[发明专利]一种基于OPENGL的车载环视多视角全景生成方法

说明书

本发明公开了一种基于OPENGL的车载环视多视角全景生成方法。该方法通过分别安装于车辆前后左右的四鱼眼相机采集包含特定标定物的图像，采用直接线变换方法(DLT)分别计算四相机坐标系及世界坐标系的单应性矩阵H，并通过罗德里格斯变换得到相机坐标系及世界坐标系之间的欧拉角及平移向量。在此基础上，以车辆与地面投影为中心建立平底碗状模型，通过标定的相机内外参数确立该模型中关键点及鱼眼相机图像中像素点的映射关系，并据此将每一帧原始图像纹理实时映射到所述平底碗状模型上。最后，按指定路径控制虚拟观测相机的移动并对场景进行实时渲染以得到观测结果。本发明有效解决了传统2D全景远处物体拉伸严重的问题，且具有较好的沉浸感。

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，特别是一种基于OPENGL的车载环视多视角全景生成方法。

背景技术

近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，越来越多的家庭选择汽车作为日常出行工具。然而，由于车窗及后视镜等辅助观测设备可提供的视野范围有限，经常导致一些剐蹭及碾压等悲剧的发生。

为了解决该问题，一种仅在车辆尾部安装一颗镜头的倒车辅助系统应运而生。该系统实时将尾部摄像头画面传送至车内中控屏幕，较雷达相比观测结果更为直观，可有效帮助驾驶员在倒车时快速理解周围环境，从而减少事故的发生。

然而，该系统仅消除了驾驶员的车尾部观测盲区，且仅在倒车时起到一定驾驶安全辅助作用，并未消除车辆A柱，B柱及引擎盖等部位的盲区，车辆仍存在较大的剐蹭及碰撞风险。

为了全面提升驾驶员的视野范围，使驾驶员能够更为快速的感知理解车辆周围环境，基于鱼眼镜头的2D全景泊车辅助系统应运而生。该系统利用安装于车辆前后保险杠及左右后视镜的四个鱼眼相机实时生成虚拟于车顶上方的俯视观测结果，有效减少了驾驶员的观测盲区，进一步提升了驾驶安全。

但是，由于该系统将所有物体投影到地面，当观测视野较大时，场景拉伸十分严重，驾驶员观测时很难快速理解周围场景，故该系统通常只在低速泊车时有效。当车速较高时，由于其有限的视野范围，其辅助驾驶的作用不大。

为了解决该问题，专利《用于辅助驾驶的车辆多视角全景生成方法》及专利《一种全景辅助泊车系统、装置及全景图像显示方法》等提出了基于平底球或平底碗的多视角全景生成方法，该类方法有效解决了距车身较远场景在2D全景中畸变严重的问题，将全景驾驶辅助系统的应用范围扩展至车辆快速行驶的情形。

然而，由于该类方法未将单应性矩阵转换为相机坐标系相对于世界坐标系的旋转角及平移向量，故超出地平面的部分无法通过精确计算得到，其3D全景存在较大误差。除此之外，由于该类算法在运算过程中未使用GPU，故不同3D视角间只能瞬间切换，无法实现连续观测的效果，用户的沉浸感较差。

因此，为了克服上述已有方法的缺陷，有必要提出一种基于OPENGL的多视角全景生成方法，已提升3D多视角全景的精度并提升用户的沉浸感。

发明内容

本发明拟解决传统基于CPU的3D多视角全景沉浸感较差的问题，提供一种基于OPENGL的车载环视多视角全景生成方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

(1)铺设标定布于车辆四周，测量并记录标定布上各特征点在世界坐标系中的三维坐标。标定布铺设：

在车辆四周按既定尺寸铺设标定布，用以确定标定布中各特征点在世界坐标系中的坐标；铺设标定布时，需精确测量标定布在世界坐标系中的位置，并记录关键的距离参数，通过该距离参数，即可精确计算标定布中各特征点在世界坐标系中的坐标。图2所示的标定布布局为标定布铺设的一种具体实施方式，但本方法所述的标定布不限于该具体形式，但需至少保证每个鱼眼相机至少可观测到4个特征点，以确保后续步骤可正确解出单应性矩阵H。