相机内参自动标定装置及车载相机系统的制作方法

1.本技术涉及相机标定技术领域，特别是一种相机内参自动标定装置及车载相机系统。


背景技术：

2.在传统的相机内参标定过程中，在车内固定连接的相机无法移动的情况下，往往通过人工手动控制标定板实现内部参数的确定。其中，通过手动控制标定板在三个方向上旋转，同时逐次变换标定板在相机视场中的位置，实现标定照片采集。在该过程中，往往存在因为手动控制的手臂抖动导致采集照片模糊，影响角点提取精度；通过手动控制标定板旋转，操作过程的可控性差，往往受到操作人员的主观因素的影响，进而降低测量的准确性；另外在手动控制标定板，确定标定板的位置时，因为标定板高度的不确定性，操作人员需要借助不同高度脚垫物实现标定板位置的确定，导致相机采集效率低下，并且存在高度及角度上视角覆盖不全，高度及角度调整不灵活，影响相机照片的采集。


技术实现要素：

3.针对现有技术中，相机内参标定过程中，在高度及角度上视角覆盖不全，高度及角度调整不灵活，导致标定过程复杂，相机照片采集效率低的问题，本技术提出一种相机内参自动标定装置及车载相机系统。
4.在本技术的一个技术方案中，提供出一种相机内参自动标定装置，包括：底座、支架、高度调节装置、角度调节装置、转动盘以及标定板，支架包括第一支架、第二支架以及第三支架，角度调节装置包括第一角度调节装置、第二角度调节装置以及第三角度调节装置，其中，
5.底座与第一支架固定连接，高度调节装置外套在第一支架上，根据高度设置，沿着第一支架进行上下滑动；第一角度调节装置连接在高度调节装置顶端，控制标定板进行第一维度角度变换；第二支架的一端固定连接第一角度调节装置，第二角度调节装置与第二支架的另一端固定连接，第二角度调节装置控制标定板进行第二维度角度变换；第三支架的一端连接第二角度调节装置，第三角度调节装置固定连接第三支架的另一端，第三角度调节装置控制标定板的第三维度角度变换；转动盘与第三角度调节装置连接，标定板与转动盘固定连接。
6.在本技术的另一技术方案中，提供出一种车载相机系统，包括：车载相机及相机内参自动标定装置，其中，车载相机采集外部道路信息；相机内参自动标定装置对车载相机的内参进行标定。
7.本技术的有益效果是：通过相机内参自动标定装置中的角度调节装置、高度调节装置实现高度及角度的灵活调整，提高采集效率，通过多个角度调节装置的设置，实现固定角度下多视角的标定照片采集，配合高度调节，实现相机视场的全覆盖。
附图说明
8.为了更清楚地说明本技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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。
9.图1是本技术相机内参自动标定装置的一个具体实施方式的结构示意图；
10.图2是本技术相机内参自动标定装置中三个角度调节装置的角度调节位置示意图；
11.图3是本技术机内参自动标定装置中放大的角度调节装置部分的连接示意图；
12.图4是本技术车载相机系统的一个具体实施方式的示意图。
13.附图标记说明：1：底座；2：第一支架；3：高度调节装置；4：第一角度调节装置；5：第二支架；6：第二角度调节装置；7：第三支架；8：第三角度调节装置；9：转动盘；10：标定板；a1：第一维度角度变换所在平面；a2：第二维度角度变换所在平面；a3：第三维度角度变换所在平面。
14.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
15.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
16.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的产品或设备不必限于清楚地列出的哪些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
