车载环视系统摄像头内外参数一次性标定的方法与流程

本发明涉及车载摄像头的图像识别和处理方法，具体涉及一种车载环视系统摄像头内外参数标定的方法。

背景技术：

车载环视系统是由装配在车体上前后左右的多台广角摄像机构成， 每台摄像机覆盖一定区间， 图像经过视点变换生成俯视图， 并进行拼接得到车载环视俯瞰图。 为了使上述装配在车体上的多台广角摄像机所摄取的图像经过视点变换能够生成没有畸变的无缝拼接的合成俯瞰环视图， 上述装配在车体上的广角摄像机的内部参数与外部参数必须被精确标定。摄像机的内部参数是否精确直接影响合成图的畸变校正效果。摄像机的外部参数是否精确会影响合成图中各个相机图像连接处是否错位，也会影响最终合成图中俯瞰环视图与车体的相对位置关系是否正确。如何设计能够一种校正效率高、 易操作的标定方法， 成为了车载环视系统研究的重要方向。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种处理过程简单、处理精度高、设备成本和生产成本低、适合流水线作业的车载环视系统摄像头内参数和外参数标定的方法。

本发明的车载环视系统摄像头内外参数标定的方法包括以下步骤：

a.将环视系统硬件装配完成后的车辆停在网格矫正图中间所需的位置，所述网格矫正图为单元尺寸、纵向和横向的单元数已知的标准图；

b.获取系统所有摄像头拍摄的图像，所述摄像头包括位于车辆前后和两侧的至少四个，并且每个摄像头的图像至少包括网格矫正图中四个角中的一个；

c.对摄像头获取的矫正图进行网格识别，采用已知的数学方法对网线进行曲线拟合，计算出网格的节点坐标；

d.对上述拟合后的曲线和节点的参数，以标准矫正图上对应网线已知XY坐标为目标值进行影射，得到标准矫正图网线各点在摄像头图像对应像素的XY坐标；

e.用步骤d所得到的数据，以显示像素为单位，逐行或者逐列进行曲线拟合和坐标点影射，形成俯视图的每个像素所对应的摄像头图像像素位置的影射表，完成标定；

f.以各图的顶点为参考点，根据其摄像头的位置，转换图像坐标到显示坐标，重合部分进行拼后，得到最终的俯视图；

g.根据拼合后图像的内框计算出车体的外沿尺寸和形状；

h.根据拼合后图像的坐标点计算出相对距离，用于加注警示线；

i.后视影像共用车尾图像, 通过坐标关联从俯视图像的数据计算倒车距离。

本发明把摄像头的畸变（内参数），视角形变（外参数），和空间视角变换作为一个混合的形变和变换，用一个已知单元格尺寸和数量的标准网格标定图进行一次性矫正和影射，直接得到以网格标定图为标准的俯视图。克服了现有矫正算法的局限，具有以下优点：

1、省略了摄像头内参数标定，从而有：节省了摄像头内参数标定工序和内参数标定设备，节约了生产和设备成本；系统装配前不需要预设摄像头位置和车辆尺寸参数，方便多型号，大容量的车辆流水线装配；系统装配中不需要对摄像头和显示控制单元的配对，避免了因配对错误导致的返工，降低了人力和时间成本；摄像头互换性好，方便维修；

2、采用标准网格标定图，用网格线曲线拟合的方法进行标定，从而有：标定信息量大，摄像头获取图像的局部缺损对最终标定精度不敏感；具有尺寸标准的标定，根据标定后图像的坐标点可以方便精确的计算出相对距离，从而能得到尺寸精确度很高的警示线，尺寸的精密度可以达到CCD一个像素所表征的图像尺寸；如果后视影像（倒车影像）共用车尾图像，无论是否对后视影像进行进一步的畸变矫正，倒车距离可以通过坐标关联从俯视图像的数据中精确计算出；标定所需要的时间为获取标定图像的时间，标定运算可以离线进行，适合快速的流水线作业；对在使用过程中由于车辆轻微擦碰等导致的摄像头位移，只需要判别相邻图像重叠区随机得到的标志物体信息，对标定数据进行简单的线性变换进行实时矫正，不需要专门的标定标志物体或者图像。

附图说明

图1是本发明实施例步骤a中车辆停在网格矫正图中间的示意图；

图2是本发明实施例步骤b中左摄像头获取的典型图像；

图3是本发明实施例步骤b中尾摄像头获取的典型图像；

图4是本发明实施例步骤c对左摄像头获取的典型图像处理后的结果图像；

图5是本发明实施例步骤c对尾摄像头获取的典型图像处理后的结果图像；

图6是本发明实施例步骤e对图4处理后的结果图像；

图7是本发明实施例步骤e对图5处理后的结果图像；

图8是本发明实施例步骤f获得的最终俯视图。

具体实施方式

本发明实施例是对四摄像头配置的环视系统进行内外参数标定，其步骤如下：

a.环视系统硬件装配完成后的车辆停在网格矫正图中间所需的位置，如图1所示。网格矫正图为统一的标准图，其的单元尺寸，纵向和横向的单元数已知。

b.获取系统所有摄像头拍摄的图像，实际实施例对摄像头的数量没有限制，只要每个摄像头的图像至少包括网格矫正图中四个角中的一个。本实施例环视系统采用的是四摄像头配置，图2和图3分别是四摄像头配置中左摄像头和尾摄像头获取的典型图像。

c.对摄像头获取的矫正图进行网格识别，对网线进行曲线拟合，计算出网格的节点坐标。图4和图5显示的是图2和图3经过上述处理后的结果。

d.对各图用其各拟合后的曲线参数和节点参数，以标准矫正图上对应网线已知XY坐标为目标值进行影射，得到标准矫正图网线各点在摄像头图像对应像素的XY坐标。

e.用步骤四所得到的数据，以显示像素为单位，逐行或者逐列进行曲线拟合和坐标点影射，形成俯视图的每个像素所对应的摄像头图像像素位置的影射表，完成标定。图6和图7分别是图4和图5的处理结果。

f.以各图的顶点为参考点，根据其摄像头的位置，转换图像坐标到显示坐标，重合部分进行拼后，得到最终的俯视图。图8显示的是未经亮度矫正的4幅图经过坐标转换和拼合的结果。

g.根据拼合后图像的内框可以计算出车体的外沿尺寸和形状。

h.根据拼合后图像的坐标点可以方便精确的计算出相对距离，用于加注警示线。

i.后视影像（倒车影像）可以共用车尾图像。无论是否对后视影像进行进一步的畸变矫正，倒车距离可以通过坐标关联从俯视图像的数据中精确计算出。