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一种单目全景泊车标定方法

阅读：601发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种单目全景泊车标定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种单目全景泊车标定方法，涉及摄像头图像到鸟瞰图转换的技术领域。鸟瞰图的本质就是将图像平面中的信息重投影到地平面上。那么既然要投影，首先要知道两个平面间的投影转换关系H。在传统做法中，是通过在地平面上放置标定画布图像，画布黑白格的大小以及个数固定，画布摆放的位置固定，然后获取标定画布四个顶点在地平面的坐标。但传统方法中，方格画布摆放位置固定，对于普通用户来讲，实际上是有很大难度的，因为一定会有主观上的偏差。但按照本发明的方法，接受普通用户主观上的偏差，摆放标定画布可以不是完全固定的，符合人的客观行为，提高了使用标定的效率，节省人力物力成本。，下面是一种单目全景泊车标定方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种单目全景泊车标定方法，其特征在于，包括：
将标定画布设置在车辆的后方，使得标定画布左上角和车尾左后方相对齐，并调整安装在车尾上的摄像头的视角，以使得摄像头能够刚刚采集到标定画布左上角的画面，得到几帧画面，称为一次画面；所述标定画布的宽和高分别为W、H；标定画布黑格和白格相间，且黑格和白格的宽高分别为W0、H0，黑格和白格的个数分别为N个，N为正整数；
将车辆切换至倒退档，使得车辆朝标定画布方向直行倒过去，并压过标定画布，直到摄像头刚刚采集不到标定画布的任何画面，然后停下，测量标定画布左上角和右下角之间的垂直直线距离L0；
将车辆切换至前进档，直线行驶一段距离，直到摄像头刚刚采集到画布左上角的画面，并停下,得到几帧画面，称为二次画面，并将二次画面和一次画面进行比对，若类似，则进入下一个步骤，否则重复此步骤直至一次画面和二次画面相类似；
接着确保摄像头视角不动，将车辆继续向前行驶一段距离，再调整摄像头视角，直到镜头画面可以看到完整的标定画布画面，然后停下，测量车辆车尾和标定画布左上角之间的垂直距离L1；
通过计算转换，实现将摄像头中的画面转换为鸟瞰图。
2.如权利要求1所述的单目全景泊车标定方法，其特征在于，所述将车辆继续向前行驶一段距离的距离为1-2米。

说明书全文

一种单目全景泊车标定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一个平面到另一个平面的投影转换，具体涉及一种单目全景泊车标定方法。

背景技术

[0002] 鸟瞰图通俗来讲将摄像头视图转换成从上到下的”俯视图”。也就是将三维物理世界中的点投影变换到二位图像平面中。那么既然要投影，首先要知道两个平面间的投影转换关系h。一般来说通过在地平面上放置标定画布图像，然后获取标定画布N个顶点在地平面的坐标(通过固定标定画布黑白格的大小以及个数，以及标定板离车尾的距离等等)。同时，在摄像头画面中提取标定画布对应的N个顶点，并获取在摄像头画面中的坐标。这样，就可以通过摄像头画面的坐标和地平面的坐标，得到两个平面间的投影转换关系h。标定完成以后，就可以通过转换关系h，把摄像头的画面像转换成鸟瞰的画面。具体的步骤如下：1.通过标定得到摄像头内参和外参。2.通过内参和外参得到单应性矩阵H。3.利用单应性矩阵H完成透视变换。

[0003] 图1是一种单目全景泊车标定，通过该标定方法可以计算出摄像头的内参和外参，但此通过内参和外参得到单应性矩阵H(平面的单应性被定义为从一个平面到另一个平面的投影转换)，可以通过公式H＝sM[r1,r2,t]计算得出。s是一个任意尺度的比例，M为标定得到的摄像头内参，r1,r2,t为标定得到的摄像头外参。具体地，该标定方法主要分两个部分。上面是需要标定的车，下面是标定画布。理想情况下，其中标定的车尾与标定画布，需要平行，且车尾与最上方方格的垂直距离要固定，假设为L，车的中轴线和画布中轴线重合。画布相对于车尾的位置，需要按事先约定摆放。画布上的所有小方格的地面坐标，标定算法可认为是一个常量。

[0004] 图2/3/4/5是比较贴近现实的情况。普通用户在没有额外工具的情况下，只有一张标定画布的时候，就这样使用很难达到图1中的理想情况，会或多或少出现图2/3/4/5或者其它情况。这样会使标定有较大误差，甚至是错误。导致得到的摄像头内参和外参有误差，甚至是错误，从而使摄像头的画面转换鸟瞰图出现各种各样的偏差，影响使用发明内容

[0005] 为了解决单目全景泊车标定的图2/3/4/5方法所带来的偏差甚至是错误，摆脱标定画布相对于车尾的位置需要按事先约定摆放的技术问题，本发明提供了一种单目全景泊车标定方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：

[0007] 一种单目全景泊车标定方法，包括：

[0008] 将标定画布设置在车辆的后方，使得标定画布左上角和车尾左后方相对齐，并调整安装在车尾上的摄像头的视角，以使得摄像头能够刚刚采集到标定画布左上角的画面，得到几帧画面，称为一次画面；所述标定画布的宽和高分别为W、H；标定画布黑格和白格相间，且黑格和白格的宽高分别为W0、H0，黑格和白格的个数分别为N个，N为正整数；

