一种用于路面检测的相机外参的修正方法、介质及系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于路面检测的相机外参的修正方法、介质及系统，包括：以路面起点为原点，载车移动里程的水平分量为横坐标，路面纵断面高程为纵坐标，绘制折线；获取折线图中载车所在点所位于的直线段的起点的第一坐标和终点的第二坐标，相机所在点对应的相机光轴与折线图的折线的交点所在的直线段的终点的第三坐标；计算载车所在点的坐标；计算相机所在点的坐标；建立折线图中相机光轴对应的第一直线方程，相机所在点对应的相机光轴与折线图的折线的交点所在的直线段对应的第二直线方程；求解第一直线方程的斜率，第二直线方程的斜率和截距；计算相机修正后的俯仰角，相机修正后的安装高度。本发明专利技术不需要依赖于路面参照物，适用性更好。适用性更好。适用性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于路面检测的相机外参的修正方法、介质及系统


[0001]本专利技术涉及相机外参标定
，尤其涉及一种用于路面检测的相机外参的修正方法、介质及系统。

技术介绍

[0002]在自动化路面病害检测过程中，通过面阵相机拍摄路面图片，对图片中路面病害进行识别。在利用面阵相机进行路面检测时，需要利用相机参数来完成坐标转换，进而计算得到路面病害的实际物理尺寸，因此需要获得准确的内参和外参。内参是相机内部设定参数，设定之后是不变的，然而外参确定的是相机的位置和朝向，在理想状态下，相机与路面相对位姿固定，即相机相对路面的外参固定，可通过基于单目相机测距技术对路面病害的实际物理尺寸进行计算。在实际自动化路面病害检测过程中，由于道路环境的复杂，路面高低起伏和相机载体的摇晃摆动两个因素造成相机与路面相对位姿无法保持固定，会改变相机的外参，这样会导致，一方面，以固定外参描述相机摄影测量系统模型，而不进行修正，在实际路况下误差很大，影响坐标转换，影响路面病害的实际物理尺寸的计算；另一方面，根据路面上标线等已知几何特征的目标进行误差修正的技术，完全依赖于路面参照物，适用性有限。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种用于路面检测的相机外参的修正方法、介质及系统，以解决现有技术计算相机外参的方法依赖于路面参照物导致适用性有限的问题。
[0004]第一方面，提供一种用于路面检测的相机外参的修正方法，包括：
[0005]当载车在路面行驶的过程中，实时采集相机光轴与大地水平方向的夹角，路面纵断面高程，以及，载车移动里程；
[0006]以路面起点为原点，水平方向为横轴，铅锤方向为纵轴，所述载车移动里程的水平分量为横坐标，所述路面纵断面高程为纵坐标，绘制折线，得到折线图；
[0007]当载车行驶到一位置时，获取所述折线图中载车所在点所位于的直线段的起点的第一坐标和终点的第二坐标，以及，所述相机所在点对应的相机光轴与所述折线图的折线的交点所在的直线段的终点的第三坐标；
[0008]根据所述第一坐标、所述第二坐标和所述载车移动里程，计算所述折线图中载车所在点的坐标；
[0009]根据所述第一坐标、所述第二坐标、所述载车所在点的坐标和所述相机的安装高度，计算所述折线图中相机所在点的坐标；
[0010]建立所述折线图中所述相机光轴对应的第一直线方程，以及，所述相机所在点对应的相机光轴与所述折线图的折线的交点所在的直线段对应的第二直线方程；
[0011]根据所述相机与大地水平方向的夹角求解所述第一直线方程的斜率，以及，根据所述第二坐标和所述第三坐标求解所述第二直线方程的斜率和截距；
[0012]根据所述第一直线方程的斜率和所述第二直线方程的斜率计算所述相机修正后的俯仰角，以及，根据所述第二直线方程的斜率、所述第二直线方程的截距和所述相机所在点的坐标计算所述相机修正后的安装高度。
[0013]第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述第一方面实施例所述的用于路面检测的相机外参的修正方法。
[0014]第三方面，提供一种用于路面检测的相机外参的计算系统，包括：如上述第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。
[0015]这样，本专利技术实施例，通过采集到的路面纵断面高程、载车移动里程和设备姿态信息，对固定外参描述相机摄影测量系统模型在实际应用中存在的误差进行了修正，不需要依赖于路面参照物，适用性更好。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例的用于路面检测的相机外参修正方法的流程图；
[0018]图2是相机相对于水平面的外参的示意图；
[0019]图3是本专利技术实施例绘制的折线图；
