一种相机标定方法、车道偏离预警方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种相机标定方法、车道偏离预警方法及系统，通过获取车辆前方的标定图像；根据所述标定图像中含有至少三条平行且等间距直线的位置信息和相机内部参数对所述相机进行标定，得到标定参数；利用标定后的所述相机拍摄车辆行驶过程中前方的路面图像；获取所述路面图像中含有的车道线位置信息，根据标定参数和车道线位置信息对车辆是否发生车道线偏离进行预警。本实施例所公开的方法仅仅需要利用车辆前方路面上的三条平行且等间距的直线作为标定物便可以实现对相机的标定，并且允许相机在任意姿态先实现相机标定，简化了标定环境，因此本实施例公开的车道偏离预警方法简单有效，具有较强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种相机标定方法、车道偏离预警方法及系统
本专利技术涉及电子科技
，尤其涉及的是一种相机标定方法、车道偏离预警方法及系统。
技术介绍
车道偏离是指车辆在行驶过程中偏离正常行驶方向越过车道线的现象。基于机器视觉的车道偏离预警算法是指在摄像头或雷达对车道线进行检测的基础上，利用偏离决策算法来决策车道偏离，从而为驾驶员提供预警信息，避免事故发生。目前的车道偏离预警方法中含有基于道路模型与图像信息结合的方法，而基于道路模型与图像信息结合的方法需要先进行相机标定，再使用标定后的相机对车道偏离进行预警。现有技术中的相机标定需要专门的标定板或要求车辆周边环境有竖直的建筑物，环境搭建较困难，标定过程较复杂，因此现有技术中的用于车道偏离预警系统中的相机标定不能满足快速简便对相机标定的需求。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种相机标定方法、车道偏离预警方法及系统，以解决现有技术中的车道偏离预警系统相机标定过程复杂的问题。本专利技术的技术方案如下：第一方面，本实施例公开了一种相机标定方法，其中，包括：获取标定图像；其中，所述标定图像中含有车辆前方路面上至少三条平行且等间距直线；提取所述标定图像中任意三条平行且等间距直线的位置信息，并将所述平行且等间距直线的位置信息和相机的内部参数相结合对所述相机进行标定，得到标定参数。可选的，所述提取所述标定图像中任意三条平行且等间距直线的位置信息的步骤包括：从所述标定图像中提取出路面信息；从提取到的所述路面信息中选取三条平行且等间距的直线，并获取选取的三条平行且等间距的直线的位置信息。可选的，所述将所述平行且等间距直线的位置信息和相机的内部参数相结合对所述相机进行标定，得到标定参数的步骤包括：利用预先建立的针孔相机成像模型，根据所述三条平行且等间距直线的位置信息和相机内部参数，计算出将相机坐标系旋转变换到平行坐标系，所述相机坐标系的三个坐标轴旋转的三个旋转角；其中，所述相机坐标系为成像模型中所述相机所在的坐标系，所述平行坐标系为所述成像模型中坐标原点与所述相机坐标系的坐标原点重合、Z轴与车道线平行、X轴与地面平行坐标系；根据三条平行且等间距直线之间的间距值和所述三个旋转角计算出相机距离地面的高度值。可选的，所述利用预先建立的针孔相机成像模型，根据所述三条平行且等间距直线的位置信息和相机的内部参数，计算出将相机坐标系旋转变换到平行坐标系，所述相机坐标系的三个坐标轴旋转的三个旋转角的步骤包括：计算出以所述相机坐标系的Z轴为旋转轴，将所述相机坐标系的X轴旋转至所述相机坐标系Z轴和所述平行坐标系Z轴形成的平面上时，所述相机坐标系X轴旋转的第一旋转角；当所述相机坐标系的X轴旋转至所述相机坐标系Z轴和所述平行坐标系Z轴形成的平面上后，计算出以相机坐标系的Y轴为旋转轴，将所述相机坐标系的Z轴旋转至与平行坐标系的Z轴重合时，所述相机坐标系Z轴旋转的第二旋转角；当所述相机坐标系的X轴旋转至所述相机坐标系Z轴和所述平行坐标系Z轴形成的平面上，且所述相机坐标系的Z轴旋转至与平行坐标系的Z轴重合后，计算出以所述相机坐标系的Z轴为旋转轴，将所述相机坐标系的Y轴旋转至与所述平行坐标系的Y轴重合，所述相机坐标系Y轴旋转的第三旋转角。