17.在传统的相机内参标定过程中，在车内固定连接的相机无法移动的情况下，往往通过人工手动控制标定板实现内部参数的确定。其中，通过手动控制标定板在三个方向上旋转，同时逐次变换标定板在相机视场中的位置，实现标定照片采集。在该过程中，往往存在因为手动控制的手臂抖动导致采集照片模糊，影响角点提取精度；通过手动控制标定板旋转，操作过程的可控性差，往往受到操作人员的主观因素的影响，进而降低测量的准确性；另外在手动控制标定板，确定标定板的位置时，因为标定板高度的不确定性，操作人员需要借助不同高度脚垫物实现标定板位置的确定，导致相机采集效率低下，并且存在高度及角度上视角覆盖不全，高度及角度调整不灵活，影响相机照片的采集。
18.因此，为了提高相机内参标定时的准确度，避免人工手动操作的主观性影响，实现
高度及角度的灵活调整，提高采集效率，通过多个角度调节装置的设置，实现固定角度下多视角的标定照片采集，配合高度调节，实现相机视场的全覆盖。本技术提出一种相机内参自动标定装置。
19.图1示出了本技术相机内参自动标定装置的一个具体实施方式的结构示意图。
20.由图1所示，本技术的相机内参自动标定装置包括：底座、支架、高度调节装置、角度调节装置、转动盘以及标定板，支架包括第一支架、第二支架以及第三支架，角度调节装置包括第一角度调节装置、第二角度调节装置以及第三角度调节装置，其中，底座与第一支架固定连接，高度调节装置外套在第一支架上，根据高度设置，沿着第一支架进行上下滑动；第一角度调节装置连接在高度调节装置顶端，控制标定板进行第一维度角度变换；第二支架的一端固定连接第一角度调节装置，第二角度调节装置与第二支架的另一端固定连接，第二角度调节装置控制标定板进行第二维度角度变换；第三支架的一端连接第二角度调节装置，第三角度调节装置固定连接第三支架的另一端，第三角度调节装置控制标定板的第三维度角度变换；转动盘与第三角度调节装置连接，标定板与转动盘固定连接。
21.在该具体实施方式中，本技术的相机内参自动标定装置包括底座、支架、高度调节装置、角度调节装置、转动盘以及标定板。其中，底座底端置于支撑面上，对整个相机内参自动标定装置进行支撑，保证相机内参自动标定装置的稳定性；高度调节装置，其根据相机测试的需要，进行高度的自动设置；角度调节装置，通过多个角度调节装置，对标定板进行角度的自动调节，使得标定板可进行任意角度的调整，提高相机内参自动标定装置相机内参的准确性，进而提高相机测量的精度；标定板固定在转动盘上，标定板用于信息标定；支架，多个直接结构对相机内参自动标定装置中的多个部件进行连接，根据需要，可选择焊接或者轴承连接的方式与相机内参自动标定装置中的多个部件进行连接。
22.本技术的相机内参自动标定装置，通过置于支撑面上的底座对相机内参自动标定装置进行支撑，提高相机内参自动标定装置的稳定性，进而提高相机内参标定时的准确性；通过相机内参自动标定装置中的角度调节装置、高度调节装置实现高度及角度的灵活调整，提高采集效率，通过多个角度调节装置的设置，实现固定角度下多视角的标定照片采集，配合高度调节，实现相机视场的全覆盖。
23.在本技术的一个具体实施例中，底座采用具有一定密度的金属材质。
24.在该具体实施例中，底座位于支撑面上，对相机内参自动标定装置进行支撑，保证相机内参自动标定装置的稳定性。其中，为提高底座的稳定性效果，底座可采用具有一定密度的铸铁材质。
25.在本技术的一个实例中，底座对相机内参自动标定装置进行支撑，保证相机内参自动标定装置的稳定性。其中，底座采用具有一定密度的金属材质，例如，密度较大的铸铁。底座的形状可设置为如图1的圆台状，通过增大与支撑面的接触面积，进而提高底座的稳定性，又或者底座可采用三脚状，通过底座外伸的三只脚接触支撑面，其中，三只脚的长度可进行适当调整，提高底座的稳定性。圆台状的底座适用于支撑面为平面的情况，三角状适用于支撑面为非平面的情况，其中关于具体的底座形状的设置，可根据具体的操作环境进行适当的选择。
26.在本技术的一个具体实施例中，底座与第一支架之间采用螺丝连接。
