[发明专利]一种相机成像模型的构建方法、装置及汽车自动驾驶系统

权利要求书

1.一种相机成像模型的构建方法，其特征在于，包括：

对任意点P的世界坐标按照预设方式转换为目标相机的相机坐标；

将所述相机坐标转换为所述目标相机的图像坐标；

将所述图像坐标转换为数字图像坐标，并构建出所述相机成像模型，其中，所述将所述图像坐标转换为数字图像坐标的方法为：

对所述任意点P进行空间采样，并根据公式(1)将原点坐标调整到图像坐标上，所述公式(1)为：

其中，k_u＝1/dx，k_v＝1/dy，dx和dy分别为所述目标相机的图像传感器横向和纵向的采样间隔，(u₀,v₀)为图像坐标系与数字图像坐标系两个原点间的平移量，(x,y)为所述任意点P的图像坐标，(u,v)为所述任意点P的数字图像坐标；

由于相机制造工艺的原因，图像传感器所在的平面无法与理想图像平面完全重合，这会导致两个坐标系之间存在切变，假设横纵轴的采样间隔分别为dx和dy，考虑切变影响的图像数字化的过程表示为：

其中为图像坐标系到数字图像坐标系之间的切变角度，取逆时针为正。

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述对任意点P的世界坐标按照预设方式转换为目标相机的相机坐标包括：

将所述任意点P的世界坐标系O_wX_wY_wZ_w分别绕其X轴、Y轴和Z轴旋转，然后将其坐标原点平移到O_c，即可得到相机坐标系O_cX_cY_cZ_c；

其中，(X_w,Y_w,Z_w)为所述任意点P的世界坐标，(X_c,Y_c,Z_c)为所述任意点P对应的相机坐标，O_w为所述任意点P的世界坐标系中的原点坐标，O_c为相机坐标系的原点坐标。

3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述将所述相机坐标转换为所述目标相机的图像坐标包括：

将所述相机坐标变换为归一化图像坐标；

再将所述归一化图像坐标变换到畸变归一化图像坐标；

然后将所述畸变归一化图像坐标变换到所述图像坐标。

4.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述将所述相机坐标变换为归一化图像坐标包括：

通过公式(2)将所述相机坐标变换为所述归一化图像坐标：

其中，(x_u,y_u)为所述任意点P理想的归一化图像坐标，(X_c,Y_c,Z_c)为所述任意点P对应的相机坐标。

5.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述将所述归一化图像坐标变换到畸变归一化图像坐标包括：

通过公式(3)将所述归一化图像坐标变换到所述畸变归一化图像坐标：

其中，(x_d,y_d)为所述任意点P的畸变归一化图像坐标，(x_u,y_u)为该点理想归一化图像坐标，k₁、k₂、k₃为镜头径向畸变系数。

6.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述将所述畸变归一化图像坐标变换到所述图像坐标包括：

通过公式(4)将所述畸变归一化图像坐标变换到所述图像坐标：

其中，(x,y)为所述任意点P的图像坐标，(x_d,y_d)为所述任意点P的畸变归一化图像坐标，f为透镜焦距。