可选的，所述根据三条平行且等间距直线之间的间距值和所述三个旋转角计算出相机距离地面的高度值的步骤包括：利用相似三角形关系，根据所述图像传感器自身的高度值、三条平行且等间距直线之间的间距值和第一直线的长度值计算出所述相机距离地面的高度值；其中，所述第一直线的长度值为分别将三条平行且等间距直线中处于同一直线上同属于所述图像传感器所在平面上的三个点分别与所述图像传感器的中心点连线，得到三条直线，分别将得到的所述三条直线与所述图像传感器的底边相交，得到三个交点，所述三个交点相连接组成的直线的长度值。第二方面，本实施例还公开了一种车道偏离预警方法，其中，包括：利用所述的相机标定方法得到用于相机标定的标定参数；利用标定后的所述相机拍摄车辆行驶过程中前方的路面图像；获取所述路面图像中被测车道线的位置信息，根据所述标定参数和所述被测车道线的位置信息判断所述车辆是否发生车道线偏离，若生车道线偏离，则发出预警信息。可选的，所述获取所述路面图像中被测车道线的位置信息，根据所述标定参数和所述被测车道线的位置信息判断车辆是否发生车道线偏离的步骤包括：根据所述标定参数和获取到的所述被测车道线的位置信息计算出所述车辆的行驶方向与前方道路之间的偏转角和所述车辆与所述被测车道线之间的距离值；利用所述偏转角和所述车辆与所述被测车道线之间的距离值对所述车辆是否偏离所述被测车道线进行判断。可选的，所述根据所述标定参数和获取到的所述被测车道线的位置信息计算出所述车辆的行驶方向与前方道路之间的偏转角的步骤包括：将所述平行坐标系绕其自身Y轴旋转至其Z轴的方向与所述车辆行驶方向相同，得到车辆坐标系；在所述车辆坐标系内，根据所述标定参数分别计算出所述平行坐标系的Z轴与所述图像传感器所在平面的第一交点的位置信息和所述车辆坐标系的Z轴与所述图像传感器所在平面的第二交点的位置信息；根据第一交点的位置信息、所述第二交点的位置信息和所述相机的焦距值，计算出所述偏转角。可选的，所述根据所述标定参数和获取到的所述被测车道线的位置信息计算出所述车辆与所述车道线之间的距离值步骤包括：建立一垂直平面；其中，所述垂直平面垂直于地面所在平面、平行与所述被车道线并经过所述平行坐标系的坐标原点；所述垂直平面与地面所在平面相交于交线L；根据所述标定参数和图像传感器的位置信息，分别计算出所述图像传感器所在平面与被检测车道线之间的第三交点的位置信息和所述图像传感器平面与所述交线L之间的第四交点的位置信息；根据所述第三交点的位置信息、所述第四交点的位置信息、所述图像传感器中所述被测车道线与所述图像传感器底边之间的角度值、以及所述第一交点与第二交点之间的连线与所述图像传感器中直角坐标系的X轴之间的角度值，得到所述车辆与所述被测车道线之间的距离值；其中，所述被测车道线为左车道线和/或右车道线；第三方面，本实施例公开了一种车道偏离预警系统，其中，包括：相机模块，用于拍摄车辆前方的标定图像；其中，所述标定图像中含有至少三条平行且等间距直线；第一信息处理模块，用于获取所述标定图像中任意三条平行且等间距直线的位置信息，并将所述平行且等间距直线的位置信息和相机内部参数相结合对所述相机进行标定，得到标定参数；所述相机模块，还用于拍摄车辆行驶过程中前方的路面图像；第二信息处理模块，用于获取所述路面图像中被测车道线的位置信息，根据所述标定参数和被测车道线的位置信息判断车辆是否发生车道线偏离；预警模块，用于当判定出车辆发生车道线偏离，则发出预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相机标定方法，其特征在于，包括：/n获取标定图像；其中，所述标定图像中含有车辆前方路面上至少三条平行且等间距直线；/n提取所述标定图像中任意三条平行且等间距直线的位置信息，并将所述平行且等间距直线的位置信息和相机的内部参数相结合对所述相机进行标定，得到标定参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种相机标定方法，其特征在于，包括：
获取标定图像；其中，所述标定图像中含有车辆前方路面上至少三条平行且等间距直线；
提取所述标定图像中任意三条平行且等间距直线的位置信息，并将所述平行且等间距直线的位置信息和相机的内部参数相结合对所述相机进行标定，得到标定参数。


