[发明专利]车载双目相机标定及参数验证方法

说明书

技术领域

本发明涉及视觉处理领域，特别地指一种车载双目相机标定及参数验证方法。

背景技术

在图像测量及机器视觉应用中，空间中物体三维几何位置与相机图像对应像素点存在着一一映射关系，通常使用双目视觉模型进行测算。建立相机成像模型就是求解相机内外参数。求解这些参数的过程称为相机标定。张正友、Brown等人研究相机标定算法，使得相机标定操作流程简易、方便。但他们的实验都是在实验室的环境中。在工业应用上，由于本身结构器件上会存在着工艺上的缺陷，所处的工作环境、放置角度、尤其是车身运动等都会对整个几何模型产生影响。严格来说，每次产生影响都要进行重新标定系统，在工业应用中却不易实现。通常将双目相机视觉领域中待测靶标处在双目相机成像的左边界区域称之为左视野边界；将双目相机视觉领域中待测靶标处在双目相机成像的右边界区域称之为右视野边界；而中轴即为双目相机环境镜头光轴所在的直线；左视野边界与中轴之间的区域为左中区域；对应地右视野边界与中轴之间的区域为右中区域。研究在上述各区域中，双目相机成像的不同特点也是研究重点之一。

发明内容

本发明的目的提供一套用于实验室外真实场景的车载双目相机标定及参数验证方法。

本发明是按如下技术方案实现的：

车载双目相机标定及参数验证方法，包括标定阶段和验证阶段，包括如下步骤：

所述标定阶段：将相机的双目固定在汽车前挡风玻璃内侧的副驾驶对应区域，将所述相机与触发盒和电源相连接；准备标靶道具，所述标靶道具包括若干锥形桶及棋盘标靶；通过设置mac地址区分所述相机的左目、右目，双目同一时刻所拍照片会保存至同一子文件夹；并将触发盒设置一定的频率(根据项目需求进行设置，本例为20f/s)进行拍照；

在静置的所述汽车前，摆放棋盘标靶，采集40组不同方向上、不同距离的棋盘图；将上述步骤得到的40组棋盘图，运用matlab中TOOLBOX_calib工具箱进行处理，得出双目矫正后得到相机的内外参数；所述内外参数包括Tx，即右目相对于左目平移矩阵第一个参数；所述内外参数还包括fc，即标定后左目相机焦距的第一个参数；并运用内外参数验证编写图像校正程序，运用图像校正程序立体校正并保存校正后的左右目图像；

所述验证阶段：所述验证阶段包括静态验证；

所述静态验证：包括内外参数验证：

在静置的所述汽车前，标记出与所述汽车车头垂直距离5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m的梯型直线，摆放一个锥形桶在所述梯型直线上，并随机放置在左中区域、中轴、右中区域这三个视野区域中，获取同一场景同一距离中同一锥形桶的左、右目相机照片，取锥形桶顶点或左侧边缘点或右侧边缘点，为目标点，人工读取左目取点坐标、右目取点坐标记录在表格中，所述左目取点坐标、右目取点均包括X轴、Y轴坐标；并计算视差d，即左、右目取点坐标X轴差值；

再通过所述标定阶段得到的内外参数，视差d，运用双目测距计算公式计算得到各个观测点计算距离，记入表格中，比较真实距离和计算距离的误差，其中真实距离即为锥形桶到所述汽车车头的垂直距离；并按照公式计算相对误差，记入表格；若其中某一距离的观测点误差过大，对该点重新取点验证，若多于一点误差过大，对整个系统进行检查；其中真实距离15m内的观测点相对误差不小于3％的，真实距离15m-25m的观测点相对误差不小于5％的，以及真实距离25m-30m的观测点相对误差不小于10％的，以及真实距离30m-35m的观测点相对误差不小于15％的均判断为误差过大；

所述静态验证还包括相机成像角度验证：将5个锥形桶分别摆放在同一垂直距离的左视野边界、中轴、右视野边界或左中区域、右中区域中随机位置，收集记录所述内外参数验证流程所述数据及每个锥形桶所在视野区域及距离中轴的垂直距离，分析左、右视野边界的锥形桶是否误差过大。

所述静态验证还包括静态验证数据分析过程，包括如下步骤：

步骤一、将所述相机成像角度验证中相同距离的5个点按照它们坐标分布画出曲线图，可运用统计分析法分析真实三维场景与图片二维场景之间的联系；

步骤二、分别将不同距离的左、右视野边界点在笛卡尔坐标系中分布描出；

步骤三、用曲线线性拟合出左右边界线，根据曲线的曲率计算出相机的成像角度及视野范围。

所述验证阶段还包括动态验证，包括如下步骤：