27.在该实施例中，通过底座与第一支架之间的螺丝连接方式，便于第一支架与底座
之间的拆卸和安装，当出现部件磨损或者损坏时，便于更换。
28.在图1所示的具体实施方式中，第二支架的一端固定连接第一角度调节装置的侧面。
29.在该具体实施方式中，为了避免第一角度调节装置进行旋转进度角度调整时，相机内参自动标定装置产生晃动，影响标定板的稳定性，第二支架的一端固定连接在第一角度调节装置的侧面。
30.在本技术的一个具体实施例中，第二支架的一端与第一角度调节装置采用焊接的固定连接方式。在该具体实施例中，为了避免相机内参自动标定装置产生晃动，影响标定板的稳定性，第二支架的一端与第一角度调节装置采用焊接的固定连接方式进行连接，其中，焊接的方式相比较于螺丝连接，更加稳定，不会因为使用时间长，螺丝连接出现螺丝松动，导致相机内参自动标定装置的稳定性问题。
31.在本技术的一个实例中，第一角度调节装置与高度调节装置采用轴承连接。
32.在该实例中，在第一角度调节装置进行角度调整时，通过与高度调节装置之间的轴承连接实现角度调整。
33.在本技术的一个实例中，第三支架的一端与第二角度调节装置采用轴承连接。
34.在该实例中，在第二角度调节装置进行角度调整时，通过与第三支架之间的轴承连接实现角度调整。
35.在本技术的一个实例中，转动盘与第三角度调节装置采用轴承连接。
36.在该实例中，在第三角度调节装置进行角度调整时，通过与转动盘之间的轴承连接实现角度调整。
37.本技术的相机内参自动标定装置通过多个角度调整装置的设置，实现标定板角度的确定，提高标定板位置确定的稳定性和准确性。
38.在本技术的一个具体实施例中，标定板与转动盘的固定连接方式包括，吸盘、固体胶或伸缩夹。
39.在该具体实施例中，标定板固定在转动盘上，随着转动盘的转动改变标定板的位置。其中，标定板与转动盘之间的连接方式包括但不限于吸盘、固体胶或伸缩夹。在本技术的相机内参自动标定装置中，标定板与转动盘之间的固定连接方式，可根据实际的工作环境或工作条件进行适当的选择。
40.在本技术的一个具体实施例中，在高度调节装置、第一角度调节装置、第二角度调节装置以及第三角度调节装置中，通过内部电机进行高度或角度的调整。
41.在该具体实施例中，为实现高度与角度的自动调整，在高度调节装置、第一角度装置、第二角度装置以及第三角度装置中分别添加内部电机进行高度和角度的自动控制，从而避免人工手动操作时的主观性误差，增强相机内部参数标定时的准确性。
42.在本技术的一个具体实施例中，第一角度调节装置对应的第一维度角度变换所在平面、第二角度调节装置对应的第二维度角度变换所在平面以及第三角度调节装置对应的第三维度角度变换所在平面之间两两垂直，使得标定板在三维空间中进行任意角度的设置。
43.图2示出了本技术相机内参自动标定装置中三个角度调节装置的角度调节位置示意图。
44.如2所示，通过第一角度调节装置4、第二角度调节装置6以及第三角度调节装置8各自角度调节的所在平面两两垂直。通过该设置，保证标定板可进行任意角度的调节。其中a1表示第一角度调节装置4的第一维度角度变换所在平面，a2表示第二角度调节装置6的第二维度角度变换所在平面；a3表示第二角度调节装置8的第三维度角度变换所在平面。
45.在本技术的一个实例中，下面以图1所示的相机内参自动标定装置为例，对本技术中各部件的位置及结构关系进行进一步说明。
46.底座1采用圆台状，置于支撑面上，为整个相机内参自动标定装置提供稳定支撑，为了提高底座1的稳定性，底座1采用密度较大的金属材质，例如铸铁。在底座1上方固定连接第一支架2，其中第一支架2与底座1之间采用螺丝连接，通过螺丝连接的方式，便于第一支架2与底座1之间的安装和更换。在第一支架2上设置高度调节装置3，其中，高度调节装置3外套在第一支架2上，根据高度设置的需求，高度调节装置3在第一支架2上进行上下滑动，进行高度调节。其中，高度调节装置3内部设置内部电机，实现高度调节的自动化。在高度调节装置3顶端通过轴承连接的方式固定连接第一角度调节装置4，其中，第一角度调节装置4所在平面与支撑面平行，第一角度调节装置4在所在平面内进行角度调节，控制标定板进行角度的航向变换。