本发明专利技术是为了解决车载环视系统多台相机标定过程中效率低下精度粗放的问题。本发明专利技术在一个进程中利用较少的特征点将相机的内部参数和外部参数完全标定完毕。本发明专利技术采用解析数学算法对参数寻找最优值，相对于参数空间扫描方法本发明专利技术不需要一个接近真值的内部参数和外部参数的初始值。本发明专利技术考虑了相机设计生产过程中所产生的个体差异性。因此本发明专利技术对于不同厂商不同批次的车载环视广角相机都适应，而不需要为其单独配置任何内部参数。本发明专利技术考虑了车载相机装配过程中所产生的个体位置及角度差异，不需要操作员为每个类型的车辆预先设定任何外部参数。本发明专利技术利用各台相机与校正标志物之间的位置关系，推算车体的姿态，从而最大程度缓和了车辆与校正标志物高精度放置的严格要求，使车辆在一定范围内可以自由停放，提高了操作便利性与时间效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车载多目摄像机环视系统，尤其涉及车载环视系统多台摄像机内部参数与外部参数的标定方法及车体姿态的计算方法。
技术介绍
当今社会，汽车已成为一种必不可少的交通工具。人们在享受汽车带来的方便和快捷的同时，汽车交通事故，汽车尾气排放带来的环境污染以及交通阻塞带来的问题，已成为日益严峻的全球性社会问题。因此，利用各种先进的汽车安全技术、设备和理念减少交通事故和提高汽车安全有很大的市场潜能。上一世纪90年代以后，随着电子技术、控制技术、传感器技术和新材料在汽车产品中的广泛应用，汽车安全技术得到了更加迅猛的发展。现如今，汽车安全技术的研究已由单一安全技术的研发，向各种安全技术相融合协同的集成化、系统化和智能化方向发展。智能化的汽车安全系统以现代探测技术、光电传感技术、计算机技术和自动控制技术为核心，具有特定的识别判断能力，能在各种复杂情况下自动协助驾驶员或自行控制汽车，确保行车安全。车载环境感知系统利用各种传感器对车辆自身、周围环境及驾驶员状态等信息进行探测，通过与预先设定的标准进行比较，判别车辆是否处于危险状态及危险程度，必要时能够通过声、光等方式向驾驶员进行预警。目前车载环境感知系统使用的传感器主要有:1)单目或多目摄像机系统，通过对实时采集来的环境图像进行处理得到相关距离，位置等信息；2)激光雷达或毫米波雷达，通过发出并接收红外激光或者电波，根据多普勒效应，计算周边障碍物的距离和位置等信息；3)声纳，通过定向发出并接收超声波，计算周边障碍物的距离和位置等信息。比较起来，激光或毫米波雷达可测范围广，抗外界恶劣环境的能力强，但通常只有一层或数层扫描面，无法获得整个场景的三维立体信息，而且价格昂贵。声纳只适用于近距测量(比如倒车用)，而且只有照射方向上的一点信息。车载摄像机系统通过视觉得到信息，是目前应用最广泛也是最有前景的传感器之一。比如倒车摄像机是应用最普遍的一种车载视觉系统。它一般安装在车辆后部，方向朝侧下方。在驾驶员倒车时，系统自动接通车载显示屏，为驾驶员提供后方广域景象。为了让驾驶员更准确的了解车辆周边的障碍物等危险信息，系统通过视角的变换处理将原有的具有一定俯角的图像变换为垂直朝下的虚拟摄像机图像。倒车摄像机多用于比较复杂的倒车环境，但一台摄像机的视野有限，在车辆前方侧方障碍物较多的情况下，通常采用多台摄像机构成车辆环视系统，为驾驶员提供无死角的车辆360度完整的环境感知信息。车辆环视系统主要是通过安装在车辆前后左右的多台摄像机拍摄的图像，经过视点变换处理得到多张虚拟以车辆为参照中心垂直向下的俯视图，并通过合成算法拼接为一张完整环视俯视图。本专利所述车载多目摄像机环视系统是指车载环境感知的多目立体摄像机系统。(1)与本专利技术相关的现有技术一:单一视点变换技术 现有技术一(国际公开专利W000-07373，日本专利JP3625059)可以利用装配在车体前后左右的4台相机的内部参数与外部参数对各台相机的所摄取的图像做单一视点变换使其变换成为以车体为参照中心的俯视图，然后再对这4幅由各个相机所得到的俯视图做拼接生成一幅由4台相机图像无缝拼接的俯视图。(2)与本专利技术相关的现有技术二:摄像机外部参数姿势的标定 现有技术二(日本专利JP 2011-151666) 现有技术二在车辆的左前角，右前角，左后角，右后角处按照既定位置放置4块正三角校正标志物。在实施过程中要严格确保车辆与正三角校正标志物的位置关系。这样的放置方式可以保证每台摄像头可以摄取两个正三角形校正标志物于其图像中。现有技术二然后利用图像中正三角校正标志物的顶点信息经过一定的演算对摄像头的姿势进行标定。4台摄像头的姿势全部被标定完毕之后，就可以利用视点变换技术生成合成俯视图。现有技术二以一幅由车辆中央上方空中摄像头取得的真实俯视图为基准与经过视点变换而合成俯视图进行比较来确定标定结果是否正确。