[0020]图4是本专利技术实施例的载车和相机在折线图中的位置的示意图。
具体实施方式
[0021]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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术实施例公开了一种用于路面检测的相机外参的修正方法。本专利技术实施例所述的相机一般为面阵相机。相机一般安装于载车顶部位置，以刚性结构固定，使其光轴与路面垂直线具有如图2所示的确定的夹角γ(即相机的俯仰角)和确定的相机的安装高度h。相机的俯仰角γ和相机的安装高度h代表相机外参，即本专利技术实施例需要动态获得的目标。
[0023]以图4所示为例，取路面断面高程折线上一点H为载车所在点，相机I与载车所在点H的连线IH，相机I与载车所在点H连线IH与路面AB段在理想状态下垂直，即为相机的安装高度h。此时可发现相机光轴与地面的交点J不在AB同一平面上，若按原相机的安装高度h和俯仰角γ计算，会导致计算的路面坐标系中的点存在误差。
[0024]因此需计算相机拍摄图片的点J所在路面平面的相机外参，即相机修正后的俯仰角γ
′
和修正后的安装高度h
′
。相机I到相机光轴与路面的交点J所在路面BC平面的垂直距离为此时相机的安装高度，过相机I点作BC的垂线交BC的延长线于K点，此时IK即为相机修正后的安装高度h
′
；相机光轴与路面BC的垂直线的夹角为相机修正后的俯仰角γ
′
，即∠
KIJ为俯仰角γ
′
。应当理解的是，此图为示意图，实际J点可能在BC之后的线段上。
[0025]基于上述的分析，如图1所示，该方法包括如下的步骤：
[0026]步骤S101：当载车在路面行驶的过程中，实时采集相机光轴与大地水平方向的夹角，路面纵断面高程，以及，载车移动里程。
[0027]其中，相机光轴与大地水平方向的夹角通过惯性导航设备采集。惯性导航设备与相机安装于载车的同一位置，且与相机保持相同角度，从而可用于实时获得相机的姿态信息。
[0028]其中，路面纵断面高程由纵断面高程检测装置采集。
[0029]其中，载车移动里程由测距编码器采集。
[0030]采集时，以固定的移动距离间隔，采集相机光轴与大地水平方向的夹角和路面纵断面高程，将这两个参数与载车移动里程关联。
[0031]步骤S102：以路面起点为原点，水平方向为横轴，铅锤方向为纵轴，载车移动里程的水平分量为横坐标，路面纵断面高程为纵坐标，绘制折线，得到折线图。
[0032]例如，折线图如图3所示。折线由多条直线段顺次连接形成。
[0033]步骤S103：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于路面检测的相机外参的修正方法，其特征在于，包括：当载车在路面行驶的过程中，实时采集相机光轴与大地水平方向的夹角，路面纵断面高程，以及，载车移动里程；以路面起点为原点，水平方向为横轴，铅锤方向为纵轴，所述载车移动里程的水平分量为横坐标，所述路面纵断面高程为纵坐标，绘制折线，得到折线图；当载车行驶到一位置时，获取所述折线图中载车所在点所位于的直线段的起点的第一坐标和终点的第二坐标，以及，所述相机所在点对应的相机光轴与所述折线图的折线的交点所在的直线段的终点的第三坐标；根据所述第一坐标、所述第二坐标和所述载车移动里程，计算所述折线图中载车所在点的坐标；根据所述第一坐标、所述第二坐标、所述载车所在点的坐标和所述相机的安装高度，计算所述折线图中相机所在点的坐标；建立所述折线图中所述相机光轴对应的第一直线方程，以及，所述相机所在点对应的相机光轴与所述折线图的折线的交点所在的直线段对应的第二直线方程；根据所述相机与大地水平方向的夹角求解所述第一直线方程的斜率，以及，根据所述第二坐标和所述第三坐标求解所述第二直线方程的斜率和截距；根据所述第一直线方程的斜率和所述第二直线方程的斜率计算所述相机修正后的俯仰角，以及，根据所述第二直线方程的斜率、所述第二直线方程的截距和所述相机所在点的坐标计算所述相机修正后的安装高度。2.根据权利要求1所述的用于路面检测的相机外参修正方法，其特征在于，所述第一直线方程为：y＝a1x+b1；其中，a1表示所述第一直线方程的斜率，b1表示所述第一直线方程的截距，a1＝
‑
tanγ0，γ0表示所述相机与大地水平方向的夹角。3.根据权利要求2所述的用于路面检测的相机外参修正方法，其特征在于，所述第二直线方程为：y＝a2x+b2；其中，a2表示所述第二直线方程的斜率，b2表示所述第二直线方程的截距，(x
b
,y
b
)表示所述第二坐标，(x
c

【专利技术属性】
技术研发人员：李淼，徐全亮，杜赓，杨亚鹏，张凯星，吴宇凡，张青风，
申请(专利权)人：中公高科养护科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：