摄像头实时标定方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种摄像头实时标定方法，其通过步骤S110，获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的初始值；步骤120，获取摄像头在所述摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度；步骤121，根据所述角速度通过对时间积分获得额定时间内所述夹角的角度变化量；步骤130，将所述夹角的初始值与所述角度变化量进行叠加，获得摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值，用以标定所述摄像头的外部参数。因此，用户无需使用标定板方法对摄像头进行标定，可由用户自行安装。此外，还提供一种摄像头实时标定系统和装置。

【技术实现步骤摘要】
摄像头实时标定方法、系统和装置
本专利技术涉及辅助驾驶，特别是涉及一种全自动化、高精度、低成本的摄像头实时标定方法、系统和装置。
技术介绍
高级辅助驾驶系统(AdvancedDriverAssistanceSystem，简称ADAS)是一种新兴技术。传统的汽车安全技术(如安全带等)是被动安全技术，即在危险发生后被动地保护车内人员安全。而ADAS是一种主动安全技术。它通过特定的传感器系统实时监测当前的驾驶环境，并及时对潜在的危险进行预警。车载摄像头作为高级辅助驾驶系统中的一个主要传感器，在车道偏离预警、车辆识别、行人识别、车距监控等方面都有重要作用。通常在摄像头安装在车辆上以后，需要对摄像头的外部参数进行标定，以得到准确的图像坐标系和世界坐标系的转换关系。摄像头的外部参数指的是摄像头坐标系与世界坐标系之间3个夹角。摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角包括俯仰角、翻滚角和/或偏航角。通常地，车载摄像头使用标定板方法进行标定。这一标定方法通过拍摄不同位置的标定板图片并对图片上的特定点进行计算，从而得到摄像头的外部参数。这一标定过程需要用到的设备较多，包括标准标定板、摄像头连接线、用于计算的笔记本电脑和计算软件等，效率低，使用不方便。由于标定过程涉及精确移动标定板及计算参数，因此这一标定方法要求操作者对标定原理有一定了解，不适合未经培训的普通人员采用。此外，这一标定方法耗费时间也比较长。这一方法在实际使用中也有诸多问题。目前的高级驾驶辅助设备基本都是面向普通消费者的产品，即非车辆出厂预装，而是用户根据自身需求另行购买。这导致用户无法自行安装该产品，而要到经销商指定的安装点，由专业技术人员花费数小时安装，极大地影响了消费者的体验。此外，在实际使用过程中，因震动、结构件老化等原因，摄像头经常会从已标定的原安装位置产生微小的位移和旋转。此时一方面需要用户重新去安装点标定，另一方面如果用户未察觉到这一变化，会导致系统输出发生偏差，甚至影响安全。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种全自动化、高精度、低成本的摄像头实时标定方法。在本专利技术的其中一个实施例中，摄像头实时标定方法包括获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的初始值；获取摄像头在所述摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度；根据所述角速度通过对时间积分获得额定时间内所述夹角的角度变化量；将所述夹角的初始值与所述角度变化量进行叠加，获得摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值，用以标定所述摄像头的外部参数。在本专利技术的其中一个实施例中，所述方法中，所述夹角的初始值为：在静态时基于传感器测量得到摄像头坐标系与世界坐标系之间的夹角；或者计算当前时刻用以标定所述摄像头的外部参数的调节值时，所述夹角的初始值为：前一时刻依据所述根据所述夹角的初始值及所述相应坐标轴方向上的角度变化量、获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值的步骤而获取的调节值，或者，前一时刻依据所述通过将所述当前值与所述调节值进行线性叠加对所述调节值进行修正的步骤而获取的修正后的结果。在本专利技术的其中一个实施例中，所述采用加速度计获取俯仰角的所述初始值或所述当前值的步骤、或所述采用加速度计获取翻滚角的所述初始值或所述当前值的步骤中包括：采用加速度计测量摄像头坐标系在三个坐标轴方向上的加速度分量；采用公式计算出采用加速度计时的俯仰角的所述初始值或所述当前值；采用公式计算出采用加速度计时的翻滚角的所述初始值或所述当前值；其中，ax表示沿摄像头坐标系x方向上的加速度分量，ay表示沿摄像头坐标系y方向上的加速度分量，az表示沿摄像头坐标系z方向上的加速度分量。在本专利技术的其中一个实施例中，所述根据所述角速度通过对时间积分获得额定时间内的相应坐标轴方向上的角度变化量的步骤包括：将所述角速度值乘以时钟周期得到一个时钟周期内的角度变化量，从而获得当前时钟周期内所述夹角的角度变化量。在本专利技术的其中一个实施例中，所述通过将所述当前值与所述调节值进行线性叠加对所述调节值进行修正的步骤中采用以下公式计算：修正后的结果＝(1-增益系数)*所述调节值+增益系数*所述当前值。在本专利技术的其中一个实施例中，一种摄像头实时标定系统，其包括：测量模块，用于获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的初始值；角度变化计算模块，用于获取摄像头在所述摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度，并根据所述角速度通过对时间积分获得额定时间内的所述夹角的角度变化量；及角度获取模块，用于将所述夹角的初始值与所述角度变化量进行叠加，获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值，用以标定所述摄像头的外部参数。在本专利技术的其中一个实施例中，所述夹角的初始值为：在静态时基于传感器测量得到摄像头坐标系与世界坐标系之间的夹角；或者计算当前时刻用以标定所述摄像头的外部参数的调节值时，所述夹角的初始值为：前一时刻依据所述根据所述夹角的初始值及所述相应坐标轴方向上的角度变化量、获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值的步骤而获取的调节值，或者，前一时刻依据所述通过将所述当前值与所述调节值进行线性叠加对所述调节值进行修正的步骤而获取的修正后的结果。在本专利技术的其中一个实施例中，所述测量模块或所述校正模块中包括：加速度获取单元，用于采用加速度计测量摄像头坐标系在三个坐标轴方向上的加速度分量；俯仰角计算单元，用于采用公式计算出采用加速度计时的俯仰角的所述初始值或所述当前值；及翻滚角计算单元，用于采用公式计算出采用加速度计时的翻滚角的所述初始值或所述当前值；其中，ax表示沿摄像头坐标系x方向上的加速度分量，ay表示沿摄像头坐标系y方向上的加速度分量，az表示沿摄像头坐标系z方向上的加速度分量。