[发明专利]基于区间消去的汽车仪表自动检测视觉系统的相机外参数标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相机外参数标定方法。

背景技术

在汽车仪表自动检测平台中，视觉系统是平台的核心部分，大部分的检测用例都和图像处理、图像识别有关。其中相机作为视觉系统的核心组成部分，它的参数好坏，直接影响了检测平台的检测精度，这就要求找到一种能够快速准确标定相机参数最优值的方法。

相机有内参数和外参数，内参数在相机出厂之后就不能再改变了，而外参数是可以随时调整的，这些参数包括快门时间、相机增益、对比度等。在实际应用中，这些相机外参数并没有一个标准的、合理的算法来确定这些参数，基本上都是依据经验通过不断的调试找到一组相对合理的参数。在汽车仪表自动检测平台中，图像处理的算法往往是确定的，算法的实现程序编写完成后并不希望改变，但是当检测平台内的光线，汽车仪表本身的亮度、颜色发生改变时，我们又必须做出相应的改变，这时我们希望只改变相机外参数就能达到算法要求。但是由于检测平台的相机有许多外参数，如果仅靠经验来调试外参数，往往找不到满意的一组参数，这对汽车仪表自动检测算法的可复用性是不利的，因此找到一种快速准确的标定方法是非常必需的。

区间消去是一种通过不断缩小区间长度从而逐渐逼近目标函数极值点的一种优化方法，即在每次迭代过程中，都消去一部分不含有极值点的区间，直到剩余的区间按照一定的精度要求收敛到极值点。

目前对相机外参数的调整没有一个公认的优秀算法，大部分都是采用最直接的“试验法”，人员依据经验和主观感觉来调整参数。“试验法”的思想是：给定一组参数初值，每次依据经验改变一个参数，通过主观感觉判断新的参数值是否更合理，如果合理改变下一个参数值，如果不合理继续改变这个参数，不断修改参数直到主观上觉得合理。这个方法最致命的缺点是它具有很大的随意性，最后标定的参数是否合理并不确定。这个缺点在汽车仪表自动检测平台中体现的非常明显，检测平台的相机参数很多，调试相机参数的过程非常的复杂，而且很难找到一组满意的参数。

发明内容

本发明是为了解决现有汽车仪表自动检测视觉系统的相机外参数只能依靠个人经验调节，使参数精度低、参数调试过程复杂，进而导致汽车仪表自动检测视觉系统检测精度低的问题，现提供基于区间消去的汽车仪表自动检测视觉系统的相机外参数标定方法。

基于区间消去的汽车仪表自动检测视觉系统的相机外参数标定方法为：

对所有待标定相机外参数进行迭代，获得迭代结果的最小值f(X^j)_min和该最小值f(X^j)_min对应的最优相机外参数X^j，其中j为迭代次数，初始值为1；当j=2时，执行下述步骤：

对比本次迭代结果的最小值f(X^j)_min对应的最优相机外参数X^j和上一次迭代结果的最小值f(X^j-1)_min对应的最优相机外参数X^j-1，如果||X^j-X^j-1||≤δ，则本次迭代结果的最小值f(X^j)_min对应的最优相机外参数X^j为最优相机外参数，δ为0，否则，j=j+1，进行下一次迭代。

对所有待标定相机外参数值进行迭代的方法包括如下步骤：

步骤一：根据上一次迭代结果的最小值f(X^j-1)_min，在所有待标定相机外参数中，利用黄金分割法，获取待标定相机外参数值区间并在该区间内利用黄金分割算法选取两组迭代参数至和其中i∈[1,n]，n为相机外参数的个数，然后执行步骤二；

步骤二：利用两组迭代参数值和设定相机，并获得该参数下的相机拍摄图像，然后执行步骤三；

步骤三：利用汽车仪表自动检测视觉系统的评分标准对步骤二获得的相机拍摄图像进行评分，获得2ⁿ个评分结果其中k=1,2,…,2ⁿ，然后执行步骤四；

步骤四：对步骤三获得的2ⁿ个评分结果进行比较，获得2ⁿ个评分结果中的最小值f(X^j)_min，从而获得最小值f(X^j)_min所对应的相机外参数X^j。

上述迭代参数为：