[發明專利]基于區間消去的汽車儀表自動檢測視覺系統的相機外參數標定方法

有效

• 申請號: 201410025321.7
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103714551B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 高會軍;華梟;于金泳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明涉及一種相機外參數標定方法。

背景技術

在汽車儀表自動檢測平臺中，視覺系統是平臺的核心部分，大部分的檢測用例都和圖像處理、圖像識別有關。其中相機作為視覺系統的核心組成部分，它的參數好壞，直接影響了檢測平臺的檢測精度，這就要求找到一種能夠快速準確標定相機參數最優值的方法。

相機有內參數和外參數，內參數在相機出廠之后就不能再改變了，而外參數是可以隨時調整的，這些參數包括快門時間、相機增益、對比度等。在實際應用中，這些相機外參數并沒有一個標準的、合理的算法來確定這些參數，基本上都是依據經驗通過不斷的調試找到一組相對合理的參數。在汽車儀表自動檢測平臺中，圖像處理的算法往往是確定的，算法的實現程序編寫完成后并不希望改變，但是當檢測平臺內的光線，汽車儀表本身的亮度、顏色發生改變時，我們又必須做出相應的改變，這時我們希望只改變相機外參數就能達到算法要求。但是由于檢測平臺的相機有許多外參數，如果僅靠經驗來調試外參數，往往找不到滿意的一組參數，這對汽車儀表自動檢測算法的可復用性是不利的，因此找到一種快速準確的標定方法是非常必需的。

區間消去是一種通過不斷縮小區間長度從而逐漸逼近目標函數極值點的一種優化方法，即在每次迭代過程中，都消去一部分不含有極值點的區間，直到剩余的區間按照一定的精度要求收斂到極值點。

目前對相機外參數的調整沒有一個公認的優秀算法，大部分都是采用最直接的“試驗法”，人員依據經驗和主觀感覺來調整參數。“試驗法”的思想是：給定一組參數初值，每次依據經驗改變一個參數，通過主觀感覺判斷新的參數值是否更合理，如果合理改變下一個參數值，如果不合理繼續改變這個參數，不斷修改參數直到主觀上覺得合理。這個方法最致命的缺點是它具有很大的隨意性，最后標定的參數是否合理并不確定。這個缺點在汽車儀表自動檢測平臺中體現的非常明顯，檢測平臺的相機參數很多，調試相機參數的過程非常的復雜，而且很難找到一組滿意的參數。

發明內容

本發明是為了解決現有汽車儀表自動檢測視覺系統的相機外參數只能依靠個人經驗調節，使參數精度低、參數調試過程復雜，進而導致汽車儀表自動檢測視覺系統檢測精度低的問題，現提供基于區間消去的汽車儀表自動檢測視覺系統的相機外參數標定方法。

基于區間消去的汽車儀表自動檢測視覺系統的相機外參數標定方法為：

對所有待標定相機外參數進行迭代，獲得迭代結果的最小值f(X^j)_min和該最小值f(X^j)_min對應的最優相機外參數X^j，其中j為迭代次數，初始值為1；當j=2時，執行下述步驟：

對比本次迭代結果的最小值f(X^j)_min對應的最優相機外參數X^j和上一次迭代結果的最小值f(X^j-1)_min對應的最優相機外參數X^j-1，如果||X^j-X^j-1||≤δ，則本次迭代結果的最小值f(X^j)_min對應的最優相機外參數X^j為最優相機外參數，δ為0，否則，j=j+1，進行下一次迭代。

對所有待標定相機外參數值進行迭代的方法包括如下步驟：

步驟一：根據上一次迭代結果的最小值f(X^j-1)_min，在所有待標定相機外參數中，利用黃金分割法，獲取待標定相機外參數值區間并在該區間內利用黃金分割算法選取兩組迭代參數至和其中i∈[1,n]，n為相機外參數的個數，然后執行步驟二；

步驟二：利用兩組迭代參數值和設定相機，并獲得該參數下的相機拍攝圖像，然后執行步驟三；

步驟三：利用汽車儀表自動檢測視覺系統的評分標準對步驟二獲得的相機拍攝圖像進行評分，獲得2ⁿ個評分結果其中k=1,2,…,2ⁿ，然后執行步驟四；

步驟四：對步驟三獲得的2ⁿ個評分結果進行比較，獲得2ⁿ個評分結果中的最小值f(X^j)_min，從而獲得最小值f(X^j)_min所對應的相機外參數X^j。

上述迭代參數為：