一种基于单目摄像头的前向物体横向距离标定方法技术

本申请公开了一种基于单目摄像头的前向物体横向距离标定方法，利用单目摄像头对前方路面上的各类物体进行横向距离的计算，利用数学关系，将图像上的像素坐标与相应横向距离进行函数对应，可以很容易的计算出前方障碍物距离摄像头正前方的横向垂直距离。本方法使用的设备仪器简单，可以对安装在不同位置的不同型号摄像头进行横向距离标定，安装在固定位置进行测量之后，所获得的实际横向距离即为固定拟合方程输出的数据，可以为车辆上的单目摄像头计算前方车辆距离本车横向距离提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单目摄像头的前向物体横向距离标定方法
本申请涉及智能终端领域，具体而言，涉及一种基于单目摄像头的前向物体横向距离标定方法。
技术介绍
随着人工智能的不断发展，汽车领域也开始出现了辅助驾驶等高级功能，尤其是在驾驶辅助系统的功能里机器视觉占据着不可或缺的作用，同时在前向障碍物距离计算的功能中也会利用视觉图像计算前向障碍物距离摄像头正前方的垂直距离，即前向物体横向距离的计算。现有的前向物体横向距离计算大多数是采用雷达获取相应的障碍物横向距离信息，然而在复杂天气情况时多传感器融合的算法中，多需要利用视觉测距与各类雷达测距的信息进行融合，从而给出一个合理的距离计算的数值，保证机器判断精确。本方法可以利用单目摄像头对前方路面上的各类物体进行横向距离的计算，利用数学关系，将图像上的像素坐标与相应横向距离进行函数对应，可以很容易的知道前方障碍物距离摄像头正前方的横向垂直距离，本方法实现的标定计算的方法简单，容易操作。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种简单容易操作的方法，该方法基于单目摄像头的横向距离进行标定，将摄像头固定在某一位置同时调整好俯仰角就可以对摄像头获取的图像进行横向距离的标定和测算，标定测量方法简单。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于单目摄像头的前向物体横向距离标定方法，包括以下步骤：步骤1：选择含有清晰车道线的平整路面作为实验场地，固定摄像头于安装架上，开启摄像头观察所获取到的图像，调整摄像头俯仰角至合适位置；步骤2：移动摄像头安装架位置，将摄像头光轴对准一侧车道线，使车道线与图像竖直中心位置重合；步骤3：从摄像头安装位置起沿着车道线笔直拉开卷尺，选定距离摄像头任意合适距离的位置，垂直拉开另一个卷尺，并在卷尺上等距离摆放明显标志物，并记下间隔距离；步骤4：在车道线一侧任意点选两点，通过程序返回这两点的像素坐标，并求出过这两点的直线，消失点的图像坐标为与光轴平行的直线和光轴直线的焦点，求得图像的消失点位置坐标；步骤5：逐个点击等距离明显标志物在地面上的位置，并返回图像坐标，利用该直线与光轴中心线的夹角和实际横向距离之间建立联系；步骤6：拟合出明显标志物与消失点所组成的直线与光轴中心线的夹角与实际横向距离之间的方程，并将方程带入程序中，在图像中点击任意一点即可求得该点距离光轴中心线的垂直距离。步骤1中，合适位置是指使图像的消失点位于图像上方约1/3位置处。步骤6中，所述方程利用matlab进行拟合。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种应用上述标定方法的标定系统，包括固定摄像头的支架、用来标定的摄像头、横向距离标定测算程序、卷尺、横向距离标定所需的明显标志物、含有清晰车道线的平整路面。有益效果：(1)本方法以单目摄像头为硬件基础，可以通过标定来确定图像上任意一地面上的点距离光轴中心线的垂直距离，可以将像素坐标与实际横向距离一一对应。(2)本方法使用的设备仪器简单，可以对不同摄像头进行横向距离标定，安装在固定位置进行测量之后，所获得的实际横向距离即为固定拟合方程输出的数据。(3)本方法可以为车辆上的单目摄像头计算前方车辆距离本车横向距离提供参考。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是基于单目摄像头的横向距离标定方法示意图；图2是实际操作进行横向距离标定的实验图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。