一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法技术

技术编号:15504971 阅读:91 留言:0更新日期:2017-06-04 00:43
本发明专利技术涉及一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法,该方法包括下列顺序的步骤:(1)录制或者实时播放路面视频,选取视频中的一张图片,再选取该图片中的A、B、C、D四个点作为路面上的矩形的四个顶点;(2)对上述四个顶点做粗略透视变换,得到粗略估算矩阵;(3)根据粗略估算矩阵存在的误差进行调整;(4)进行空间分辨率调整和整体平移;(5)标定完成。本发明专利技术的方法简单方便,无需额外的标定设备及各种参数,仅适用地面车道线长度宽度标准即可完成标定;步骤简单易上手,获取视频后,标定时间通常可控制在5分钟以内;精度不低于传统标定方法,可满足LDW及FCW功能需求。

A camera calibration method for vehicle collision warning and lane departure warning

The invention relates to a method for automobile front collision warning and lane departure warning camera calibration method, the method comprises the following steps: (1) recorded or broadcast real-time road video, select a picture in the video, then select the picture in A, B, C, D four as of four vertex rectangles on the road; (2) make a rough perspective transform of the four vertices, get a rough estimate matrix; (3) adjusted according to the errors of rough estimate matrix; (4) the spatial resolution adjustment and overall translation; (5) complete calibration. The method of the invention is simple and convenient, without calibration equipment and various additional parameters, only the ground lane length width standard to complete the calibration steps; easy access to video, after the calibration time usually can be controlled within 5 minutes; the accuracy is not lower than that of the traditional calibration method, LDW and FCW can meet the functional requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法
本专利技术涉及行车主动安全算法及图像标定处理
,尤其是一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法。
技术介绍
近些年,汽车自主驾驶的主动安全技术迅速发展,主动安全技术是指通过传感器、图像等手段实时监测车辆的运行状态,对驾驶员予以提醒,警告或直接调节控制车辆来从而达到辅助驾驶功能,以减轻事故率与驾驶员负担。车辆前防碰撞预警(ForwardCollisionWarning),简称FCW,及车道偏离预警(LaneDepartureWarning),简称LDW是其中的重要一部分。FCW能够实时监测前方车辆,判断本车与前车之间的距离、方位及相对速度,当存在潜在碰撞危险时对驾驶者进行警告;LDW能够实时监测车辆是否偏离当前所处车道,在车辆压线时给予警告。在当前主流算法中,这两项监测系统都离不开对车载摄像头的标定,在FCW预警中,需要根据标定结果来计算离前车的距离,LDW预警中,需要根据标定结果来计算车身距离车道线的距离。目前,对于基于图像的FCW与LDW,一般的标定方法是通过车前或路面的特定距离摆放特定标定板等,或测量车载相机安装倾角及高度,图像采集后计算透视变换矩阵,从而得到标定结果。但实际实施中,由于前者需要制作特定的标定装置,标定成本较高,且过程繁琐;而后者需记录安装摄像头的仰角和安装高度才能进行标定,而如何准确测量摄像头安装俯仰角及高度实际在量产中是一个较难的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本低、便于标定的用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法。为实现上述目的,本专利技术采用了以下技术方案:一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法,该方法包括下列顺序的步骤:(1)录制或者实时播放路面视频,选取视频中的一张图片,再选取该图片中的A、B、C、D四个点作为路面上的矩形的四个顶点;(2)对上述四个顶点做粗略透视变换,得到粗略估算矩阵;(3)根据粗略估算矩阵存在的误差进行调整;(4)进行空间分辨率调整和整体平移;(5)标定完成。