一种车载摄像机的标定方法

摘要

本发明公开了一种车载摄像机的标定方法，包括以下步骤：设备安装和标定场地铺设、图像标定。本发明提出了一种基于消失点检测的车载摄像机标定方法。测距时采用基于消失点的纵坐标Y_L进行坐标变换，无需因为摄像机的安装高度和俯仰角的变化进行重新标定，操作简单方便；此外，本发明还简化了数据计算模型，提高了车载计算机的反应速度。本发明提出的标定方法与车辆的俯仰角变化无关，且能根据路面消失点Y_L坐标的变化快速计算出空间坐标与图像坐标的对应关系，测距速度快、精度高。本发明实现了摄像机标定数据的自动调整，从而解决摄像机重新安装或车辆行驶过程中俯仰角变化所导致的测距精度不足的问题。

主权项

一种车载摄像机的标定方法，其特征在于：包括以下步骤：A、设备安装和标定场地铺设根据安装高度不同，将车型大致分为小型、中性和大型三类；针对同一车型，设备安装在前风挡玻璃上部，安装高度可在小范围内波动，摄像机应居中安装；选择水平的标定场地，场地上包含左、右两个车道线，标定物在道路平面内尽量等距放置；记录车体坐标系下各标定点的坐标；B、图像标定B1、一次标定B11、标定图像采集使用车载摄像机采集标定场地图像，要求采集范围内的标定物与路面的交线在图像中清晰可辨；通过连续改变摄像机的俯仰角，采集不同俯仰角下的标定场地图像并进行编号，编号分别为：场景1、场景2、场景3、场景4、场景5、场景6、场景7和场景8；B12、标定点车体坐标和像素坐标的获取在画图软件中分别打开标定图像，将光标移动至每个标定点与路面交汇线的中心点，在画图软件的右下方读出该点的像素坐标（x,y）并进行记录；定义第i个标定点的像素坐标为（x_i,y_i），单位为pixel，与其对应的车体坐标系下标定点的坐标记为（X_i,Y_i），单位为m；B13、标定参数获取设当前车体坐标系中任意点（X,Y,Z）在二维图像坐标系上的坐标（x,y），如果空间点都在同一个平面上，即Z为常数，则空间点和图像点的坐标满足：$X=\frac{C_{1}x+C_{2}y+C_3}{C_{7}x+C_{8}y+1}---\left(1\right)$$Y=\frac{C_{4}x+C_{5}y+C_5}{C_{7}x+C_{8}y+1}---\left(2\right)$式中，C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、C₇和C₈为所求的8个未知系数；由式（1）和（2）可知，若已知4个以上标定参考点的空间坐标及其在图像上对应点的坐标，就用非线性最小二乘法拟合8个未知系数，从而确定空间平面和图像平面的坐标变换关系；基于各标定点在车体坐标系和图像坐标系中的坐标，使用Matlab软件采用最小二乘法拟合出式（1）和式（2）中的8个未知参数C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆、C₇和C₈；B14、消失点坐标的获取选取两条对称的车道线，并将步骤B12中获得车道线上标定点的图像坐标进行线性拟合，得到左右两条车道线的方程分别为：y=k_lx+b_l       （3）y=k_rx+b_r       （4）式中k_l、b_l、k_r、b_r为拟合参数；根据式（3）和式（4）求出两条直线的交点坐标（X_L,Y_L），即为消失点坐标；B2、二次标定B21、标定参数重新获取对拍摄车辆前方道路场景的车载摄像机而言，在俯仰角变化不大的情况下,各场景中C₂、C₄、C₆和C₇的值非常接近，故将步骤B11的8个场景中分别获取的4个参数C₂、C₄、C₆和C₇的平均值作为这4个参数的二次标定的结果，然后采用最小二乘法拟合其余4个参数C₁、C₃、C₅和C₈；并将重新获取的参数分别记为C₁'、C'₂、C₃'、C'₄、C₅'、C'₆、C'₇和C₈'；B22、线性拟合将步骤B13中求出的消失点的Y_L坐标和步骤B21中重新获取的8个参数C₁'、C'₂、C₃'、C'₄、C₅'、C'₆、C'₇和C₈'使用最小二乘法进行二次线性拟合，并求出线性方程式，即完成标定。