[发明专利]通过地平线估计进行的摄像机自动校准

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于提供摄像机图像中的地平线估计的系统和方 法，更具体地说，涉及一种用于提供摄像机图像中的地平线估计，以便在俯仰 方向上对摄像机进行校准的系统和方法。

背景技术

现代车辆有时候包括一个或多个摄像机，这些摄像机提供支持协助，采集 车辆驾驶员的图像以确定驾驶员的睡意和注意力，为了防止碰撞的目的而在车 辆行驶时提供路面的图像，提供建筑物-例如路标的识别等等。对于这些图形 在摄像机图像上叠加的应用来说，准确地校准摄像机相对于车辆的位置和方位 是很关键的。由于制造公差，每辆车都必须执行独立的终检线摄像机校准 (end-of-line camera calibration)或后续市场摄像机调节，以便进行例如预定车辆 路线的准确叠加。

某些已知的摄像机系统不提供摄像机校准，但是可以恢复到一个默认值， 该默认值可能提供多度误差。其他摄像机系统提供如下预校准方法：在车辆坐 标系中手动标注摄像机图像上的点并手动测量特征点位置，例如通过提供图像 的检测板图案(checker board pattern)。然而，这些校准技术通常耗时，且必须 在服务站实施。因此，如果车辆正在行驶并且撞到路面上的不平物或其他障碍 物，则摄像机位置可能改变，校准可能不准确，直到将车辆移到服务站进行校 正。

摄像机校准包括确定将摄像机图像坐标与地球坐标相关联以及将地球坐标 与摄像机图像坐标相关联的一组参数。一些摄像机参数-例如摄像机焦距、光 心等都是固定的，然而其他参数-例如摄像机方位和位置却不是固定的。例如， 摄像机的高度取决于车辆的负载，其随时会变化。这种变化引起摄像机图像上 的车辆轨迹的不准确的叠加图形。因此，需要一种摄像机校准程序，其在车辆 被驱动时自动地校准不太稳定的摄像机参数，该车载摄像机系统持续地随时进 行自我适应。

摄像机图像中的地平线估计提供一种技术，通过该技术可以校准摄像机图 像，特别是在俯仰方向上。然而，依赖于地平线估计的公知的摄像机校准技术 通常是不准确且不可靠的。

发明内容

根据本发明的教导，公开一种用于估计摄像机图像中的地平线以提供俯仰 方向上的摄像机自动校准的系统和方法。该方法包括摄取一个场景的图像并采 用地平线边缘检测分析来产生该图像的纹理地图，以定位该场景中的地平线边 缘。该方法还包括通过提供连续图像之间的图像差别来提供运动地图，以便在 车辆移动时找出图像中没有运动的区域。将纹理地图和运动地图相组合来识别 图像中不运动且包含地平线边缘的候选区域(candidate areas)。通过计数地图中 候选区域中的地平线方向上的白点，从组合地图中产生地平线投影。使该地平 线投影平滑化以消除干扰，并且通过识别地平线投影中的最大峰值来估计图像 中的地平线位置。然后，估计出的地平线就可以被用于自动校准程序，以校准 摄像机。

方案1、一种用于估计摄像机图像上的地平线的方法，所述方法包括：

提供源于摄像机的第一和第二图像；

提供源于所述图像中的一个的纹理地图，该纹理地图对所述图像中的边缘 进行定位；

提供源于所述第一和第二图像之间的差别的运动地图，该运动地图对所述 图像中没有发生运动的区域进行定位；

将所述纹理地图和所述运动地图进行组合以识别组合地图中不运动且包括 地平线边缘的位置；

提供包括所述组合地图中沿地平线方向的一定数量的位置的地平线投影， 这些位置识别出所述组合地图中的地平线边缘的数量；

对所述地平线投影进行平滑处理以减少所述地平线投影中的干扰；以及

识别平滑处理过的地平线投影中的最大峰值，该最大峰值识别出所述图像 中的估计地平线。

方案2、根据方案1所述的方法，其中，提供纹理地图包括采用地平线边缘 检测分析来定位地平线边缘。

方案3、根据方案2所述的方法，其中，提供地平线边缘检测分析包括采用 Sobel滤波。

方案4、根据方案1所述的方法，其中，所述纹理地图中的边缘、所述组合 地图中的位置以及所述地平线投影中的位置都是白点。

方案5、根据方案1所述的方法，其中，对所述地平线投影进行平滑处理包 括采用Gaussian平滑滤波器。

方案6、根据方案1所述的方法，其中，所述地平线投影是地平线直方图。