在本专利技术的其中一个实施例中，所述角度变化计算模块包括：角速度获取单元，用于获取摄像头在摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度值；变化获取单元，用于将所述角速度值乘以时钟周期得到一个时钟周期内的角度变化量，从而分别获得当前时钟周期内俯仰角、翻滚角和/或偏航角对应的角度变化量。在本专利技术的其中一个实施例中，所述将所述当前值与所述调节值进行线性叠加、获得对所述调节值进行修正后的结果值采用以下公式计算：结果值＝(1-增益系数)*所述调节值+增益系数*所述当前值。在本专利技术的其中一个实施例中，一种摄像头实时标定装置，与摄像头连接，其包括：角速度传感器，用于获取所述摄像头在摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度；传感器模块，用于获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角；及分别与所述角度传感器和传感器模块连接的处理器，用于接收所述角速度，并根据所述角速度通过对时间积分获得额定时间内所述夹角的角度变化量，将所述夹角的初始值与所述角度变化量进行叠加，获得摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值，输出所述调节值，用以提醒所述调节值和/或根据所述调节值调整摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角。在本专利技术的其中一个实施例中，一种摄像头实时标定装置，其包括：加速度计，用于测量摄像头坐标系在三个坐标轴方向上的加速度分量；陀螺仪，用于获取摄像头在所述摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度；磁力计，用于获取摄像头坐标系与世界坐标系之间偏航角；可与加速度计连接的角度计算模块，用于根据加速度计获取的加速度分量获取摄像头坐标系与世界坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像头实时标定方法，其特征在于，包括以下步骤：获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的初始值；获取摄像头在所述摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度；根据所述角速度通过对时间积分获得额定时间内所述夹角的角度变化量；将所述夹角的初始值与所述角度变化量进行叠加，获得摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值，用以标定所述摄像头的外部参数。

【技术特征摘要】
1.一种摄像头实时标定方法，其特征在于，包括以下步骤：获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的初始值；获取摄像头在所述摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度；根据所述角速度通过对时间积分获得额定时间内所述夹角的角度变化量；将所述夹角的初始值与所述角度变化量进行叠加，获得摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值，用以标定所述摄像头的外部参数。2.根据权利要求1所述的摄像头实时标定方法，其特征在于，还包括：获取基于传感器测量得到摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的当前值；通过将所述当前值与所述调节值进行线性叠加对所述调节值进行修正，利用修正后的结果标定所述摄像头的外部参数。3.根据权利要求1或2所述的摄像头实时标定方法，其特征在于，所述摄像头坐标系与世界坐标系之间的夹角包括俯仰角、翻滚角和/或偏航角，所述获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的初始值的步骤、或所述获取基于传感器测量得到摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的当前值的步骤中包括：采用加速度计或陀螺仪获取俯仰角的所述初始值或所述当前值；采用加速度计或陀螺仪获取翻滚角的所述初始值或所述当前值；和/或采用磁力计获取偏航角的所述初始值或所述当前值。4.根据权利要求3所述的摄像头实时标定方法，其特征在于，所述获取基于传感器测量得到摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的当前值，通过将所述当前值与所述调节值进行线性叠加对所述调节值进行修正的步骤包括：采用加速度计和/或陀螺仪获取俯仰角的当前值，将俯仰角的当前值与俯仰角的调节值进行线性叠加，获得对俯仰角的调节值进行修正后的结果；采用加速度计和/或陀螺仪获取翻滚角的当前值，将翻滚角的当前值与翻滚角的调节值进行线性叠加，获得对翻滚角的调节值进行修正后的结果；采用磁力计获取偏航角的当前值，将偏航角的当前值与偏航角的调节值进行线性叠加，获得对偏航角的调节值进行修正后的结果。5.一种摄像头实时标定系统，其特征在于，所述系统包括：测量模块，用于获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的初始值；角度变化计算模块，用于获取摄像头在所述摄像头坐标系中沿坐标轴方向旋转的角速度，并根据所述角速度通过对时间积分获得额定时间内的所述夹角的角度变化量；及角度获取模块，用于将所述夹角的初始值与所述角度变化量进行叠加，获取摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的调节值，用以标定所述摄像头的外部参数。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：校正模块，用于获取基于传感器测量得到摄像头坐标系与世界坐标系之间夹角的当前值，将所述当前值与所述调节值进行线性叠加，获得对所述调节值进行修正后的结果值，利用所述结果值标定所述摄像头的外部参数。7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述摄像头坐标系与世界坐标系之间的夹角包括俯仰角、翻滚角和/或偏航角；所述测量模块或所述校正模块中采用加速度计或陀螺仪获取俯仰角的所述初始值或所述当前值；采用加速度计或陀螺仪获取翻滚角的所述初始值或所述当前值；和/或采用磁力计获取偏航角的所述初始值或所述当前值。8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广，
申请(专利权)人：深圳佑驾创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44