在步骤(2)中,所述粗略估算矩阵的计算公式为:其中a11~a33为透视变换矩阵参数,为未知数;(x1/z1,y1/z1)、(x2/z2,y2/z2)、(x3/z3,y3/z3)、(x4/z4,y4/z4)为逆投影过后的四个点,即变换后的4个点的图像坐标;(u1,v1)(u2,v2)(u3,v3)(u4,v4)为原图像中的A、B、C、D四个点的图像坐标,即变换前的4个点的图像坐标,为已知数;通过解方程组,得到透视变换矩阵参数a11~a33。在步骤(3)中,若两车道存在平行度误差,则通过分别调节A、B两点的图像坐标中横坐标x值来调整透视矩阵,从而调整透视图像;若车道线末端偏向左,则对应车道线末端的位置应向右调整,即A,B点的横坐标x应增大,单次调整单位为一个像素,直到调整到车道线平行且竖直为止;若车道线末端偏向右,则对应车道线末端的位置应向左调整,即A,B点的横坐标x应减小,单次调整单位为一个像素,直到调整到车道线平行且竖直为止。在步骤(3)中,若两条车道线长度比例不同导致存在误差,则由车道线虚线部分是否对齐来判断:若两车道存在图像y方向的误差,此类误差可通过分别调节A,B两点的图像坐标中纵坐标y值来调整透视矩阵,从而调整透视图像;若车道线末端偏向上,则对应车道线末端应向下调整,即A,B点的纵坐标y应增大,单次调整单位为一个像素,直到调整到车道线比例相同为止;若车道线末端偏向下,则对应车道线末端应向上调整,即A,B点的纵坐标y应减小,单次调整单位为一个像素,直到调整到车道线比例相同为止。在步骤(4)中,所述空间分辨率调整是指进行透视图像x方向和y方向的放缩,使空间分辨率等于规定值,此调整通过同时放缩A,B,C,D点的X值以调整X方向的空间分辨率和放缩A,B,C,D点的Y值以调整Y方向的空间分辨率来进行,公式如下:其中,(x1′,y1′)(x2′,y2′)(x3′,y3′)(x4′,y4′)为放缩过后的A,B,C,D四点坐标值,(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)(x4,y4)为未放缩的A,B,C,D四点的坐标值。k1,k2分别为X方向的空间分辨率,Y方向的空间分辨率调节参数,M为图像纵向中轴线。在步骤(4)中,所述整体平移是指通过同时平移A、B、C、D点的坐标,将与车头垂直的中间线置于透视变换图像的x方向中轴线上,计算公式如下:其中,(x1′,y1′)(x2′,y2′)(x3′,y3′)(x4′,y4′)为平移过后的A,B,C,D四点坐标值,(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)(x4,y4)为未平移的A,B,C,D四点的坐标值,Δx,Δy分别为图像在x方向,y方向的平移量。由上述技术方案可知,本专利技术的方法简单方便,无需额外的标定设备及各种参数,仅适用地面车道线长度宽度标准即可完成标定;步骤简单易上手,获取视频后,标定时间通常可控制在5分钟以内;精度不低于传统标定方法,可满足LDW及FCW功能需求。附图说明图1为透视变换效果示意图,其中左图为相机拍摄图像经二值化处理后的示意图,右图为经过标定即透视变换后的效果示意图;图2为初步透视变换矩阵计算中,4个控制点的坐标位置图;其中,左图中ABCD点为相机拍摄原始图像中的4个控制点,右图中ABCD为透视变换后的4个控制点的对应位置;图3为针对车道线不平行的调整效果示意图,其中,左图为调整前的示意图,右图为调整后的示意图;图4为针对两条车道线比例不同的调整效果示意图,其中,左图为调整前的示意图,右图为调整后的示意图;图5为针对空间分辨率的调整效果示意图,其中,左图为调整前的示意图,右图为调整后的示意图;图6中为针对图像平移的调整效果示意图,其中,左图为调整前的示意图,右图为调整后的示意图;图7为实例中的标定后的透视变换效果示意图。具体实施方式如图1所示,标定通常通过透视变换进行,标定结果即透视变换矩阵,通过该矩阵可以将图片投影到一个新的视平面,公式如下:其中,(u,v)代表原图像中像素点的位置。变换矩阵即为3*3矩阵,其中,a11~a33为相关矩阵参数。对应得到变换后的图片坐标(x,y),其中x=x′/w′,y=y′/w′。一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法,该方法包括下列顺序的步骤:(1)录制或者实时播放路面视频,选取视频中的一张图片,再选取该图片中的A、B、C、D四个点作为路面上的矩形的四个顶点;(2)对上述四个顶点做粗略透视变换,得到粗略估算矩阵;(3)根据粗略估算矩阵存在的误差进行调整;(4)进行空间分辨率调整和整体平移;(5)标定完成。在步骤(2)中,粗略估算矩阵可由变换前的四个点的坐标与变换后的四个对应点的坐标计算得到,所述粗略估算矩阵的计算公式为:其中a11~a33为透视变换矩阵参数,为未知数;(x1/z1,y1/z1)、(x2/z2,y2/z2)、(x3/z3,y3/z3)、(x4/z4,y4/z4)为逆投影过后的四个点,即变换后的4个点的图像坐标;(u1,v1)(u2,v2)(u3,v3)(u4,v4)为原图像中的A、B、C、D四个点的图像坐标,即变换前的4个点的图像坐标,为已知数;通过解方程组,得到透视变换矩阵本文档来自技高网...
一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法

