[發(fā)明專利]用于輔助駕駛的車輛多視角全景生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310617029.X
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103617606A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 閆碩;李慶;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 中科院微電子研究所昆山分所
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T17/30
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發(fā)明涉及汽車電子技術領域，特別是涉及一種用于輔助駕駛的車輛多視角全景生成方法。

背景技術

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和社會的不斷進步，汽車已逐步取代其他交通工具，成為現(xiàn)代社會最為重要的出行工具。然而，由于車輛行駛過程中駕駛員的觀測范圍有限，存在諸多“盲點”，因此，不經(jīng)意間就可能導致刮蹭、甚至碾壓等悲劇的發(fā)生。

目前，為了使駕駛員能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛周圍情況，許多廠商在車輛的前后左右分別安裝一個廣角攝像頭用以采集圖像，通過攝像頭內(nèi)外參標定及透視變換等步驟，最終在車內(nèi)的視頻顯示裝置中實時顯示合成的俯視鳥瞰圖像，為駕駛員提供車輛四周的信息，提高駕駛的安全性，如申請?zhí)枮?01210042180.0的中國專利申請及申請?zhí)枮?01310035543.2的中國專利申請等。

然而，由于透視變換為兩個平面間的變換，而上述方法利用透視變換實現(xiàn)原始畸變校正圖到俯視鳥瞰圖的變換，因此在俯視鳥瞰圖中無法保留場景中視平線以上的信息。此外，當俯視鳥瞰圖視野范圍較大時，會將非地面物體(如附近行人、樹木等)投影到地面上，從而引起俯視鳥瞰圖中圖像有明顯的拉伸現(xiàn)象，不利于駕駛員直觀快速地理解周圍場景，因此，安全隱患依然存在。

因此，針對上述技術問題，有必要提供一種用于輔助駕駛的車輛多視角全景生成方法以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術無法保留距離車身較遠處的場景信息及非地面物體存在明顯拉伸的問題，提出了一種用于輔助駕駛的車輛多視角全景生成方法。該方法不僅能夠保留車身四周幾乎所有的場景信息，有效避免了距車身非地面物體存在明顯拉伸的問題，而且將對當前行駛環(huán)境的任意視角觀測結果以一種符合人類視覺習慣的方式實時地展現(xiàn)出來，大幅提高了車輛在行駛時的主動安全性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術方案如下：

一種用于輔助駕駛的車輛多視角全景生成方法，所述方法包括：

S1、在車輛的四周安裝若干廣角攝像頭并采集圖像，所述廣角攝像頭覆蓋車輛周圍360°的視場區(qū)域；

S2、標定廣角攝像頭的內(nèi)部參數(shù)，并對廣角攝像頭采集到的圖像進行畸變校正，得到畸變校正圖；

S3、標定各個廣角攝像頭與地面間的外部參數(shù)，并對畸變校正圖進行透視變換，得到對應的地面投影圖；

S4、確定相鄰地面投影圖的融合邊界及融合角度，得到俯視鳥瞰圖；

S5、建立3D模型，采用分區(qū)投影的方法分別將近區(qū)圖像和遠區(qū)圖像分別投影到3D模型的不同區(qū)域；

S6、對3D模型進行多視角觀測并生成對應的查找表；

S7、利用得到的查找表生成最終多視角全景圖像。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述廣角攝像頭數(shù)量為4個，包括前攝像頭、后攝像頭、左攝像頭和右攝像頭。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3中地面投影圖采用逆向投影的方法得到。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3具體為：

S31、利用廣角攝像頭的外部參數(shù)逆向計算地面投影圖中各點在畸變校正圖中的浮點坐標；

S32、利用廣角攝像頭的內(nèi)部參數(shù)逆向計算地面投影圖中各點在對應原始圖像中的浮點坐標；

S33、對步驟S32中求得的浮點坐標的四鄰像素進行雙線性插值后的結果作為地面投影圖中該像素點的顏色值。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S5具體為：

S51、利用攝像頭標定的方法分別對兩相鄰攝像頭間的外部參數(shù)矩陣進行標定；

S52、利用步驟S51中得到的外部參數(shù)矩陣對畸變校正圖進行拼接，并進行柱面或球面投影變換，得到場景的柱面或球面全景圖；

S53、建立3D模型并確定近區(qū)圖像與遠區(qū)圖像的拼接邊界，將汽車模型置于該模型的底面中心，利用俯視鳥瞰圖即近區(qū)圖像對模型底面進行貼圖；

S54、利用攝像頭外部參數(shù)矩陣及內(nèi)部參數(shù)反向計算拼接邊界上各像素點在柱面或球面全景圖中的位置，并利用該位置上側的柱面或球面全景圖即遠區(qū)圖像對模型側面進行貼圖。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述3D模型為平底球模型、碗狀模型、或鳥巢狀模型。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S6包括確定新觀測視角圖像的坐標(u，v)與3D模型上各點在世界坐標系中的坐標(X_WY_wZ_w)間的對應關系，該對應關系為：