專利名稱：車載攝像機(jī)外參數(shù)交互式標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)中的攝像機(jī)標(biāo)定方法，特別涉及一種車載攝像機(jī)外 參數(shù)交互式標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
近年來，基于計(jì)算機(jī)視覺的汽車主動(dòng)安全產(chǎn)品的研究日益廣泛，相關(guān)實(shí)用化的 產(chǎn)品日漸豐富。如車道偏離提醒系統(tǒng)(LDWS)，車輛前撞預(yù)警系統(tǒng)(FCWS)和倒車 后視輔助系統(tǒng)等。在計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)中，攝像機(jī)的安裝與標(biāo)定是一個(gè)關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，直 接決定了視覺系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)與性能指標(biāo)。攝像機(jī)標(biāo)定是確定攝像機(jī)內(nèi)部幾何和光學(xué)參數(shù)以及攝像機(jī)坐標(biāo)系相對于世界坐 標(biāo)系的三維位置和姿態(tài)的過程，是確定二維圖像與三維場景相對關(guān)系的關(guān)鍵。迄今為 止，對于攝像機(jī)標(biāo)定問題已提出了很多方法，攝像機(jī)標(biāo)定的理論問題已得到較好的解 決，對攝像機(jī)標(biāo)定的研究來說，當(dāng)前的研究工作主要集中在如何針對具體的實(shí)際應(yīng)用問 題，采用特定的簡便、實(shí)用、快速、準(zhǔn)確的標(biāo)定方法。攝像機(jī)標(biāo)定一般分為內(nèi)參數(shù)標(biāo)定和外參數(shù)標(biāo)定，內(nèi)參數(shù)與攝像機(jī)本身相關(guān)，而 外參數(shù)由安裝位置決定。整個(gè)標(biāo)定過程涉及三個(gè)坐標(biāo)系(世界坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系、 圖像坐標(biāo)系)和兩套參數(shù)(攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)、攝像機(jī)外參數(shù))。如附

圖1所示，以車載前 視應(yīng)用為例，
圖Ia為世界坐標(biāo)系Ow-XwYwZw
在車載前視應(yīng)用中，世界坐標(biāo)系也就是車體固連坐標(biāo)系，以后輪中心到地面的垂足 為坐標(biāo)系原點(diǎn)(Ow)，向前為坐標(biāo)系￥雙軸方向，向右為坐標(biāo)系乂雙軸方向，向上為坐標(biāo) 系Zw軸方向(右手坐標(biāo)系)，以米為單位。圖Ib為攝像機(jī)坐標(biāo)系Oc-XcYcZc
攝像機(jī)坐標(biāo)系是與攝像機(jī)固連的坐標(biāo)系，以攝像機(jī)光心為坐標(biāo)原點(diǎn)(Oc)，圖像橫 向像素坐標(biāo)增大的方向?yàn)閄c軸方向，圖像縱向像素增大的方向?yàn)閅c軸方向，Zc軸與 XeYe共同構(gòu)成右手坐標(biāo)系，以米為單位。圖Ic為圖像坐標(biāo)系O1-UV
圖像坐標(biāo)系的原點(diǎn)在像素坐標(biāo)最小的點(diǎn)仏上，橫向像素增大的方向定義為U軸方 向，縱向像素增大的方向定義為V軸方向，以像素為單位。三個(gè)坐標(biāo)系通過兩套參數(shù)聯(lián)系起來世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的變換通過外 參數(shù)得到，攝像機(jī)坐標(biāo)系到圖像坐標(biāo)系的變換通過內(nèi)參數(shù)確定。世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的變換
權(quán)利要求
