205连接。
50.实施例
51.图1为本技术实施例的车载摄像头稳像模拟装置示意图；
52.如图1所示，本技术实施例的车载摄像头稳像模拟装置包括：左摄像头安装平台即第一摄像头安装平台100、右摄像头安装平台即第二摄像头安装平台200、视觉平台转动运动机构300、六自由度运动上平台400、第一至第六运动部件500～1000和六自由度运动下平台1100.
53.其中，左摄像头运动平台可以模拟左右、上下运动，可以进行目标跟踪和稳像调整，运动控制要依靠电机。右摄像头运动平台可以模拟左右、上下运动，可以进行目标跟踪和稳像调整，运动控制要依靠电机。左摄像头运动平台和右摄像头运动平台可以分别进行目标跟踪和视觉稳像调整。更重要的是双目摄像头可以形成视觉观测冗余，使得整个系统更加可靠。
54.其中，视觉平台转动运动机构300模拟左右运动，可以使双目摄像头进行目标跟踪和稳像调整，视觉观察范围变大，运动控制要依靠电机。
55.其中，六自由度运动上平台即第一平台400是支撑摄像头整体运动装置安装，下侧安装有6个虎克铰，通过螺栓进行连接。同时为第一至第六伸缩杆的上侧安装位置，主要安装位置为位置一、安装位置二、安装位置三。六自由度运动上平台400随着第一至第六运动部件500～1000的运动，进行上下左右姿态运动。六自由度运动上平台400的姿态变化主要
为模拟车辆的振动、姿态俯仰、侧倾和横摆，从而带动摄像头整体运动装置的运动。为了补偿六自由度运动上平台400的姿态变化带来的摄像头姿态影响，摄像头整体运动装置上的电机需控制左摄像头运动平台和右摄像头运动平台的运动，达到视觉稳像和目标跟踪的作用。
56.其中，第一至第六运动部件500～1000的上侧安装有虎克铰与六自由度运动上平台400上的虎克铰进行依次连接。第一至第六伸缩杆的下侧安装有虎克铰与自由度运动下平台1100上的虎克铰进行连接。第一至第六运动部件500～1000主要利用杆件进行伸缩运动，同时也起到支撑六自由度运动上平台400的作用。
57.其中，六自由度运动下平台1100第一至第六运动部件500～1000、六自由度运动上平台400和支撑摄像头整体运动装置安装，在六自由度运动下平台1100上表面安装有6个虎克铰，通过螺栓进行连接。同时为第一至第六运动部件500～1000的下侧安装位置，主要安装位置为位置四、安装位置五、安装位置六。
58.具体的：六自由度运动下平台1100、第一至第六运动部件500～1000、六自由度运动上平台400组成六自由度平台，通过第一至第六运动部件500～1000中的伸缩杆可以进行六自由度平台运动，主要通过伸缩杆运动的不同长度形成不同的运动形式，主要为上下、左右、前后、旋转运动，对应于车辆的振动、姿态俯仰、侧倾和横摆姿态。
59.具体的：六自由度平台上面的视觉平台运动机构300通过传感器检测到六自由度平台的姿态的变化，并在处理中进行姿态解算，为了保证视觉稳定和目标跟踪的效果，视觉平台运动机构300需要在电机的作用下进行姿态修正和补偿。
60.图2为本技术一个实施例的六自由度运动平台装置示意图；
61.在本技术实施例中，如图2所示，六自由度运动下平台1100第一至第六运动部件500～1000和六自由度运动上平台400形成了完整的六自由度平台。该装置可以进行上下、左右、前后、旋转运动，可以完整的模拟车辆运动中振动、姿态俯仰、侧倾和横摆姿态。
62.图3为本技术一个实施例的六自由度运动平台装置的上平台连接装置示意图；
63.在本技术实施例中，如图3所示，六自由度运动上平台400包括上平台板407和虎克铰401～406，分别安装在上平台板407的下侧位置，虎克铰401～406一端连接下平台板407，另外一端连接第一至第六运动组件500～1000的上端。虎克铰401～406可以绕两个转动轴进行两个方向转动，主要起支撑和运动的作用。
64.图4为本技术一个实施例的六自由度运动平台装置的下平台连接装置示意图；
65.在本技术实施例中，如图4所示，六自由度运动下平台1100包括上平台板1101和虎克铰1102～1107，分别安装在上平台板1101的上侧位置，虎克铰1102～1107一端连接上平台板1101，另外一端连接第一至第六运动部件500～1000的底端，起到支撑第一至第六伸缩杆的作用。虎克铰1102～1107可以绕两个转动轴进行两个方向转动，主要起支撑和运动的作用。
