一种车道偏移系统产线标定板的校验方法及系统与流程

本发明涉及车道偏移标定系统领域，具体涉及一种车道偏移系统产线标定板的校验方法及系统。

背景技术：

目前，产线标定板可以在汽车出厂时对其车道偏移标定系统的摄像头进行标定。但是产线标定板的本身的安装位置信息(如安装的俯仰角α、横摆角β和侧倾角γ，产线标定板中心点的高度，产线标定板与前轮轴线的距离等)的精度也与标定结果的精度紧密相关；

但是，在现有技术中，对产线标定板的校验，只能通过量尺等测量工具对产线标定板表面的集合尺寸进行测量，而对于产线标定板安装的俯仰角α、横摆角β和侧倾角γ等信息，只能通过气泡水平仪粗略的判断。在现有这种方法中，必须对每一个测量的参数进行多次测量，然后求取标准差来判断是否达到需要的精度要求。由于测量误差的存在，每一次的测量的结果不能够保证相同，同时测量工具的精度也达不到精确的显示，这样就会导致标定的结果不准确，同时测量效率比较低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种车道偏移系统产线标定板的校验方法及系统，可以自动获得产线标定板的安装信息，从而对产线标定板进行校验，测量效率高且精度高。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的一方面提供一种车道偏移系统产线标定板的校验方法，包括如下步骤：

通过单目摄像机测量系统对设置于产线标定板表面上的标准标定图样进行拍摄，所述标准标定图样上设置有多个特征点；

根据所述拍摄到的图像对所述单目摄像机测量系统的摄像头进行标定，获得所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数；

根据所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数，获得所述标准标定图样中特征点之间的实际尺寸信息；

采用双目摄像机测量系统，对所述标准标定图样进行拍摄，获得两幅标准标定图样的图像，根据所述标准标定图样上各特征点到所述双目摄像机测量系统的两个摄像头之间的距离，以及特征点之间的实际尺寸信息，获得产线标定板的安装信息，所述安装信息至少包括所述产线标定板的俯仰角、横摆角、侧倾角；

根据所述获得的产线标定板的安装信息对所述产线标定板进行校验。

其中，所述根据所述拍摄到的图像对所述单目摄像机测量系统的摄像头进行标定，获得所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数的步骤包括：

根据标准标定图样的世界坐标、所拍摄到的图像的像素坐标以及所述单目摄像机测量系统的摄像头坐标之间的转换关系，利用下述公式获得所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数：

其中，s表示任意数，表示所拍摄到的图像的像素二维坐标，A为摄像头内部参数矩阵，[R,t]为摄像头外部参数矩阵，其中R为旋转矩阵，t平移矩阵，为标准标定图样的世界坐标。

其中，所述根据所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数，获得所述标准标定图样中特征点之间的实际尺寸信息的步骤包括：

根据产线标定板的实际尺寸与其图样中像素尺寸的对应关系，以及至少两个特征点在所述图样中的像素尺寸的大小，获得所述至少两个特征点之间的实际距离。

其中，采用双目摄像机测量系统，对所述标准标定图样进行拍摄，获得两幅标准标定图样的图像，根据所述标准标定图样上各特征点到所述双目摄像机测量系统的两个摄像头之间的距离，获得产线标定板的安装信息的步骤中，包括下述步骤：

选取标准标定图样在特定方向的两个点作为第一特征点和第二特征点；

通过下述公式分别计算第一特征点距离双目摄像机测量系统的第一距离d₁以及第二特征点距离双目摄像机测量系统的第二距离d₂：

其中，|P₁₁-P₁₂|为第一特征点在双目摄像机测量系统的两个摄像头光路成像中的位置差，|P₂₁-P₂₂|为第二特征点在双目摄像机测量系统的两个摄像头光路成像中的位置差；B为双目摄像机测量系统的两个摄像头焦点O₁和O₂之间的距离基线距,f为双目摄像机测量系统的每一摄像头的焦距；

