一种标定板、车辆相机标定方法及相关装置与流程

1.本申请涉及相机标定技术领域，尤其涉及一种标定板、车辆相机标定方法及相关装置。


背景技术：

2.相机是自动驾驶车辆所用传感器中比较重要且常用的设备，在实际应用中，需要进行相机标定来获取准确的标定参数。目前，用于相机标定的标定板大多为圆阵列，其中，圆阵列的标定板图案为大小相同的圆形标定点，在相机标定过程中，圆形标定点投影到图像上会产生变形，以及距离相机较远的标定点投影到图像上的标定点较小，难以准确检测标定点的图像位置，导致标定结果精度不高。


技术实现要素：

3.本申请提供了一种标定板、车辆相机标定方法及相关装置，用于改善现有的标定板采用大小相同的圆形标定点的标定图案，导致的标定结果精度不高的技术问题。
4.有鉴于此，本申请第一方面提供了一种标定板，包括：
5.所述标定板上设置有标定图案；
6.所述标定图案为根据距离预置基准点远大近小的规则设置的椭圆形标定点。
7.可选的，所述椭圆形标定点不均匀分布在所述标定板上。
8.本申请第二方面提供了一种车辆相机标定方法，包括：
9.将车辆的待标定相机上的点作为预置基准点，根据所述预置基准点确定标定板位置，所述标定板为第一方面任一种所述的标定板；
10.通过所述待标定相机拍摄所述标定板位置处的所述标定板，得到标定板图像；
11.基于所述标定板图像计算所述待标定相机的标定参数。
12.可选的，所述基于所述标定板图像计算标定参数，包括：
13.在所述标定板图像中选取若干个圆形标定点作为目标标定点，并检测所述目标标定点在图像坐标系下的图像坐标；
14.计算所述目标标定点对应的所述椭圆形标定点在车辆坐标系下的世界坐标；
15.根据所述图像坐标和所述世界坐标计算所述待标定相机的标定参数。
16.可选的，所述在所述标定板图像中选取若干个圆形标定点作为目标标定点，包括：
17.在所述标定板图像中选取4个以上的圆形标定点作为目标标定点，其中，所述目标标定点中的任意3个所述圆形标定点不共线。
18.可选的，所述根据所述图像坐标和所述世界坐标计算所述待标定相机的标定参数，包括：
19.根据所述图像坐标和所述世界坐标计算单应矩阵；
20.根据所述单应矩阵确定所述待标定相机的标定参数，所述待标定相机的标定参数包括所述待标定相机的内部参数和外部参数。
21.本申请第三方面提供了一种车辆相机标定装置，包括：
22.确定单元，用于将车辆的待标定相机上的点作为预置基准点，根据所述预置基准点确定标定板位置，所述标定板为第一方面任一种所述的标定板；
23.拍摄单元，用于通过所述待标定相机拍摄所述标定板位置处的所述标定板，得到标定板图像；
24.计算单元，用于基于所述标定板图像计算所述待标定相机的标定参数。
25.可选的，计算单元具体包括：
26.检测子单元，用于在所述标定板图像中选取若干个圆形标定点作为目标标定点，并检测所述目标标定点在图像坐标系下的图像坐标；
27.第一计算子单元，用于计算所述目标标定点对应的所述椭圆形标定点在车辆坐标系下的世界坐标；
28.第二计算子单元，用于根据所述图像坐标和所述世界坐标计算所述待标定相机的标定参数。
29.本申请第四方面提供了一种车辆相机标定设备，所述设备包括处理器以及存储器；
30.所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
31.所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第二方面任一种所述的车辆相机标定方法。
32.本申请第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第二方面任一种所述的车辆相机标定方法。
33.从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
34.本申请提供了一种标定板，包括：标定板上设置有标定图案；标定图案为根据距离预置基准点远大近小的规则设置的椭圆形标定点。
35.本申请中，通过设置标定板中的标定图案为椭圆形标定点，使得椭圆形标定点投影到图像上趋近于圆形，避免标定点投影后变形的问题；通过根据距离预置基准点远大近小的规则设置椭圆形标定点，使得距离预置基准点较远的椭圆形标定点可以清晰地投影到图像上，进而提高标定精度，改善了现有的标定板采用大小相同的圆形标定点的标定图案，导致的标定结果精度不高的技术问题。
附图说明
36.为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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它的附图。
37.图1为本申请实施例提供的一种标定板的一个示意图；
38.图2为本申请实施例提供的一种车辆相机标定方法的一个流程示意图；
39.图3为本申请实施例提供的一种车辆相机标定装置的一个结构示意图。
具体实施方式
40.本申请提供了一种标定板、车辆相机标定方法及相关装置，用于改善现有的标定板采用大小相同的圆形标定点的标定图案，导致的标定结果精度不高的技术问题。
41.为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
42.请参考图1，本申请实施例提供的一种标定板，标定板上设置有标定图案；标定图案为根据距离预置基准点远大近小的规则设置的椭圆形标定点。