66.图5为本技术一个实施例的六自由度运动平台运动装置示意图；
67.在本技术实施例中，如图5所示，平台运动装置500包含伸缩杆501、缸体502、电机503和底座504。
68.具体的：平台运动装置500的底座504安装在六自由度运动下平台1100的虎克铰1102上，电机503接通电源后可以进行转动，电机503与缸体502相连接。同时电机503通过传
动机构与伸缩杆501连接，电机503通过传动机构带动伸缩杆501进行上下运动。
69.该实施例中，平台运动装置与六自由度运动下平台的虎克铰的连接方式，用伸缩杆机构500和六自由度运动下平台1100的虎克铰1102连接进行举例，该连接方式同样适用于伸缩杆机构600～1000与六自由度运动下平台1100的虎克铰1103～1107。
70.具体的，伸缩杆机构500的伸缩杆501顶部与六自由度运动上平台400的虎克铰401相连接，伸缩杆501的运动使得虎克铰401进行转动，同时带动上平台板407产生姿态变化，以进行上下、左右、前后、旋转运动，可以完整的模拟车辆运动中振动、姿态俯仰、侧倾和横摆姿态。
71.图6为本技术一个实施例的视觉平台运动装置示意图；
72.在本实施例中，如图6所示，视觉平台运动机构300包含左摄像头安装平台、右摄像头安装平台和中心转动组件。所述左摄像头安装平台和右摄像头安装平台安装在中心转动组件上面，安装位置对称分布。
73.具体的：左摄像头安装平台和右摄像头安装平台可以在中心转动组件通过电机进行转动，主要进行左右视觉跟踪和采集，同时也起到稳像的作用。
74.图7为本技术一个实施例的左摄像头安装平台机构；
75.在本实施例中，如图7所示，左摄像头安装平台包含第一摄像头101、第一上下转动组件102，第一左右转动组件103、第一转动电机104和第二转动电机105。所述第一摄像头101主要是视觉目标跟踪和视觉采集的作用，第一摄像头101安装在第一上下转动组件102上，固定不动。第一上下转动组件102安装于第一左右转动组件103上，同时在第一左右转动组件103上安装有第一转动电机104和第二转动电机105。
76.具体的：在进行视觉稳目标跟踪时，第一转动电机104通过转动可以带动第一上下转动组件102进行上下转动，实现目标的上下跟踪。第二转动电机105通过转动可以带动第一左右转动组件103进行左右转动，实现目标的左右跟踪。当第一转动电机104和第二转动电机105同时进行转动，可以实现目标的曲线跟踪，该装置极大的增强了视觉目标跟踪性能。
77.具体的：在振动环境或者是不同姿态的影响下，第一摄像头101采集图像会发生视觉模糊，第一转动电机104和第二转动电机105可以通过转动进行姿态补偿，达到视觉稳像的作用。通过对第一转动电机104和第二转动电机105的闭环控制，实现第一摄像头101的视觉稳像和跟踪功能。
78.图8为本技术一个实施例的右摄像头安装平台机构；
79.在本实施例中，如图8所示，右摄像头安装平台包含第二摄像头201、第二上下转动组件202，第二左右转动组件203、第三电机204和第四电机205。所述第二摄像头201主要是视觉目标跟踪和视觉采集的作用，第二摄像头201安装在第二上下转动组件202上，固定不动。第二上下转动组件202安装于第二左右转动组件203上，同时在第二左右转动组件203上安装有第三电机204和第四电机205。
80.具体的：在进行视觉稳目标跟踪时，第三电机204通过转动可以带动第二上下转动组件202进行上下转动，实现目标的上下跟踪。第四电机205通过转动可以带动第二左右转动组件203进行左右转动，实现目标的左右跟踪。当第三电机204和第四电机205同时进行转动，可以实现目标的曲线跟踪，该装置极大的增强了视觉目标跟踪性能。
81.具体的：在振动环境或者是不同姿态的影响下，第二摄像头201采集图像会发生视觉模糊，第三电机104和第四电机205可以通过转动进行姿态补偿，达到视觉稳像的作用。通过对第三电机204和第四电机205的闭环控制，实现第二摄像头201的视觉稳像和跟踪功能。
82.图9为本技术一个实施例的视觉平台转动装置机构；
83.在本实施例中，如图9所示，视觉平台转动机构300包含转动平台301和电机302，电机302通过转动带动转动平台301运动，从而带动整个视觉平台运动机构300左右转动。