(3)与本专利技术相关的现有技术三:对少数相机内外参数的标定 现有技术三(日本专利JP 2011-185753) 现有技术三使用道路白线作为校正标志物，采用参数空间扫描的方式首先对相机的内部参数中的畸变参数kl进行标定然后对外部参数中的上下俯角进行标定。(4)与本专利技术相关的现有技术四:对相机外部参数中的姿势角度与水平位置标定 现有技术四(日本专利JP 2009-288152) 现有技术四使用在水平面上铺设的6块既定尺寸与位置关系的矩形校正标志物对相机使用试行错误参数空间扫描法进行外部参数中的转角与水平位置标定。(5)与本专利技术相关的现有技术五:用参数空间扫描方式顺序寻找相机内部参数与外部参数 现有技术五(日本专利JP 2012-15576) 现有技术五在水平路面上设置两组距离关系即知的平行线，这两组平行线又相互直交。车辆上安装的前后左右每台摄像机的图像内必须含有至少两条平行线与一条与他们直交的直线。现有技术五首先从一组默认相机内部参数出发对每台相机的内部参数进行校正，其评价标准是失真校正之后的图像上面各条直线的直线度。相机内部参数校正完毕之后现有技术五再从一组默认的外部参数出发对相机外部参数做校正，其校正目标是寻找一组外部参数使得通过视点变换得到的俯视图中的直线间的平行关系，直交关系，距离关系与实际值相符合。现有技术五使用试行错误参数空间扫描的方法从一组即知的内部参数(通常为设计内部参数)出发按照某一确定的步长扫描这组即知的内部参数附近的参数空间，对于每一个扫描的参数空间点生成一幅其相应的失真校正图像，以这幅失真校正图像上的直线的直线度作为这个被扫描的参数空间点的评价指标。现有技术五使用试行错误参数空间扫描法确定了每台相机的内部参数之后，也使用试行错误参数空间扫描法从一组即知的外部参数(通常是设计的摄像头装配在车体上的三维位置与姿势)出发按照某一确定的步长扫描这组即知的外部参数附近的参数空间，对于每一个扫描的参数空间点生成一幅其相应的视点变换俯视图，以这幅俯视图上的直线的平行度，直交度，距离和同一直线性作为参数点的评价指标。(6)现有技术的缺点: 现有技术一的前提是相机的内部参数与外部参数即知，车体按照既定位置停放或者车体的姿态即知。现有技术二的缺点:车辆与校正标志物之间的位置关系要严格确保，相机的内部参数必须既知，摄像头相对于车体的位置信息必须既知。现有技术三的缺点:现有技术三所标定的内部参数和外部参数太少，只能用于单台相机的粗略标定，不适应4台相机的无缝环视系统的标定；现有技术三所采用的参数空间扫描算法必须保证所期望之真值落于所扫描之参数空间之内，这就要求初始值必须与真值接近。现有技术四的缺点:现有技术四使用参数空间扫描的方法来寻找相机的外部参数。此种方法必须有一组距离真值较近的外部参数的初始值。对于不同类型的车体或者不同的相机装配位置其外部参数初始值也不同。这就要求实际实施的时候要根据具体使用的车体类型和相机装配位置姿态(姿势与位置)选择不同的外部参数的初始值。现有技术四由于使用参数扫描的方式来寻找真值，在参数维度巨大时其扫描需要耗费很大的计算与存储成本，从而给嵌入式实时处理造成很大压力。另外扫描的步长也会对结果造成微妙的影响，有时甚至不能收敛。现有技术五的缺点:现有技术五使用试行错误参数空间扫描的方法来寻找本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种摄像头参数计算方法，其特征在于，所述方法包括：在一个进程中用较少的特征点将相机的内部参数和外部参数完全标定完毕。
【技术特征摘要】
1.ー种摄像头參数计算方法，其特征在于，所述方法包括:在一个进程中用较少的特征点将相机的内部參数和外部參数完全标定完毕。2.本发明通过虚拟测量的方式将先验知识加入到标定框架内并用逐进标定的方式来解决对于测量维数等于或者小于标定维数的情况下很容易发生被标定參数间的耦合(coupling)与过拟合(over-fitting)的问题。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括: 使用通用型的广角摄像机数学模型，避免了对特定厂家特定批次的相机的特定数学模型的依赖，从而可以在编写程序代码时不需要为对特定厂家特定批次的相机的特定数学模型编制特定的标定程序。4.一种在线计算车体尺寸的方法，其特征在于，所述方法包括: 由于相机是装配在车体上的而且其装配位置是事先设计好的，则可根据4台相机在世界坐标系中的位置来确定车体的尺寸大小。5.此处假设左右相机装配于车体左右后视镜对称位置，前端相机装配于车体前端中间位置，后端相机装配于车体后端中间位置...
【专利技术属性】
技术研发人员：董延超，
申请(专利权)人：无锡维森智能传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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