根据上述第一距离d₁、第二距离d₂以及第一特征点与第二特征点之间的距离，计算产线标定板的俯仰角、横摆角以及侧倾角。

其中，根据所述获得的产线标定板的安装信息对所述产线标定板进行校验的步骤具体包括：

将经计算获得的产线标定板的安装信息与预设的安装阈值进行比较，判断当前的产线标定板是否处于正确的安装范围内；

如果判断到当前的产线标定板未处于正确的安装范围内，则调整所述产线标定板，并再次获得最新的安装信息，直到产线标定板处于正确的安装范围内。

相应地，本发明实施例还提供一种车道偏移系统产线标定板的校验系统，包括：

单摄像头拍摄单元，用于通过单目摄像机测量系统对设置于产线标定板表面上的标准标定图样进行拍摄，所述标准标定图样上设置有多个特征点；

摄像头标定单元，用于根据所述拍摄到的图像对所述单目摄像机测量系统的摄像头进行标定，获得所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数；

尺寸信息计算单元，用于根据所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数，获得所述标准标定图样中特征点之间的尺寸信息；

双摄像头拍摄单元，用于采用双目摄像机测量系统，对所述标准标定图样进行拍摄，获得两幅标准标定图样的图像；

安装信息计算单元，用于根据所述标准标定图样上各特征点到所述双目摄像机测量系统的两个摄像头之间的距离，以及特征点之间的实际尺寸信息，获得产线标定板的安装信息，所述安装信息至少包括所述产线标定板的俯仰角、横摆角、侧倾角；

校验处理单元，用于根据安装信息计算单元计算获得的产线标定板的安装信息，对产线标定板进行校验。

其中，所述摄像头标定单元具体通过下述方式获得所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数：

利用标准标定图样的世界坐标、所拍摄到的图像的像素坐标以及所述单目摄像机测量系统的摄像头坐标之间的转换关系，利用下述公式获得所述摄像头的内部参数和外部参数：

其中，s表示任意数，表示所拍摄到的图像的像素二维坐标，A为摄像头内部参数矩阵，[R,t]为摄像头外部参数矩阵，其中R为旋转矩阵，t平移矩阵，为标准标定图样的世界坐标。

其中，所述尺寸信息计算单元具体地根据产线标定板的实际尺寸与其图样中像素尺寸的对应关系，以及至少两个特征点在所述图样中的像素尺寸的大小，获得其中，所述安装信息计算单元包括：

特征点选取单元，用于选取标准标定图样在特定方向的两个点作为第一特征点和第二特征点；

距离计算单元，用于通过下述公式分别计算第一特征点距离双目摄像机测量系统的第一距离d₁以及第二特征点距离双目摄像机测量系统的第二距离d₂：

其中，|P₁₁-P₁₂|为第一特征点在双目摄像机测量系统的两个摄像头光路成像中的位置差，|P₂₁-P₂₂|为第二特征点在双目摄像机测量系统的两个摄像头光路成像中的位置差；B为双目摄像机测量系统的两个摄像头焦点O₁和O₂之间的距离基线距,f为双目摄像机测量系统的每一摄像头的焦距；

安装信息计算单元，用于根据上述第一距离d₁、第二距离d₂以及第一特征点与其中，所述校验处理单元进一步包括：

比较判断单元，用于将经计算获得的产线标定板的安装信息与预设的安装阈值进行比较，判断当前的产线标定板是否处于正确的安装范围内；

校验单元，用于在判断到当前的产线标定板未处于正确的安装范围内，则调整所述产线标定板的位置。

实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

本发明实施例中，使用单目摄像机测量系统来测量产线标定板表面尺寸信息，从而通过双目摄像机测量系统自动测量产线标定板的安装信息(如俯仰角、横摆角、侧倾角以及高度信息等)，利用这些安装信息可以对产线标定板进行校验；

本发明实施例可以实现对产线标定板的安装信息进行自动测量，代替了传统的人工测量方法，节省了时间，提高了对产线标定板校验的效率，同时测量的精度进一步提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。

图1是本发明提供的一种车道偏移系统产线标定板的校验方法的主流程示意图；

图2是图1中步骤S13的一个实施例的更详细的流程示意图；

图3是本发明提供的一种车道偏移系统产线标定板的校验系统的结构示意图；

图4是图3中安装信息计算单元的结构示意图；

图5是图3中校验处理单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，是本发明提供的一种车道偏移系统产线标定板的校验方法的一个实施例的主流程示意图，同时请一并结合图2所示，在该实施例中，该方法包括如下步骤：

步骤S10，通过单目摄像机测量系统对设置于产线标定板表面上的标准标定图样进行拍摄，所述标准标定图样上设置有多个特征点，其中产线标定板为在汽车生产线上用于对汽车的车道偏移系统中的摄像头进行标定的装置，其可以移动；标准标定图样是用于标定的图样，例如可以是诸如黑白棋盘格图样，其中特征点可以是黑白块之间的交点；

