基于方向传感器的车载摄像头标定方法与流程

1.本发明涉及车载摄像头标定领域，具体涉及基于方向传感器的车载摄像头标定方法。


背景技术：

2.传统的车载摄像头标定方案，需要在平整地面设置一系列地面标记，并进一步，把车辆停放在标记区域内的特定一处位置，继而采集摄像头的图像、与摄像头内置的标准图像对比，解算出标定参数。而传统方案的具有如下缺点：1、对标定场地的地面条件、地面标记的涂装精度和维护要求很高；2、对车辆在标记区域内的停放位置要求很高，这尤其对于高速运转的生产线会带来很高的工艺代价；3、即使在标定场地、车辆停放都精确的前提下，由于整车诸多机械部件累计造成每台车辆姿态的些微变化，使得标定效果依然从理论上就无法达到数学精确。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供基于方向传感器的车载摄像头标定方法，以实现在弱化外部场地依赖的条件下的车载摄像头标定。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种技术方案：一种方向传感器的车载摄像头标定方法，包括以下步骤：
5.s1、选取标定场地，该标定场地为平坦地面，且标定场地的正前方朝向一指定方向；
6.s2、选取标记，该标记为具有一定特征和规则的图案；
7.s3、将基准样车根据基准样车搭载的车载方向传感器由所述指定方向驶入标定场地，进行驻车；
8.s4、于基准样车的摄像头的拼接线处分别放置标记，使标记距离车身一个标准单位的距离；
9.s5、利用基准样车的车载方向传感器分别获取基准样车的姿态数据，通过解算获得基准样车的摄像头布置姿态角的基准值，记录该基准值；采集摄像头拍摄的标记图像；
10.s6、将待标定车辆根据待标定车辆搭载的车载方向传感器由所述指定方向驶入标定场地，进行驻车；
11.s7、利用待标定车辆的车载方向传感器分别获取待标定车辆的姿态数据，通过解算获得待标定车辆的摄像头布置姿态角的实际值；
12.s8、根据摄像头布置姿态角的基准值以及摄像头布置姿态角的实际值进行姿态角校正；
13.s9、根据基准样车摄像头拍摄的标记图像，对待标定车辆摄像头拍摄的实时图像进行缩放校正和平移校正。
14.按上述方案，所述标记为边长为一个标准单位的等边三角形。
15.按上述方案，所述的一个标准单位为1m。
16.按上述方案，s9所述的缩放校正和平移校正具体为：
17.根据构像方程，得到外方位元素产生的像点位移公式：
[0018][0019][0020]
其中，x、y为像平面坐标，f为焦距，x
s
、y
s
、z
s
为地面实物坐标，h为像平面坐标原点距地面高度，ψ、ω、κ分别为绕y轴、x轴、地平面法线的旋转角度；
[0021]
按上述方案，s9所述平移校正具体为：对待标定车辆的某一个摄像头进行平移校正，随后以该校正过的摄像头所拍摄的图像为基准进行下一个摄像头的平移校正，以此完成所有摄像头的校正。
[0022]
一种汽车，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上文所述的基于方向传感器的车载摄像头标定方法的步骤。
[0023]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于方向传感器的车载摄像头标定方法的步骤。
[0024]
本发明的有益效果是：利用车载方向传感器获取基准样车与待标定车辆的姿态数据，从而获得基准样车的摄像头布置姿态角的基准值和待标定车辆的摄像头布置姿态角实际值，以此进行待标定车辆的摄像头姿态角校正，并根据基准样车和待标定车辆的获取的标记图像进行待标定车辆的缩放校正和平移校正；相较于传统车载摄像头标定方案，本发明弱化了对外部场地、设备以及测试人员的要求，减少了车载摄像头标定的标定成本。
附图说明
[0025]
图1为本发明一实施例的构像方程外元素示意图；
[0026]
图2为本发明一实施例的姿态角校正流程图；
[0027]
图3为本发明一实施例的缩放校正和平移校正示意图；
[0028]
图4为本发明一实施例的平移校正示意图。
具体实施方式
[0029]
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0030]
一种基于方向传感器的车载摄像头标定方法，包括以下步骤：
[0031]
s1、选取标定场地，该标定场地为平坦地面，且标定场地的正前方朝向一指定方向；
[0032]
s2、选取标记，该标记为具有一定特征和规则的图案；
[0033]
s3、将基准样车根据基准样车搭载的车载方向传感器由所述指定方向驶入标定场地，进行驻车；
[0034]
s4、于基准样车的摄像头的拼接线处分别放置标记，使标记距离车身一个标准单位的距离；
[0035]
s5、利用基准样车的车载方向传感器分别获取基准样车的姿态数据，通过解算获得基准样车的摄像头布置姿态角的基准值，记录该基准值；采集摄像头拍摄的标记图像；
[0036]