84.具体的：电机302通过转动带动转动平台301运动，可以增大视觉平台的视觉范围，通过对电机302的闭环控制，可以对增强视觉稳像效果。
85.尽管在上文中参考特定的实施例对本技术进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本技术公开的原理和范围内，可以针对本技术公开的配置和细节做出许多修改。本技术的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

技术特征：
1.一种车载摄像头稳像模拟装置，其特征在于：包括相互连接的视觉平台转动运动机构和六自由度运动平台，所述六自由度运动平台用于模拟车辆运行姿态，所述视觉平台转动运动机构用于进行运动，补偿所述六自由度运动平台带来的姿态变化，所述视觉平台转动运动机构上设置有中心轴转动电机，所述中心轴转动电机与所述六自由度运动平台连接。2.如权利要求1所述的车载摄像头稳像模拟装置，其特征在于：所述六自由度运动平台包括依次连接的第一平台、运动组件和第二平台，所述视觉平台转动运动机构设置于所述第一平台上，所述运动组件能够在第一平台上转动，所述运动组件能够在第二平台上转动。3.如权利要求2所述的车载摄像头稳像模拟装置，其特征在于：所述运动组件包括第一运动部件、第二运动部件、第三运动部件、第四运动部件、第五运动部件和第六运动部件，所述第一运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第二运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第三运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第四运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第五运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接，所述第六运动部件分别与所述第一平台和所述第二平台连接。4.如权利要求3所述的车载摄像头稳像模拟装置，其特征在于：所述第一运动部件包括相互连接的电机和运动杆，所述电机转动带动所述运动杆进行伸缩运动。5.如权利要求4所述的车载摄像头稳像模拟装置，其特征在于：所述视觉平台转动运动机构包括中心转动组件，所述中心转动组件、所述中心轴转动电机与所述六自由度运动平台依次连接，所述中心转动组件与所述六自由度运动平台连接。6.如权利要求5所述的车载摄像头稳像模拟装置，其特征在于：所述中心转动组件上设置有第一摄像头安装平台和第二摄像头安装平台，所述第一摄像头安装平台用于模拟左右、上下运动，进行目标跟踪和稳像调整，所述第二摄像头安装平台用于模拟左右、上下运动，进行目标跟踪和稳像调整。7.如权利要求6所述的车载摄像头稳像模拟装置，其特征在于：所述第一摄像头安装平台上设置有第一摄像头，所述第一摄像头设置于第一上下转动组件上，所述第一上下转动组件与第一转动电机连接，所述第一上下转动组件设置与第一左右转动组件上，所述第一左右转动组件与第二转动电机连接；所述第二摄像头安装平台上设置有第二摄像头，所述第二摄像头设置于第二上下转动组件上，所述第二上下转动组件与第三转动电机连接，所述第二上下转动组件设置与第二左右转动组件上，所述第二左右转动组件与第四转动电机连接。

技术总结
本申请属于自动驾驶技术领域，特别是涉及一种车载摄像头稳像模拟装置。现有的激光雷达和摄像头安装方式为设备与车辆刚性连接，车辆的运动状态会对其视觉感知产生一定的影响，将采集到视频质量变差。本申请提供了一种车载摄像头稳像模拟装置，包括相互连接的视觉平台转动运动机构和六自由度运动平台，所述六自由度运动平台用于模拟车辆运行姿态，所述视觉平台转动运动机构用于进行运动，补偿所述六自由度运动平台带来的姿态变化，所述视觉平台转动运动机构上设置有中心轴转动电机，所述中心轴转动电机与所述六自由度运动平台连接。对摄像头等感知设备进行姿态补偿，增强设备的防抖功能。能。能。


技术研发人员：李静 罗进 孙志静 张乐
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/13