步骤S11，根据所述拍摄到的图像对所述摄像头进行标定，获得所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数；具体地，根据标准标定图样的世界坐标、所拍摄到的图像的像素坐标以及单目摄像机测量系统的摄像头坐标之间的转换关系，利用下述公式获得所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数：

其中，s表示任意数，表示所拍摄到的图像的像素二维坐标，A为单目摄像机测量系统的摄像头内部参数矩阵，[R,t]为单目摄像机测量系统的摄像头外部参数矩阵，其中R为旋转矩阵，t平移矩阵，为标准标定图样的世界坐标。

步骤S12，根据所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数，获得所述标准标定图样中特征点之间的实际尺寸信息；具体地：根据产线标定板的实际尺寸与其图样中像素尺寸的对应关系，以及至少两个特征点在所述图样中的像素尺寸的大小，获得所述至少两个特征点之间的实际距离。

例如，在一个实施例中，通过对应关系可以得到图像中每个像素的像素尺寸为l_piexl,而某两个特征点之间的像元尺寸(即图像上的像素的数量)为μ，故在标准标定图样中该两个特征点之间的实际距离l＝l_piexl*μ。

步骤S13，采用双目摄像机测量系统，对所述标准标定图样进行拍摄，获得两幅标准标定图样的图像，根据所述标准标定图样上各特征点到双目摄像机测量系统的两个摄像头之间的距离，以及特征点之间的实际尺寸信息，获得产线标定板的安装信息，所述安装信息至少包括所述产线标定板的俯仰角、横摆角、侧倾角；具体地，该步骤包括：

步骤S130，选取标准标定图样在特定方向的两个点作为第一特征点和第二特征点，例如，需要计算横摆角时，可以选择标准标定图样(如黑白棋盘格)在水平方向的两个点作为第一特征点和第二特征点；而在计算俯仰角时，可以选择标准标定图样(如黑白棋盘格)在竖直方向的两个点作为第一特征点和第二特征点；

步骤S131，通过下述公式分别计算第一特征点距离双目摄像机测量系统的第一距离d₁以及第二特征点距离双目摄像机测量系统的第二距离d₂：

其中，|P₁₁-P₁₂|为第一特征点在双目摄像机测量系统的左右两个摄像头光路成像中的位置差，|P₂₁-P₂₂|为第二特征点在双目摄像机测量系统的左右两个摄像头光路成像中的位置差；B为双目摄像机测量系统的的两个摄像头焦点O₁和O₂之间的距离基线距,f为双目摄像机测量系统的每一摄像头的焦距；

步骤S132，根据上述第一距离d₁、第二距离d₂以及第一特征点与第二特征点之间的距离，计算产线标定板的俯仰角、横摆角以及侧倾角。

例如，可以通过下述公式来计算横摆角β：

其中，l为第一特征点与第二特征点之间的距离，可以通过单目摄像机测量系统在前述步骤S12中获得；可以理解的是，当d₁＝d₂时，则横摆角为0°。

例如，可以通过下述公式来计算俯仰角α：

可以理解的，根据类似的原理也可以计算产线标定板的侧倾角γ,以及其他位置信息(如产线标定板的中心位置)等。

步骤S14，根据所述获得的产线标定板的安装信息对所述产线标定板进行校验；该步骤具体包括：

将经计算获得的产线标定板的安装信息与预设的安装阈值进行比较，判断当前的产线标定板是否处于正确的安装范围内，其中，安装阈值需要预先通过实验确定，例如对应不同的产线标定板具有不同的安装阈值；

如果判断到当前的产线标定板未处于正确的安装范围内，则调整所述产线标定板，并再次获得最新的安装信息，直到产线标定板处于正确的安装范围内。

可以理解的是，在本发明实施例中，根据单目摄像机测量系统的针孔摄像头模型，计算出单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数与外部参数矩阵，使用单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数可以确定单目摄像机测量系统的摄像头坐标系与图像坐标系之间的矩阵对应关系，从而得到图像上的距离值与实际距离值之间的对应关系，最终得到产线标定板表面的尺寸信息。

双目摄像机测量系统通过左右两个摄像头拍摄同一产线标定板两幅不同的图像，根据同一特征点在不同图像上的位置关系|P₁-P₂|，以及双目摄像机测量系统的摄像头焦距以及两个摄像头光轴之间的距离可以得到该特征点距离单目摄像机测量系统的距离。使用不同特征点的距离以及产线标定板表面尺寸的实际距离即可以获得产线标定板的俯仰角、横摆角、侧倾角以及安装高度等信息。

