[发明专利]一种车载摄像机的参数标定系统

说明书

技术领域

[01]本发明涉及智能交通领域，更具体地涉及车辆辅助驾驶系统中车载摄像机内外参数的标定。

背景技术

[02]近年来，智能交通成为研究的热点，辅助驾驶系统作为智能交通的重要组成部分，备受关注。其中，车道线检测、车辆检测与跟踪、以及测距等是辅助驾驶系统的关键技术。这些技术都是依靠车载摄摄像机采集周围交通环境，因此对车载摄像机进行准确的标定具有非常重要的意义。

[03]摄像机标定方法分为传统的摄像机标定方法和自标定方法。常见的定标方法有：Tsai(传统)和张正友(介于传统和自定标之间)等。传统的摄像机标定法适用范围广，且标定精度高，但标定过程复杂；自标定法过程简单但精度偏低。

[04]基于二维的棋盘标定板对摄像机进行标定，张正友的方法很具有代表性性。摄像机需要捕捉2张以上的图像来求解摄像机的内参，对应每幅图像的外参还需要根据已经求得的内参和图片求解。车载摄像机的标定，为了方便后续操作，希望外参是固定的。固现有的车载摄像机标定方法存在的主要问题是：用二维标定板进行标定显得相对麻烦，不利于世界坐标系的确定，而且不利于后面的检测及测距等。如果用二维标定板进行标定，就需要两块标定板，且需要知道两块标定板之间的世界坐标关系；或者拿一块标定板拍两幅图片，且需要知道标定板的移动轨迹。自制的立体标定板实际是由两块二维标定板垂直组成，角点世界坐标在两平面内，且都已知，很方便坐标的提取和标定计算。

[05]二维标定板制作比较简单，张正友的算法也比较成熟，故很多人都采用了二维标定板进行车载摄像机的标定。现有技术中常见的方案例如：《车载摄像机的一种简易标定方法》(李青等，《机器人》2003年第z1期)，其中用铅垂、米尺和大三角板等辅助工具来给二维标定板进行定位，对摄像机进行内外参数的标定。该方法标定出摄像机参数后，可以获得固定的透视变换矩阵。《基于两个正交一维物体的单幅图像相机标定》(薛俊鹏，苏显渝，《光学学报》，第32卷第1期，第0115001-1页-0115001-7页，2012年1月)中，提出基于两个正交一维物体组成的“T”型标定靶标，并建立空间坐标系的标定方法，只需拍摄一幅图片就可以标定出镜头的畸变参数及摄像机的内外参数。

[06]但是，现有技术中的车道线检测、车辆检测与跟踪及测距等车辆辅助驾驶技术，需要对车载摄像机拍取的图片进行透视变换，因此需要固定的透视变换矩阵。用二维标定板对车载摄像机进行标定，得不到固定的世界坐标系，透视变换矩阵也不固定，不方便后续的透视变换。很多利用辅助工具来确定世界坐标系的标定方法也比较繁琐，不够简便，操作相对比较麻烦。

[07]术语解释：

摄像机内参：包括摄像机的焦距及图像像素中心坐标，具体包括：摄像机传感器在x和y方向上的等效焦距f_x和f_y；图像像素中心坐标(u₀，v₀)；摄像机外参：包括摄像机安装角度及摄像机相对世界坐标系的安装位置，具体包括：摄像机的安装角度：偏航角γ、俯仰角φ和翻滚角摄像机坐标系相对于世界坐标系在x、y和z方向上的平移量：t_x、t_y和t_z。

发明内容

[[08]针对上述技术问题，本发明采用一种基于自制的立体标定板对车载摄像机的内外参数进行标定，用自制的两块二维标定板组成的立体标定板对车载摄像机标定，建立固定的世界坐标系及透视变换矩阵，角点世界坐标系坐标及图像像素坐标方便获取，只需要拍取一幅图片就能对车载摄像机进行内外参数的标定，方便后续的车道线检测及车辆检测、跟踪及测距等操作。

[09]如图1所示，本发明提供一种基于立体标定板的车载摄像机标定方法，包括步骤：1、自制立体标定板，建立摄像机坐标系模型，基于立体标定板建立世界坐标系，获取立体标定板棋盘角点的世界坐标；2、建立摄像机标定模型，基于角点检测算法提取上述棋盘角点的像素坐标；3、结合角点世界坐标及像素坐标，利用最小二乘法对摄像机内外参数进行标定。

附图说明

[10]图1为本发明的具体流程图；

[11]图2为自制立体定标板并建立世界坐标系；

[12]图3为摄像机坐标系的建立。

具体实施方式

[13]下面，结合附图，对本发明提供的基于立体标定板的车载摄像机标定方法的具体实现过程进行详细说明。

[14]1、自制立体定标板并建立世界坐标系模型