[發明專利]一種用于智能車的逆透視標定方法

有效

• 申請號: 201410677152.5
• 申請日: 2014-11-23
• 公開（公告）號: CN104504680A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 袁家政;劉宏哲;鮑弘;鄭永榮
• 申請（專利權）人: 北京聯合大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本發明是一種用于智能車的逆透視標定方法，屬于智能車無人駕駛技術 領域。

背景技術：

安全駕駛、智能交通越來越受人們關注和重視，無人駕駛智能車的研究 也已成為熱點。車道線、斑馬線、停止線等重要的交通標線的識別技術是智 能車無人駕駛技術的重要組成，而這些交通標線的識別往往需要對原始圖像 進行逆透視變換。由于智能車輛長時間的測試、行駛過程中會是攝像機的位 置發生一些變化，因此經常需要進行逆透視標定。

在現已發表的關于逆透視變換方法的論文中都將研究重點放在了逆透視 變換的方法上而忽略了逆透視的標定方法，沒有研究人員研究智能車輛中的 逆透視標定方法。由于無人駕駛智能汽車的特殊性，要求用于智能車的逆透 視標定方法具有操作簡易、誤差小、精度高的特點。

發明內容：

本發明的目的在于解決無人駕駛智能汽車在實際研究和實驗中頻繁對攝 像機進行逆透視標定過程中遇到操作復雜、誤差大、精度低、標定時間長的 難題，提出了一種用于智能車的逆透視標定方法。

為了實現上述目的，本發明采取了如下的技術方案：

步驟1：矩形的選定；

步驟1-1：在攝像機的視野范圍內的平坦地面上選取一個矩形，要求矩形 的縱軸線與智能車的縱軸線平行；

步驟1-2：對所選取的矩形的四個頂角進行標記，要求標記在攝像機的圖 像畫面中能夠清晰顯示；

步驟1-3：測量矩形的邊長，橫向邊長W，縱向邊長H，單位為厘米；為 了減少標定誤差，要求所選定的矩形的W滿足100<W<1000,H滿足 300<H<1500；

步驟2：捕獲圖像；

步驟2-1：使用待逆透視標定的攝像機捕獲一張圖像，要求地面上矩形的 四個角的標記在圖像內；

步驟3：建立世界平面坐標系；所述的世界平面是指智能車所在的地面所 組成的二維平面；所述的坐標系是以橫軸為X軸，縱軸為Y軸，其中原點的 左邊是X軸的正軸，右邊是X軸負軸，上邊是Y軸負軸，下邊是Y軸的正軸；

步驟4：建立圖像坐標系；所述的圖像坐標系是以圖像左上角為原點，橫 軸為X軸，縱軸為Y軸；

步驟5：計算矩形四個角的世界坐標；四個角的坐標點分別表示為P1 (a/k,b/k)，P2((a+W)/k,b/k)，P3(a/k,(b+H)/k)，P4((a+W)/k,(b+H)/k)；其中點 P1，P2，P3，P4分別是矩形左上方角、右上方角、左下方角、右下方角；其 中k是一個比值，代表的是逆透視圖像中一個像素代表的實際距離是k厘米； 其中a表示的是X軸偏移距離，單位是厘米，a為正值時逆透視圖像往右偏移， a為負值時逆透視圖像往左偏移；其中b表示的是Y軸偏移距離，單位是厘 米，b為正值時逆透視圖像往下偏移，b為負值時逆透視圖像往上偏移；P1 (a/k,b/k)是矩形左上角點相對于世界坐標原點的坐標點，即當a、b都為零 時，P1(a/k,b/k)＝0,0)是世界坐標系的原點；逆透視圖像中的左上角(0,0) 即是世界坐標系的原點；

步驟6：計算矩形四個角在圖像中的圖像坐標；四個角的坐標點分別表示 為p1(x1,y1)，p2(x2,y2)，p3(x3,y3)，p4(x4,y4)；其中其中點p1，p2，p3，p4 分別是矩形左上方角、右上方角、左下方角、右下方角在圖像中的坐標；

步驟7：計算單應性矩陣H；所述的單應性矩陣H是圖像坐標系與世界 坐標系的轉換關系，是一個3乘3的矩陣；利用開源計算機視覺庫(OpenCV) 中的函數cvGetPerspectiveTransform(P,p,H)；其中P、p都是坐標點數組，分別 保存了世界坐標系中的P1，P2，P3，P4四個坐標點和圖像坐標系中的p1， p2，p3，p4四個坐標點；其中H為單應性矩陣，該函數是通過對P、p中的 坐標點進行計算得出單應性矩陣并保存在H中；

步驟8：根據步驟7所得的H對圖像進行逆透視變換得到逆透視圖像。

上述方案需要特別說明是的：