43.考虑到现有的相机标定方法中，通常采用均匀分布、大小一致的圆形标定点的标定板，而在相机标定过程中，标定板上的圆形标定点投影到标定板图像时会变形，得到椭圆形标定点。而在后续计算相机的标定参数时，需要检测标定图像中椭圆形标定点的中心点坐标，通过现有的图像处理软件难以准确地检测椭圆形标定点的中心点坐标，容易出现偏差，影响标定参数的计算精度。为了改善该问题，本申请实施例将标定板中的标定点设置为椭圆形标定点，使得椭圆形标定点投影到标定板图像上时趋近于圆形。相比于检测椭圆形标定点的中心点坐标，检测圆形标定点的中心点坐标更方便、检测结果也更准确，不容易检测出错，从而保证标定参数的准确性。
44.进一步，由于现有的标定板中的标定点大小一致，使得距离相机较远的标定点投影到图像上的标定点较小，在光照不均匀的情况下，难以准确检测标定点的图像位置，进而影响标定精度。为了改善该问题，本申请实施例预设一个基准点作为预置基准点，根据距离预置基准点远大近小的规则设置椭圆形标定点，即距离该预置基准点越远，椭圆形标定点越大，使得距离预置基准点较远的椭圆形标定点可以清晰地投影到图像上，进而提高标定精度。标定板中的椭圆形标定点的具体尺寸可以根据实际情况进行选择，在此不做具体限定。其中，在实际应用过程中，可以根据待标定相机所在位置来设置预置基准点，然后根据该预置基准点来设置标定板的位置。
45.作为进一步地改进，本申请实施例中的椭圆形标定点不均匀分布在标定板上。因为标定点的检测精度会影响标定参数的准确性，适当密集的标定点可以降低个别标定点带来的误差，但标定板上的标定点都过于密集，会导致计算量增加，进而影响相机的标定速度。因此，本申请实施例在待标定相机的重点关注区域设置相对密集的椭圆形标定点，在待标定相机的非重点关注区域设置相对稀疏的椭圆形标定点，重点关注区域中的椭圆形标定点的数量可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。其中，待标定相机的重点关注区域与待标定相机的可视范围相关，具体根据实际情况确定。
46.本申请实施例中，通过设置标定板中的标定图案为椭圆形标定点，使得椭圆形标定点投影到图像上趋近于圆形，避免标定点投影后变形的问题；通过根据距离预置基准点远大近小的规则设置椭圆形标定点，使得距离预置基准点较远的椭圆形标定点可以清晰地投影到图像上，进而提高标定精度，改善了现有的标定板采用大小相同的圆形标定点的标定图案，导致的标定结果精度不高的技术问题。
47.进一步，本申请实施例在待标定相机的重点关注区域设置适当密集的标定点，在待标定相机的非重点关注区域设置相对稀疏的标定点，以在不影响相机标定速度的情况
下，降低个别标定点带来的误差，进而保证标定结果的准确性。
48.以上为本申请提供的一种标定板的一个实施例，以下为本申请提供的一种车辆相机标定方法的一个实施例。
49.为了便于理解，请参阅图2，本申请提供的一种通过上述实施例中的标定板来实现车辆相机标定方法的一个实施例，包括：
50.步骤101、将车辆的待标定相机上的点作为预置基准点，根据预置基准点确定标定板位置。
51.当需要对某待标定相机进行标定时，可以将该待标定相机上的点作为预置基准点，具体可以将该待标定相机的任意一点(中心点或角点等)作为预置基准点，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。
52.确定预置基准点后，可以根据该预置基准点来确定标定板位置，使得标定板中的椭圆形标定点根据距离该预置基准点远大近小的规则进行分布，以及待标定相机可以拍摄到该标定板。
53.在本申请实施例中，车辆的待标定相机可以为环视相机或前视相机，当待标定相机为环视相机时，通常将标定板设置于地面处，当待标定相机为前视相机时，将标定板设置于车辆前方。
54.步骤102、通过待标定相机拍摄标定板位置处的标定板，得到标定板图像。
55.在本申请实施例中，由于标定板中的标定点为椭圆形标定点，椭圆形标定点投影到标定板图像时，得到的标定点为圆形标定点。
56.步骤103、基于标定板图像计算待标定相机的标定参数。
57.在拍摄得到标定板图像后，通过该标定板图像可以计算待标定相机的标定参数。其中，基于标定板图像计算待标定相机的标定参数的具体步骤为：
58.s1、在标定板图像中选取若干个圆形标定点作为目标标定点，并检测目标标定点在图像坐标系下的图像坐标。
59.在本申请实施例中，在得到标定板图像后，可以在标定板图像中选取若干个圆形标定点作为目标标定点。在真实的应用场景中，计算的标定点对中均会包含噪声，例如标定点的位置偏差几个像素，如果每次选取少于4个圆形标定点来进行相机标定，容易出误差。因此，为保证标定结果的准确性，本申请实施例优选选取4个以上的圆形标定点作为目标标定点，并且目标标定点中的任意3个圆形标定点不共线。
60.进一步，对于待标定相机的重点关注区域，该重点关注区域内的圆形标定点分布比较密集，为了计算得到精确的标定参数，可以每次选择4个以上的圆形标定点作为目标标定点来逐步进行相机标定，优选采用4个圆形标定点作为目标标定点来逐步进行相机标定，并且目标标定点中的任意3个圆形标定点不共线。
61.进一步，对于待标定相机的非重点关注区域，由于该非重点关注区域内的圆形标定点分布比较稀疏，为了保证该非重点关注区域的标定参数的准确性，可以将该非重点关注区域内的所有圆形标定点作为目标标定点进行相机标定。
62.在确定目标标定点后，可以通过图像处理软件(如opencv)检测目标标定点的中心点在图像坐标系下的图像坐标。