其中，在第一角度调节装置4内设置内部电机，实现角度调节的自动化。第二支架5的一端通过焊接的方式固定连接在第一角度调节装置4的侧面，第二支架5的另一端通过焊接或者螺钉连接的方式连接第二角度调节装置6的侧面，其中，第二支架5的一端与第一角度调节装置4的侧面采用焊接的连接方式，避免第一角度调节装置4在角度调整过程中出现晃动，导致整个相机内参自动标定装置的稳定性降低的问题。第二角度调节装置6对应的第二维度角度变换所在平面与第一角度调节装置4对应的第一维度角度变换所在平面垂直，第二角度调节装置6控制标定板进行角度的俯仰变换。其中，第二角度调节装置6内部设置内部电机，实现角度调节的自动化。第三支架7的一端与第二角度调节装置的正面采用轴承连接，在角度调节时，第三支架7相对于第二角度调节装置进行旋转；第三支架7的另一端与第三角度调节装置8的侧面进行固定连接，例如焊接。第三角度调节装置8对应的第三维度角度变换所在平面与第一角度调节装置4对应的第一维度角度变换所在平面以及第二角度调节装置6对应的第二维度角度变换所在平面分别垂直。第三角度调节装置8的正面与转动盘9采用轴承连接，在进行角度调节时，转动盘9相对第三角度调节装置进行旋转，控制标定板进行角度的横滚变换。标定板10固定在转动盘9的表面，其中，标定板10与转动盘9之间的连接方式包括但不限于吸盘、固体胶或伸缩夹。在进行相机内参标定时，根据第一角度调节装置4、第二角度调节装置6、第三角度调节装置8、以及高度调节装置3的位置调整对标定板的位置进行确定，实现相机内参的精确标定。
47.图3示出了本技术相机内参自动标定装置中放大的角度调节装置部分的连接示意图。
48.本技术的相机内参自动标定装置通过蓝牙与计算机连接，通过计算机桌面端控制软件设置角度调节的三个姿态角和数值高度，通过蓝牙将该命令传输到相机内参自动标定装置中，进而控制对应的内部电机进行角度或高度的调节。
49.本技术的相机内参自动标定装置，通过底座作为整个相机内参自动标定装置的支撑物，代替原有的人工手动托举标定板，节省人力，避免人工操作时的抖动产生的误差；通过采用三个角度调节装置，高度调节装置实现高度及角度的灵活调整，提高采集效率，实现
固定角度下多视角的标定照片采集，配合高度调节，实现相机视场的全覆盖，使得标定板可进行任意角度的调整，通过内部电机，避免人工手动调整的主观性误差；另外，通过设置内部电机的高度调节装置进行高度调节，同样降低人工操作的误差，降低人工进行高度调整时，增加或减少垫脚物的方式的繁杂性，简化调整过程。另外由于车内固连相机高度不一致，因此需要制作不同高度的脚垫物使得标定板充满相机视场，整体操作步骤复杂，通过本技术的相机内参自动标定装置自动控制标定板升降，可根据相机高度自动调整标定板高度，可适用多种场景。
50.图4示出了本技术车载相机系统的一个具体实施方式。
51.在图4所示的具体实施方式中，本技术的车载相机系统包括：车载相机，任一上述实施例描述的的相机内参自动标定装置，其中，车载相机采集外部道路信息；相机内参自动标定装置对车载相机的内参进行标定。
52.通过相机内参自动标定装置对车载相机内参的标定，能较好地解决相机与载体固连后无法移动环境下内参求取问题，实现标定数据的快速、准确、高效采集。
53.在本技术所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的装置，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，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。
54.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。
55.以上仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。