传感器-项目三-任务4 视觉传感器安装与测试

项目三任务4

视觉传感器安装与测试

CONTENTS目录01

02

项目概述03

视觉传感器的结构与组成04

视觉传感器的工作原理与应用视觉传感器的安装与测试05

任务考查06

名师讲堂01

项目概述项目概述

智能网联汽车通过传感器来感知信息，环境感知类传感器是车辆感知周围环境的核心部件，它们通过多源数据融合为自动驾驶系统提供决策依据。环境感知类传感器主要有超声波传感器、激光雷达（LiDAR）、毫米波雷达和视觉传感器等。本章将系统介绍环境感知类传感器的结构与组成、工作原理与应用、安装与测试。知识目标1、熟悉环境感知类传感器的类型与特点。2、了解环境感知类传感器的结构与组成。3、掌握环境感知类传感器的工作原理与应用。4、掌握环境感知类传感器的安装步骤与测试方法。能力目标1、能够熟练使用环境感知类传感器安装与测试时所需的工具。2、能够熟练使用仪器设备进行环境感知类传感器的品质检测。3、能够独立完成环境感知类传感器的安装与测试。4、能编制环境感知类传感器标定与测试方案。素质目标1、养成严格遵守技术手册、操作流程及安全规范的职业习惯。2、树立“安全第一”理念，主动保护自身、他人安全，对设备可靠性负责。3、追求安装精度、调试细致性的工匠精神，培养精益求精的态度。4、在多传感器协同调试中，主动沟通、共享数据，提升系统集成意识。【问题引入】小李近日试乘朋友的新款智能汽车，在夜间城市快速路上开启自适应巡航功能时，车辆突然自动减速并轻微调整行驶轨迹。通过车载显示屏，小李清晰看到前方150米处有遗落的货物，而当时人眼仅能隐约察觉路面异常。带着疑惑向随车工程师请教，得知这套"夜视超能力"的实现离不开视觉传感器的突破性应用。【相关知识】引导问题1在智能网联汽车自动驾驶技术方案的配置上有“单一方案”与“多种方案”的多样选择，视觉传感器都是核心部件，视觉传感器为什么如此受车企的青睐呢？02

视觉传感器的结构与组成1、视觉传感器的定义

视觉传感器是指通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理，来计算对象物的特征量，并输出数据和判断结果的传感器。视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接来源，主要由一个或者两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备，视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的原始图像。2、视觉传感器的组成

视觉传感器主要由光源、镜头、图像传感器、模数转换器、图像处理器、图像存储器等组成，通过视觉传感器可获得视觉处理系统所需的原始图像。3、视觉传感器的分类

智能网联汽车车载视觉传感器可以根据摄像头安装位置和摄像头的数目进行分类。视觉传感器的分类

前视视觉传感器、侧视视觉传感器、后视视觉传感器、内视视觉传感器。（1）根据安装位置分类3、视觉传感器的分类010203(2)根据摄像头数目分类：

单目视觉传感器、双目视觉传感器、三目视觉传感器、环视视觉传感器（多目）。【相关知识】

引导问题2智能网联汽车在高速上可以实现车道保持功能，他是怎么识别车道线并保持车辆在中间行驶的呢？03

视觉传感器工作原理与应用1、单目视觉传感器的工作原理

先识别后测距，首先通过图像匹配对图像进行识别，然后根据图像的大小和高度进一步估计障碍物和车辆移动时间。

优点：单目摄像机的算法成熟度更高。

缺点：单目视觉传感器的视野完全取决于镜头且单目测距的精度较低。2、双目视觉传感器的工作原理

由于单目视觉传感器测距存在缺陷应运而生。相近的两个摄像机拍摄物体时，会得到同一物体在摄像机的成像平面的像素偏移量。3、三目视觉传感器的工作原理

由于单目视觉传感器和双目视觉传感器都存在某些缺陷，因此广泛应用于无人驾驶的视觉传感器方案为三目视觉传感器。三目视觉传感器其实就是三个不同焦距单目摄像机的组合，以对3个不同距离范围的障碍物进行摄影成像。优点：近处的测距交给宽视野视觉传感器、中距离的测距交给主视野视觉传感器、更远的测距交给窄视野视觉传感器。缺点：需要同时标定三个摄像机，因而工作量更大，对算法要求也很高。4、环视视觉传感器的工作原理

环视视觉传感器镜头又称鱼眼广角镜头，镜头通过模仿水体对光的折射特性，利用全反射和光路可逆原理，将光线折射路径转化为半球形视场。当光线从空气进入高折射率介质（如水）时，折射角等于入射角，形成180°以上的视角。优点：360°全景显示功能。缺点：图像的畸变严重。广角镜头的感知范围并不大，主要用于车身5～10米内的障碍物检测、自主泊车时的库位线识别等。不同种类的视觉传感器运用在不同的场合，在功能上各有所长。分类优点缺点单目视觉传感器成本和量产难度相对较低图像识别算法研发壁垒、数据库建立成本较高；定焦镜头难以同时观察不同距离的图像双目视觉传感器测距精确使用多个视觉传感器，成本较高；计算量巨大，对计算芯片要求高，目前大多使用FPGA三目视觉传感器全覆盖视角对视觉传感器之间的误差精度要求高，量产、安装较困难环视视觉传感器360°环境感知图像畸变像素0102帧率04感光度03靶面尺寸05信噪比06电子快门5、视觉传感器的主要指标04

视觉传感器的安装与测试视觉传感器的安装与测试任务步骤设备工具备注实操视频步骤1视觉传感器的品质检测视觉传感器、直流电源、笔记本电脑、视觉传感器测试软件、视觉传感器用户手册、无纺布、绝缘垫、工作手套等1、视觉传感器用于品质检测2、直流电源用于视觉传感器启动供电（0～36V可调）3、笔记本电脑用于安装视觉传感器相关软件和查看相关数据4、视觉传感器用户手册用于查阅相关技术参数5、无纺布、绝缘垫、工作手套用于设备及人身安全防护

步骤2视觉传感器的装配智能网联教学车、视觉传感器1套、扭力扳手、视觉传感器专用线束、数字万用表、卷尺、纺布、安全帽、绝缘垫和工作手套、数显水平仪等1、智能网联教学车用于视觉传感器部件的装配2、视觉传感器1套用于实物安装3、线束用于连接视觉传感器部件及数据传输4、数字万用表用于测量车载电源电压和区分电源正负极性5、卷尺、扭力扳手、测量、安装固定视觉传感器6、安全帽、绝缘垫和工作手套用于人身安全7、数显水平仪用于视觉传感器安装姿态、俯仰角、倾斜角的标定

步骤3视觉传感器内参标定调试视觉传感器、计算平台、标定板1、视觉传感器用于调试2、计算平台用于视觉传感器调试3、标定板用于内参标定05

任务考查实训4