[发明专利]一种基于单目摄像机的运动变化的逆透视变换方法

说明书

本发明公开了一种基于单目摄像机的运动变化的逆透视变换方法，属于计算机视觉、图像处理和智能车辆的环境感知领域，解决了针对在道路路面复杂采用固定的逆透视变换方法造成获得的鸟瞰图出现失真、畸变等问题。本发明的方法主要包括初始检测、逆透视变换、平行特性检验和动态检测，处理的目标是单目摄像机拍摄的视频流或图片集；用于逆透视变换的矩阵参数有了动态变化，可以适应上下坡、颠簸的路面，得到的鸟瞰图质量与固定参数的逆透视变换相比更高，能够适应道路路面复杂的情况，便于之后的道路信息提取。

技术领域

本发明属于计算机视觉、图像处理和智能车辆的环境感知领域，尤其涉及一种基于单目摄像机的运动变化的逆透视变换方法。

背景技术

随着电动化、网联化、智能化和共享化的提出，汽车的发展越来越智能。自动驾驶的发展得到关注，自动驾驶的关键技术分为定位导航技术、环境感知技术、规划决策技术和自动控制技术。环境感知技术，就是感知汽车周围的环境，包括路面、静态和动态物体。感知静态物体，要进行物体分类；感知动态物体，要进行物体轨迹跟踪。环境的感知是为路径规划做准备。

计算机视觉是一门利用摄像机和电脑代替人眼进行目标识别、分类和追踪的科学学科。如今，计算机视觉已在车辆工程中得到广泛的应用，特别是智能车辆领域。它利用装载在车辆上的单或多摄像头进行画面捕捉，再通过相关的决策器进行有效而实时的信息提取，达到感知环境的目的。利用计算机视觉，可以识别车道线、交通标志、行人和车辆等物体。

在道路信息感知中，单目摄像机由于其成本便宜、控制简单的特点，被广泛应用于智能车辆中来获取图像信息。单目摄像机的姿态角有三个，分别是俯仰角、偏航角和滚倾角，其中每一个角度的变化都会使得单目摄像机所拍摄的图像发生对应的变化。单目摄像机是基于小孔成像原理成像的，其拍摄的图像是一个透视变换的结果，其中很多道路信息都会因此发生变形而无法直接识取。因此将原图像转换成鸟瞰图的逆透视变换是一种十分重要的方法。但由于道路的结构复杂和多变，通用的逆透视变换方法并不存在。例如上下坡、经过颠簸路面或车身自己振动时，摄像头的姿态就会发生改变，如果采用固定参数的逆透视变换方法，那么获得的鸟瞰图会存在失真、畸变等问题，对后续的道路信息提取造成阻碍。

发明内容

本发明提供了一种基于单目摄像机的运动变化的逆透视变换方法，能够解决针对在道路路面复杂采用固定的逆透视变换方法造成获得的鸟瞰图出现失真、畸变等问题。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于单目摄像机的运动变化的逆透视变换方法，包括以下步骤：

(1)单目摄像机开始工作，先初始检测第一帧图像，利用深度神经网络和图像纹理特征相结合的方法检测初始消失点、初始分界线和四个初始对应点，再对第一帧图像进行基于所述四个初始对应点变换的逆透视变换，输出对应的鸟瞰图；

(2)对第一帧的鸟瞰图进行平行特性检验，即先霍夫变换直线检测车道线，将检测得到的左右车道线的方向参数转换成和水平方向的夹角，通过对比左右车道线的夹角来确定鸟瞰图的质量；

(3)如果检验通过，四个对应点不变直接继续对第二帧进行逆透视变换，输出鸟瞰图；如果检验没通过，对第二帧图像进行动态检测，检测此时的消失点和分界线，根据消失点坐标和分界线斜率的变化调整四个对应点的坐标，再对第二帧图像进行逆透视变换，输出鸟瞰图；

(4)循环执行步骤(2)和步骤(3)的操作，直至输出最后一帧的鸟瞰图后，结束退出。