[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

说明书

本发明提供一种相机成像模型的构建方法、装置与汽车自动驾驶系统，用于，标定计算后准确得到的内、外参数对相机成像系统的描述。该构建方法包括：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，并根据计算将原点坐标调整到图像坐标上。在本发明的技术方案中，靠旋转坐标系建立切变模型，使得相机成像模型迅速精准构建。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种相机成像模型的构建方法、装置及汽车自动驾驶系统。

背景技术

通常来讲，相机的成像系统由镜头、图像传感器组成。由于成像过程是非常复杂的，真实的物理空间与数字图像空间之间，存在很多畸变。例如：横纵比畸变(由图像传感器采样间隔不一致导致)、平面透视投影畸变(由成像角度导致)、光学畸变(由镜头畸变导致)等。对于一般的相机成像系统，其畸变都是由线性畸变与非线性畸变叠加而成，而这些畸变构成了相机的成像模型。相机的标定过程就是要根据相机的成像模型，计算其中的未知参数。只有相机的成像模型才能准确描述数字图像空间(即：数字图像坐标系)到真实物理空间(即：世界坐标系)的转换关系。

Image(x,y)＜＜P(a,b,c....)＜＜World(X,Y,Z)

上式中，World(X,Y,Z)代表世界坐标系某空间点的三维坐标(X,Y,Z)；Image(x,y)代表数字图像坐标系某像素的二维坐标(x,y)；P(a,b,c....)中的P代表相机的成像模型，a、b、c...等代表成像模型中的若干参数，相机的标定就是在确定相机成像模型P后，求解a、b、c...等参数的过程。世界坐标系中某空间点的三维坐标通过与相机成像模型进行计算，可以得到该点对应的数字图像坐标。

不同的成像系统(如：鱼眼相机、水下相机、宽视角相机、窄视角相机)可以使用不同的模型进行更准确的描述，模型建立后，再通过标定过程计算出这些模型中的参数(被称作相机内参与相机外参)，最终可以得到对成像系统进行描述的相机内参与相机外参。模型建立的好坏，直接关系到标定计算后得到的内、外参数对相机成像系统描述的准确性。

因此，在现有技术中则存在因成像模型构建的不够科学导致的标定计算速度缓慢，且标定计算后得到的内、外参数对相机成像系统描述不够准确的问题。

发明内容

本发明提供一种相机成像模型的构建方法、装置及汽车自动驾驶系统，以解决现有技术中存在的因成像模型构建的不够科学导致标定计算后得到的内、外参数对相机成像系统描述不够准确的问题。

为了达到上述目的，根据本发明的第一个方面，提供一种相机成像模型的构建方法，并采用如下具体方案：

一种相机成像模型的构建方法包括：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。