[发明专利]用于校准摄像头相对于校准图案的位置和取向的方法

说明书

用于校准摄像头相对于校准图案的位置和/或取向的方法，包括：A.借助于摄像头获取校准图案的图像；B.确定图像的至少一个参数和/或呈现在图像中的校准图案或校准图案的子图案的至少一个参数；C.基于所述至少一个参数转换图像；D.识别校准图案的转换后的图像内的校准图案的特征点或可能的特征点；E.根据所识别出的特征点或可能的特征点得出摄像头相对于校准图案的位置和/或取向；F.根据所得出的摄像头的位置和/或取向的置信度值和/或根据到目前为止步骤B到步骤F的迭代次数，重复步骤B到步骤F，其中在步骤B中，考虑所得出的摄像头的位置和/或取向来确定所述至少一个参数；G.输出在步骤E的最后一次迭代中得出的摄像头的位置和/或取向。

技术领域

本发明涉及一种用于校准摄像头(尤其是安装到诸如卡车的车辆的摄像头)相对于校准图案的位置和取向的方法。

背景技术

近来，越来越多的车辆设置有至少一个安装到车辆上以用于捕获关于车辆环境的信息的摄像头。尤其是，摄像头位于车辆的前面以用于获取前方道路。这样获得的图像数据然后可以用于例如各种高级驾驶员辅助系统(ADAS)。

从由这种摄像头获取的图像，可以提取关于摄像头视野内的物体的空间数据。但是，这些数据是相对于摄像头的，而不是(至少不直接是)相对于车辆的。因此，例如，摄像头所捕获的物体的位置只能相对于摄像头来确定。为了从由摄像头获取的图像中也获得这些物体相对于车辆的具有高精度和可靠性的位置，因此精确地知道摄像头相对于车辆的位置和取向是重要的。

尤其是，相对于车辆以明确的取向放置摄像头是相当困难的。因此，摄像头几乎肯定会偏离理想的取向，实际取向因不同车辆中的不同摄像头而不同。

摄像头的取向可以通过通常被称为滚转角、偏航角和俯仰角的三个角度来描述。滚转角指定绕纵轴的旋转角度，对于摄像头而言，该纵轴尤其对应于摄像头的光轴。因此，滚转角的旋转轴相对于摄像头限定并且因此，例如，如果摄像头倾斜或平移，则该旋转轴与摄像头一起改变其取向。偏航角指定绕垂直轴的旋转角度并且因此，至少基本上限定了从理想取向向左侧或向右侧的偏离。俯仰角指定绕水平轴的旋转角度并且因此，至少基本上限定了从理想取向向顶部或向底部的偏离。

校准安装到车辆的摄像头的取向优选包括确定滚转角、偏航角和俯仰角中的至少一个。优选地，确定所有这三个角度以便完全描述摄像头的取向。

确定这些角度通常可以在车辆移动期间进行，例如，在道路上行驶时。以这种方式，校准方法可以利用可以从由于在特定方向上的移动而连续获取的图像之间的差异得出的信息。但是，这种校准可能是耗时的并因此是昂贵的。因此，可以在静止车辆上执行的校准方法更可取。

有一些校准方法取决于已知并且固定的摄像头的高度。但是，尤其是如果车辆是卡车，那么即使安装到车辆的规定位置，摄像头的高度也可能显著地改变。这可能是由于车辆的太柔软的悬挂，因此可能安装了摄像头的车辆驾驶室例如可以使其高度改变高达几十厘米。因此，优选地，校准方法不依赖于安装的摄像头的高度。优选地，摄像头的高度以及摄像头的横向偏移甚至可以作为校准的一部分来确定。

例如，在专利申请EP 3 174 007 A1中描述了用于校准安装到车辆的摄像头的位置和/或取向的尤其可靠和快速的方法。这些方法依赖于将摄像头放置在校准图案(其图像借助于摄像头获取)的前面，以及根据由校准图案限定的可以在校准图案的图像内被识别的水平线和垂直线得出摄像头的位置和/或取向。尤其是，这些线可以由校准图案的特征点或校准图案的一个或更多个子图案的特征点限定。通常，其它方法可能可以允许直接根据校准图案的这些特征点来确定摄像头的位置和/或取向，即没有根据特征点得出水平线和垂直线的中间步骤。