63.s2、计算目标标定点对应的椭圆形标定点在车辆坐标系下的世界坐标。
64.确定目标标定点后，可以确定目标标定点对应的标定板中的椭圆形标定点的位置，即可以确定该椭圆形标定点的中心点在标定板坐标系下的物理位置。根据标定板和车辆的相对位置关系，可以将目标标定点对应的椭圆形标定点在标定板坐标系下的物理坐标转换到车辆坐标系下的世界坐标，即可以得到目标标定点对应的椭圆形标定点的中心点在车辆坐标系下的世界坐标。
65.s3、根据图像坐标和世界坐标计算待标定相机的标定参数。
66.在确定目标标定点的图像坐标和世界坐标后，可以根据图像坐标和世界坐标计算单应矩阵；根据单应矩阵确定待标定相机的标定参数，待标定相机的标定参数包括待标定相机的内部参数和外部参数。其中，单应矩阵的具体计算过程属于现有技术，在此不再对其进行赘述。在计算得到单应矩阵后，可以对其进行优化求解，得到待标定相机的标定参数。
67.需要说明的是，在拍摄得到标定板图像后，除了可以通过本申请实施例给出的上述方法计算标定参数外，还可以通过其他方法计算标定参数，例如两步法、dlt(direct linear transform，直接线性变换)方法等，两步法、dlt方法属于现有技术，在此不再一一举例说明。
68.本申请实施例中，基于车辆的待标定相机确定预置基准点，进而设置标定板位置，并且标定板上的椭圆形标定点根据距离预置基准点远大近小的规则分布，使得距离预置基准点较远的椭圆形标定点可以清晰地投影到标定板图像上，进而提高标定精度；由于标定板中的标定图案为椭圆形标定点，使得拍摄得到的标定板图像中的标定点为圆形标定点，避免标定点投影后变形的问题，改善了现有的标定板采用大小相同的圆形标定点的标定图案，导致的标定结果精度不高的技术问题。
69.以上为本申请提供的一种车辆相机标定方法的一个实施例，以下为本申请提供的一种车辆标定装置的一个实施例。
70.请参考图3，本申请实施例提供的一种车辆相机标定装置，包括：
71.确定单元201，用于将车辆的待标定相机上的点作为预置基准点，根据预置基准点确定标定板位置，该标定板为前述实施例中的标定板；
72.拍摄单元202，用于通过待标定相机拍摄标定板位置处的标定板，得到标定板图像；
73.计算单元203，用于基于标定板图像计算待标定相机的标定参数。
74.作为进一步地改进，计算单元203具体包括：
75.检测子单元，用于在标定板图像中选取若干个圆形标定点作为目标标定点，并检测目标标定点在图像坐标系下的图像坐标；
76.第一计算子单元，用于计算目标标定点对应的椭圆形标定点在车辆坐标系下的世界坐标；
77.第二计算子单元，用于根据图像坐标和世界坐标计算待标定相机的标定参数。
78.作为进一步地改进，检测子单元具体用于：
79.在标定板图像中选取4个以上的圆形标定点作为目标标定点，其中，目标标定点中的任意3个圆形标定点不共线；
80.检测目标标定点在图像坐标系下的图像坐标。
81.作为进一步地改进，第二计算子单元具体用于：
82.根据图像坐标和世界坐标计算单应矩阵；
83.根据单应矩阵确定待标定相机的标定参数，待标定相机的标定参数包括待标定相机的内部参数和外部参数。
84.本申请实施例中，车辆相机标定装置基于车辆的待标定相机确定预置基准点，进而设置标定板位置，并且标定板上的椭圆形标定点根据距离预置基准点远大近小的规则分布，使得距离预置基准点较远的椭圆形标定点可以清晰地投影到标定板图像上，进而提高标定精度；由于标定板中的标定图案为椭圆形标定点，使得拍摄得到的标定板图像中的标定点为圆形标定点，避免标定点投影后变形的问题，改善了现有的标定板采用大小相同的圆形标定点的标定图案，导致的标定结果精度不高的技术问题。
85.本申请实施例还提供了一种车辆相机标定设备，设备包括处理器以及存储器：
86.存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
87.处理器用于根据程序代码中的指令执行前述方法实施例中的车辆相机标定方法。
88.本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行前述方法实施例中的车辆相机标定方法。
89.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
90.在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
91.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
92.另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
93.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read
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only memory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
94.以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前
述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。