s6、将待标定车辆根据待标定车辆搭载的车载方向传感器由所述指定方向驶入标定场地，进行驻车；
[0037]
s7、利用待标定车辆的车载方向传感器分别获取待标定车辆的姿态数据，通过解算获得待标定车辆的摄像头布置姿态角的实际值；
[0038]
s8、根据摄像头布置姿态角的基准值以及摄像头布置姿态角的实际值进行姿态角校正；
[0039]
s9、根据基准样车摄像头拍摄的标记图像，对待标定车辆摄像头拍摄的实时图像进行缩放校正和平移校正；
[0040]
其中姿态数据包括通过车载的加速度计和磁力计获取的三维旋转量和真方位角。
[0041]
进一步地，所述标记为边长为一个标准单位的等边三角形。
[0042]
进一步地，所述的一个标准单位为1m。
[0043]
进一步地，s9所述的缩放校正和平移校正具体为：
[0044]
根据构像方程，得到外方位元素产生的像点位移公式：
[0045][0046][0047]
其中，x、y为像平面坐标，f为摄像头焦距，x
s
、y
s
、z
s
为地面实物坐标，h为像平面坐标原点距地面高度，ψ、ω、κ分别为绕y轴、x轴、地平面法线的旋转角度；
[0048]
当只进行姿态角校正时，忽略平移的影响，x
s
、y
s
、z
s
的变化量取0；
[0049]
当只进行平移校正时，忽略姿态角的影响，ψ、ω、κ的变化量取0。
[0050]
进一步地，s9所述平移校正具体为：对待标定车辆的某一个摄像头进行平移校正，随后以该校正过的摄像头所拍摄的图像为基准进行下一个摄像头的平移校正，以此完成所有摄像头的校正。
[0051]
一种汽车，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上文所述的基于方向传感器的车载摄像头标定方法的步骤。
[0052]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于方向传感器的车载摄像头标定方法的步骤。
[0053]
为便于理解，对本实施例中的方案作进一步解释：
[0054]
1)方向传感器。
[0055]
方向传感器(orientation sensor)，是现代车辆，特别是配备了车身稳定系统、或智能驾驶系统的汽车必备的组件，能够方便地复用于本发明；也可以直接集成在本发明所要标定的摄像头内部。通过探测数据、解算物体在三维空间中3个轴向的夹角(ψ，ω，κ)，单位是度。从物理层面而言，其子传感器包含：加速度计(accelerometer)、磁力计(geomagnetic field sensor)。
[0056]
加速度计(accelerometer)用于检测沿轴向的运动。根据惯性定律，通过测量轴向受力，可测得加速度。加速度计通常包含3轴，输出值为轴向加速度(包含了重力加速度的影响)，单位是m/s2。
[0057]
磁力计(geomagnetic field sensor)用于检测环境磁场，实际上往往直接作为电子罗盘的形式。通过地磁场数据，可测得相对于地面的水平方向的角度，输出值是真方位角(即与正北极在顺时针方向的夹角)，单位是度。
[0058]
2)标定场地需在平坦地面、布置简易标记即可。
[0059]
由于车载摄像头提供的视野辅助，是针对地面物体或字符，故其图像标定应基于平坦地面。
[0060]
为便于从磁力计直接读取外方位元素的κ角，场地的正前方应朝向正北。同时，磁力计将指北针输出到屏幕上并作为中心线，引导驻车。
[0061]
标记应选取特征和规则明显的图案，顾及车身尺寸数量级为米级、且车载全景系统拼接后的视野范围一般为2m～3m，故本实施例采用边长1m的等边三角形(实际上，标记图案形状明确即可，对其轮廓无精确要求，以便降低场地建设难度)。对于配置前/后/左/右摄像头拼接的全景系统，需分别放置1个在车辆四个方向、距车身1m的地面上，即分别位于四个方向的拼接线上。
[0062]
3)通过反解摄像头外方位元素的偏差，进行标定。
[0063]
外方位元素用于表征摄像头相对于外部参考系，即在物方的空间位置(对应于内方位元素，在像方的空间位置)，包含(x，y，z，ψ，ω，κ)共6个参数，分别表示在三维空间中，沿3条正交轴线的3个平移量、3个旋转量。
[0064]
首先，通过方向传感器，直接测量3个旋转量，与默认值对比算出偏差值并校正，得到的图像只存在缩放和平移变形；
[0065]
进而，通过采集实际环境中的三角形标记，与默认值对比算出缩放的偏差值并校正，得到的图像只存在平移变形；
[0066]
继而，顾及前视摄像头往往中置且固定在前保险杠，实际受平移影响较小；后视摄像头固定在后背门活动件上、且时常偏置一侧，实际受平移影响较大、两侧画面质量也有差异，故选取前视摄像头为起始值，按前、右、左、后的顺序(假设后视摄像头偏左布置)，依次参照上一个视角中的同名三角形标记，算出平移的偏差值并校正，最终完成标定。
[0067]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。