2.根据权利要求1所述的相机标定方法，其特征在于，所述提取所述标定图像中任意三条平行且等间距直线的位置信息的步骤包括：
从所述标定图像中提取出路面信息；
从提取到的所述路面信息中选取三条平行且等间距的直线，并获取选取的三条平行且等间距的直线的位置信息。


3.根据权利要求1或2所述的相机标定方法，其特征在于，所述将所述平行且等间距直线的位置信息和相机的内部参数相结合对所述相机进行标定，得到标定参数的步骤包括：
利用预先建立的针孔相机成像模型，根据所述三条平行且等间距直线的位置信息和相机内部参数，计算出将相机坐标系旋转变换到平行坐标系，所述相机坐标系的三个坐标轴旋转的三个旋转角；其中，所述相机坐标系为成像模型中所述相机所在的坐标系，所述平行坐标系为所述成像模型中坐标原点与所述相机坐标系的坐标原点重合、Z轴与车道线平行、X轴与地面平行坐标系；
根据三条平行且等间距直线之间的间距值和所述三个旋转角计算出相机距离地面的高度值。


4.根据权利要求3所述的相机标定方法，其特征在于，所述利用预先建立的针孔相机成像模型，根据所述三条平行且等间距直线的位置信息和相机的内部参数，计算出将相机坐标系旋转变换到平行坐标系，所述相机坐标系的三个坐标轴旋转的三个旋转角的步骤包括：
计算出以所述相机坐标系的Z轴为旋转轴，将所述相机坐标系的X轴旋转至所述相机坐标系Z轴和所述平行坐标系Z轴形成的平面上时，所述相机坐标系X轴旋转的第一旋转角；
当所述相机坐标系的X轴旋转至所述相机坐标系Z轴和所述平行坐标系Z轴形成的平面上后，计算出以相机坐标系的Y轴为旋转轴，将所述相机坐标系的Z轴旋转至与平行坐标系的Z轴重合时，所述相机坐标系Z轴旋转的第二旋转角；
当所述相机坐标系的X轴旋转至所述相机坐标系Z轴和所述平行坐标系Z轴形成的平面上，且所述相机坐标系的Z轴旋转至与平行坐标系的Z轴重合时，计算出以所述相机坐标系的Z轴为旋转轴，将所述相机坐标系的Y轴旋转至与所述平行坐标系的Y轴重合，所述相机坐标系Y轴旋转的第三旋转角。


5.根据权利要求4所述的相机标定方法，其特征在于，所述根据三条平行且等间距直线之间的间距值和所述三个旋转角计算出相机距离地面的高度值的步骤包括：
利用相似三角形关系，根据所述图像传感器自身的高度值、三条平行且等间距直线之间的间距值和第一直线的长度值计算出所述相机距离地面的高度值；其中，所述第一直线的长度值为将三条平行且等间距直线中处于同一直线上且同属于所述图像传感器所在平面上的三个点分别与所述图像传感器的中心点连线，得到三条直线，分别将得到的所述三条直线与所述图像传感器的底边相交，得到三个交点，所述三个交点相连接组成的直线的长度值。


6.一种车道偏离预警方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：安丰伟，罗逸微，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44