[0009] 将车辆切换至倒退档，使得车辆朝标定画布方向直行倒过去，并压过标定画布，直到摄像头刚刚采集不到标定画布的任何画面，然后停下，测量标定画布左上角和右下角之间的垂直直线距离L0；

[0010] 将车辆切换至前进档，直线行驶一段距离，直到摄像头刚刚采集到画布左上角的画面，并停下,得到几帧画面，称为二次画面，并将二次画面和一次画面进行比对，若类似，则进入下一个步骤，否则重复此步骤直至一次画面和二次画面相类似；

[0011] 接着确保摄像头视角不动，将车辆继续向前行驶一段距离，再调整摄像头视角，直到镜头画面可以看到完整的标定画布画面，然后停下，测量车辆车尾和标定画布左上角之间的垂直距离L1；

[0012] 通过计算转换，实现将摄像头中的画面转换为鸟瞰图。

[0013] 进一步地，所述将车辆继续向前行驶一段距离的距离为1-2米

[0014] 本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

[0015] 通过采用本发明的方法能够有效解决现有目全景泊车标定方法所带来的误差问题，能够接受普通用户主观上的偏差，摆放标定画布可以不是完全固定的(除了标定画布左上角与车尾左后方对齐以外，允许标定画布其它位置不规则的摆放，也能正确的标定)，摆脱标定画布相对于车尾位置需要事先约定这一束缚，符合人的客观行为，提高了使用标定的效率，节省人力物力成本。附图说明

[0016] 图1画布水平方向与车尾水平方向平行，且垂直距离＝L。画布中轴线与车中轴线重合。

[0017] 图2画布水平方向与车尾水平方向不平行，且顺时针旋转。

[0018] 图3画布水平方向与车尾水平方向不平行，且逆时针旋转。

[0019] 图4画布水平方向与车尾水平方向平行，且垂直距离>L。画布中轴线与车中轴线不重合。

[0020] 图5画布水平方向与车尾水平方向平行，且垂直距离

[0021] 图6是单目全景泊车运动标定的过程。

[0022] 图7是算法标定根据图6过程得到的参数，得到所有小方格在地平面坐标。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

[0024] 实施例：

[0025] 参阅图6所示，本发明实施例提供的单目全景泊车标定方法主要包括如下步骤：

[0026] 601，找一块标定画布，其宽和高分别为W、H；标定画布黑格和白格相间，且黑格和白格的宽高分别为W0，H0。黑格和白格的个数分别为N个。将这块画布放置在车的后方，将画布的左上角和车尾左后方对齐。调整车上摄像头视角，垂直俯视地面。同时让摄像头刚刚采集到画布左上角的画面，得到几帧画面(P1/P2/P3)，简称为一次画面；

[0027] 602，将车切换至倒退档，车随即朝画布方向直线倒过去，并压过画布，直到摄像头刚刚采集不到画布的任何画面。停下，通过手机测距仪完成L0(L0即画布左上边角和右下边角之间的垂直直线距离)的计算。方法是先启动手机测距仪，然后移动手机，然后停止手机测距仪。其中手机测距仪已在IOS和ANDROID应用商店上架，可以精确到CM。

[0028] 603，随后将车切换至前进档，直线行驶一段距离，直到摄像头刚刚采集到画布左上角的画面，并停下,得到几帧画面(p1/p2/p3)，和(P1/P2/P3)对比，如果基本类似，表明是直线行驶。若画面(p1/p2/p3)，和(P1/P2/P3)对比，不基本类似，则需重复此步骤，直至两者基本类似；

[0029] 604，接着确保摄像头视角，垂直俯视地面，将车继续向前行驶1-2米，再调整摄像头视角，水平平视地面，直到镜头画面可以看到完整的标定画布画面。停下，通过手机测距仪完成L1(L1即车尾和标定画布左边角之间的垂直距离)的计算。方法是先启动手机测距仪，然后移动手机，然后停止手机测距仪。其中手机测距仪已在IOS和ANDROID应用商店上架，可以精确到CM。

[0030] 最后，如图7所示，由两个方程得出：W/X＝H/Y，(L0-X)2+Y2＝H2。解方程可得出X，其中W＝4*WO,H＝6*H0。再根据L1的大小，可算出所有画布小方格相对于车尾的坐标。将所有小方格的地面坐标告知标定算法，算法可以得到摄像头的内参M以及外参r1,r2,t。从而算出单应性矩阵H。将矩阵H保存，后续算法即可通过矩阵H实现透视变换，从而将摄像头中的画面转换成鸟瞰图。其中(X,Y)为地面的坐标，(x,y)为摄像头画面的坐标。

[0031] 由此可见，通过采用本发明的方法能够有效解决现有目全景泊车标定方法所带来的误差问题，能够接受普通用户主观上的偏差，摆放标定画布可以不是完全固定的(除了标定画布左上角与车尾左后方对齐以外，允许标定画布其它位置不规则的摆放，也能正确的标定)，符合人的客观行为，提高了使用标定的效率，节省人力物力成本。

[0032] 上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

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