【技术保护点】
一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法,该方法包括下列顺序的步骤:(1)录制或者实时播放路面视频,选取视频中的一张图片,再选取该图片中的A、B、C、D四个点作为路面上的矩形的四个顶点;(2)对上述四个顶点做粗略透视变换,得到粗略估算矩阵;(3)根据粗略估算矩阵存在的误差进行调整;(4)进行空间分辨率调整和整体平移;(5)标定完成。

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法,该方法包括下列顺序的步骤:(1)录制或者实时播放路面视频,选取视频中的一张图片,再选取该图片中的A、B、C、D四个点作为路面上的矩形的四个顶点;(2)对上述四个顶点做粗略透视变换,得到粗略估算矩阵;(3)根据粗略估算矩阵存在的误差进行调整;(4)进行空间分辨率调整和整体平移;(5)标定完成。2.根据权利要求1所述的用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法,其特征在于:在步骤(2)中,所述粗略估算矩阵的计算公式为:其中a11~a33为透视变换矩阵参数,为未知数;(x1/z1,y1/z1)、(x2/z2,y2/z2)、(x3/z3,y3/z3)、(x4/z4,y4/z4)为逆投影过后的四个点,即变换后的4个点的图像坐标;(u1,v1)(u2,v2)(u3,v3)(u4,v4)为原图像中的A、B、C、D四个点的图像坐标,即变换前的4个点的图像坐标,为已知数;通过解方程组,得到透视变换矩阵参数a11~a33。3.根据权利要求1所述的用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法,其特征在于:在步骤(3)中,若两车道存在平行度误差,则通过分别调节A、B两点的图像坐标中横坐标x值来调整透视矩阵,从而调整透视图像;若车道线末端偏向左,则对应车道线末端的位置应向右调整,即A,B点的横坐标x应增大,单次调整单位为一个像素,直到调整到车道线平行且竖直为止;若车道线末端偏向右,则对应车道线末端的位置应向左调整,即A,B点的横坐标x应减小,单次调整单位为一个像素,直到调整到车道线平行且竖直为止。4.根据权利要求1所述的用于汽车前碰预警及车道偏离预警的摄像头标定方法,其特征在于:在步骤(3)中,若两条车道线长度比例不同导致存在误差,则由车道线虚线部分是否对齐来判断:若两车道存在图像y方向的误差,此类误差可通过分别调节A,B两点的图像坐标中纵坐标y值来调整透视矩阵,从而调整透视图像;若车道线末端偏向上,则对应车道线末端应向下调整,即A,B点的纵坐标y应增...

【专利技术属性】
技术研发人员:薛远李兵陈高灿
申请(专利权)人:常州智行科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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