1. 一種車載攝像機(jī)外參數(shù)交互式標(biāo)定方法，其特征在于包括以下步驟第一步，由攝像機(jī)供應(yīng)商提供或通過標(biāo)定得到攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)^kbk3,Pl,p2,fx,fy,cx,Cy， 其中，ki,k2,k3為徑向畸變系數(shù)，P1,P2為切向畸變系數(shù)，fx,fy為以像素為單位的焦距，Cx,Cy 為圖像基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)；第二步，在平坦地面上構(gòu)建擁有三條直線的標(biāo)定場景，這三條直線稱為標(biāo)定線，是 在世界坐標(biāo)系中的直線，使得標(biāo)定線中的兩條直線與載有攝像機(jī)汽車的縱軸平行，第三 條直線與前兩條直線垂直相交，并且保證三條標(biāo)定線與兩個(gè)交點(diǎn)在攝像機(jī)圖像中可見；第三步，構(gòu)建輔助坐標(biāo)系，通過人機(jī)交互定位地面三條標(biāo)定線在攝像機(jī)圖像中的圖 形和位置，并求取標(biāo)定線在世界坐標(biāo)系與輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)及其對應(yīng)關(guān)系，方法是步驟1，構(gòu)建輔助坐標(biāo)系構(gòu)建二維坐標(biāo)系O’ C-X’ CY' c作為輔助坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)O’ c在攝像機(jī)坐標(biāo) 系Oc-XcYcZc的(0，0，1)點(diǎn)，X，c軸與Xc軸平行，Y，c軸與Yc軸平行，坐標(biāo)定 義為
2.量測得到世界坐標(biāo)系中三條標(biāo)定線的兩個(gè)交點(diǎn)的坐標(biāo)a點(diǎn)(xi，y)和b點(diǎn) (x 2 , y)，其中xi、x2是兩條平行線在世界坐標(biāo)系中的xw軸坐標(biāo)，y是垂直線在 世界坐標(biāo)系中的yw軸坐標(biāo)；利用輔助坐標(biāo)系中標(biāo)定圖形的三條直線的參數(shù)以及通用的 直線求交點(diǎn)算法計(jì)算得到輔助坐標(biāo)系中標(biāo)定圖形的三條直線的三個(gè)交點(diǎn)的坐標(biāo)a點(diǎn)(χ 1，y 1 )、b點(diǎn)(χ 2，y 2)和c點(diǎn)(χ ν，y ν )；其中a點(diǎn)與a點(diǎn)對應(yīng)，b點(diǎn)與 b點(diǎn)對應(yīng)，c點(diǎn)為地面兩平行線在輔助坐標(biāo)系中的交點(diǎn)即平行線消失點(diǎn)； 第四步，利用第三步得到的標(biāo)定線坐標(biāo)及其對應(yīng)關(guān)系求取攝像機(jī)外參數(shù)
3.2.如權(quán)利要求1所述的車載攝像機(jī)外參數(shù)交互式標(biāo)定方法，其特征在于所述求取輔 助坐標(biāo)系中標(biāo)定圖形在攝像機(jī)圖像中對應(yīng)的形狀和位置的方法是在O’ c-x’ CY' C坐 標(biāo)系中直線上等間距的選取采樣點(diǎn)，將這些點(diǎn)的坐標(biāo)通過公式三投影到O1-UV圖像坐標(biāo) 系中，連接投影后的采樣點(diǎn)，得到對應(yīng)的圖形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車載攝像機(jī)外參數(shù)交互式標(biāo)定方法，目的是在事先取得攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的條件下，通過合理構(gòu)造標(biāo)定場景以及簡單人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)高精度攝像機(jī)外參數(shù)標(biāo)定。技術(shù)方案是先得到攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)；接著在平坦地面上構(gòu)建擁有三條標(biāo)定直線的標(biāo)定場景；然后構(gòu)建輔助坐標(biāo)系，通過人機(jī)交互定位地面三條標(biāo)定線在攝像機(jī)圖像中的圖形和位置，并求取標(biāo)定線在世界坐標(biāo)系與輔助坐標(biāo)系中的坐標(biāo)及其對應(yīng)關(guān)系；最后利用標(biāo)定線坐標(biāo)及其對應(yīng)關(guān)系求取攝像機(jī)外參數(shù)。采用本發(fā)明可以同時(shí)求出所有攝像機(jī)外參數(shù)，參數(shù)求解完備；采用本發(fā)明可克服攝像機(jī)鏡頭畸變對外參數(shù)標(biāo)定的影響，保證標(biāo)定過程的可靠性；本發(fā)明標(biāo)定場景構(gòu)造簡單，實(shí)現(xiàn)方便、可操作性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102013099SQ201010560809
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者孫振平, 安向京, 譚筠 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)