其中，在实际应用中，所述单目摄像机测量系统以及双目摄像机测量系统可以集成在一个装置中，例如在实际应用中可以只采用一个双目摄像机测量系统，当只使用双目摄像机测量系统其中一个摄像头时，此时双目摄像机测量系统即实现了单目摄像机测量系统的功能。

相应地，如图3所示，示出了本发明提供的一种车道偏移系统产线标定板的校验系统的一个实施例的结构示意图，一并结合图4至图5所示，在该实施例中，该系统1包括：

单摄像头拍摄单元10，用于通过单目摄像机测量系统对设置于产线标定板表面上的标准标定图样进行拍摄，所述标准标定图样上设置有多个特征点；

摄像头标定单元11，用于根据所述拍摄到的图像对所述单目摄像机测量系统的摄像头进行标定，获得所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数；

尺寸信息计算单元12，用于根据所述单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数，获得所述标准标定图样中特征点之间的尺寸信息；

双摄像头拍摄单元13，用于采用双目摄像机测量系统，对所述标准标定图样进行拍摄，获得两幅标准标定图样的图像；

安装信息计算单元14，用于根据所述标准标定图样上各特征点到双目摄像机测量系统的两个摄像头之间的距离，以及通过尺寸信息计算单元12得出的特征点之间的实际尺寸信息，获得产线标定板的安装信息，所述安装信息至少包括所述产线标定板的俯仰角、横摆角、侧倾角；

校验处理单元，用于根据安装信息计算单元计算获得的产线标定板的安装信息，对产线标定板进行校验。

其中，所述摄像头标定单元11具体通过下述方式获得单目摄像机测量系统的摄像头的内部参数和外部参数：

利用标准标定图样的世界坐标、所拍摄到的图像的像素坐标以及单目摄像机测量系统的摄像头坐标之间的转换关系，利用下述公式获得所述摄像头的内部参数和外部参数：

其中，s表示任意数，表示所拍摄到的图像的像素二维坐标，A为单目摄像机测量系统的摄像头内部参数矩阵，[R,t]为单目摄像机测量系统的摄像头外部参数矩阵，其中R为旋转矩阵，t平移矩阵，为标准标定图样的世界坐标。

其中，所述尺寸信息计算单元12具体地根据产线标定板的实际尺寸与其图样中像素尺寸的对应关系，以及至少两个特征点在所述图样中的像素尺寸的大小，获得所述至少两个特征点之间的实际距离。

其中，所述安装信息计算单元14包括：

特征点选取单元140，用于选取标准标定图样在特定方向的两个点作为第一特征点和第二特征点；

距离计算单元141，用于通过下述公式分别计算第一特征点距离双目摄像机测量系统的第一距离d₁以及第二特征点距离双目摄像机测量系统的第二距离d₂：

其中，|P₁₁-P₁₂|为第一特征点在双目摄像机测量系统的左右两个摄像头光路成像中的位置差，|P₂₁-P₂₂|为第二特征点在双目摄像机测量系统的左右两个摄像头光路成像中的位置差；B为双目摄像机测量系统的两个摄像头焦点O₁和O₂之间的距离基线距,f为双目摄像机测量系统的每一摄像头的焦距；

安装信息计算单元142，用于根据上述第一距离d₁、第二距离d₂以及第一特征点与第二特征点之间的距离，计算产线标定板的俯仰角、横摆角以及侧倾角。

其中，所述校验处理单元15进一步包括：

比较判断单元150，用于将经计算获得的产线标定板的安装信息与预设的安装阈值进行比较，判断当前的产线标定板是否处于正确的安装范围内；

校验单元151，用于在判断到当前的产线标定板未处于正确的安装范围内，则调整所述产线标定板的位置。

更多的细节，可以参考前述对图1及图2的描述。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例中，使用单目摄像机来测量产线标定板表面尺寸信息，从而通过双目摄像机测量系统自动测量产线标定板安装的俯仰角、横摆角、侧倾角以及高度等信息，利用这些信息可以对产线标定板进行校验；

本发明实施例可以实现对产线标定板的安装信息自动测量，代替了传统的使用量尺等测量工具的人工测量方法，节省了时间，提高了实现产线标定板校验的效率，同时测量的精度进一步提高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。