实施例1本专利技术实施例提供了的基于单目摄像头的前向物体横向距离标定方法，具体的实施步骤如下：1)为了便于标定横向距离，因此选择含有清晰车道线的平整路面作为实验场地，如图2，将摄像头固定于安装架上，开启摄像头观察所获取到的图像，调整摄像头俯仰角至合适位置，使图像的消失点位于图像上方约1/3位置处，天空在图像中的比例可以参考图1所示位置。2)移动摄像头安装架位置，将摄像头光轴对准一侧车道线，使车道线与图像竖直中心位置重合。3)从摄像头安装位置起沿着车道线笔直拉开卷尺，并选定距离摄像头任意合适距离的位置，垂直拉开另一个卷尺，并在卷尺上等距离摆放明显标志物，并记下间隔距离，如图2。4)在一侧车道线上任意点选两点，通过程序返回这两点的像素坐标，并求出过这两点的直线，消失点的图像坐标为与光轴平行的直线和光轴直线的焦点，因此可以求得图像的消失点位置坐标，计算方法如图1所示，左车道线和图像中心线即光轴的直线联立求解出消失点P在图像中的像素坐标。5)逐个点击等距明显标志物在地面上的位置，如图2中地面所放标志物与地面的交点，并返回图像坐标，由于过该点与消失点的直线上的任意一点距离光轴中心的横向距离都是相等的，因此可以利用该直线与光轴中心线的夹角和实际横向距离之间建立联系。6)利用matlab拟合出明显标志物与消失点所组成的直线与光轴中心线的夹角与实际横向距离之间的方程，并将方程带入程序中，在图像中点击任意一点，利用该点坐标与消失点坐标建立直线方程求出在图像中与光轴直线的夹角，带入拟合方程中，即可求得该点距离光轴中心线的垂直距离。实施例2本专利技术实施例还提供了应用上述标定方法的标定系统，包括固定摄像头的支架、用来标定的摄像头、横向距离标定测算程序、卷尺、横向距离标定所需的明显标志物、含有清晰车道线的平整路面。本专利技术实施例以单目摄像头为硬件基础，可以通过标定来确定图像上任意一地面上的点距离光轴中心线的垂直距离，可以将像素坐标与实际横向距离一一对应。本方法使用的设备仪器简单，可以对不同摄像头进行横向距离标定，安装在固定位置进行测量之后，所获得的实际横向距离即为固定拟合方程输出的数据。本方法可以为车辆上的单目摄像头计算前方车辆距离本车横向距离提供参考。在本专利技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单目摄像头的前向物体横向距离标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选择含有清晰车道线的平整路面作为实验场地，固定摄像头于安装架上，开启摄像头观察所获取到的图像，调整摄像头俯仰角至合适位置；步骤2：移动摄像头安装架位置，将摄像头光轴对准一侧车道线，使车道线与图像竖直中心位置重合；步骤3：从摄像头安装位置起沿着车道线笔直拉开卷尺，选定距离摄像头任意合适距离的位置，垂直拉开另一个卷尺，并在卷尺上等距离摆放明显标志物，并记下间隔距离；步骤4：在车道线一侧任意点选两点，通过程序返回这两点的像素坐标，并求出过这两点的直线，消失点的图像坐标为与光轴平行的直线和光轴直线的焦点，求得图像的消失点位置坐标；步骤5：逐个点击等距离明显标志物在地面上的位置，并返回图像坐标，利用该直线与光轴中心线的夹角和实际横向距离之间建立联系；步骤6：拟合出明显标志物与消失点所组成的直线与光轴中心线的夹角与实际横向距离之间的方程，并将方程带入程序中，在图像中点击任意一点即可求得该点距离光轴中心线的垂直距离。

【技术特征摘要】
1.一种基于单目摄像头的前向物体横向距离标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选择含有清晰车道线的平整路面作为实验场地，固定摄像头于安装架上，开启摄像头观察所获取到的图像，调整摄像头俯仰角至合适位置；步骤2：移动摄像头安装架位置，将摄像头光轴对准一侧车道线，使车道线与图像竖直中心位置重合；步骤3：从摄像头安装位置起沿着车道线笔直拉开卷尺，选定距离摄像头任意合适距离的位置，垂直拉开另一个卷尺，并在卷尺上等距离摆放明显标志物，并记下间隔距离；步骤4：在车道线一侧任意点选两点，通过程序返回这两点的像素坐标，并求出过这两点的直线，消失点的图像坐标为与光轴平行的直线和光轴直线的焦点，求得图像的消失点位置坐标；步骤5：逐个点击等距离明显标志物在地面上的位置，并返回图像坐标，利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：余贵珍，牛欢，张艳飞，张思佳，张力，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11