[發明專利]機載的形成立體圖像的系統的攝像機的外在校準方法

有效

• 申請號: 201580051885.0
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN106716489B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: L.加西亞
• 申請（專利權）人: 法國大陸汽車公司;大陸汽車有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 胡莉莉;杜荔南

本發明的目的在于以可再現并且對于道路不規則性或者由攝像機產生的圖像噪聲不靈敏的方式校準機載立體系統。為此，本發明提出把由系統觀測的場景的點相對于假設的平面場景的深度偏差與系統的各攝像機之間的對應的偏轉偏差相關聯，然后由此得出攝像機的偏轉校準的校正。根據一個實現方式，在如所觀測的和如所期待的場景之間進行比較在于：通過時間空間濾波來確定所觀測深度和所期待深度之間的深度偏差（AZa），所述所觀測深度是形成在如定位于一個攝像機的坐標系中的另一第一攝像機（11）的圖像平面中的平面場景的圖像的至少一個點（P1a）的所觀測深度，所述所期待深度是被從第一攝像機（11）投影在平面場景（120）上的該點（P2a）的所期待深度，然后根據在足夠的一組點上取平均的深度偏差來確定所述攝像機之間的偏轉校準偏差。

本發明有關于在特別是用于裝配機動車輛的機載的形成立體圖像的立體視覺系統中使用的攝像機的外在校準方法。

在機動車安全領域，輔助駕駛系統可能包括借助于在車輛上的機載立體視覺系統的視覺輔助。這些系統一般用來檢測位于這些車輛前方的視場中的障礙物。立體視覺系統實際上允許根據如下的兩個機載攝像機來確定車輛和這些前方障礙物之間的距離：所述兩個機載攝像機被布置成接近于彼此以用于為數字處理單元提供成對的立體圖像。通過分析這樣提供的圖像之間的差異，系統允許準確標識障礙物以及它們到車輛的距離。

此外，對這些障礙物的認識被通過輔助駕駛系統告知給駕駛員。例如在涉及在沒有另外地指示障礙物的情況下實時地獲知道路是否確實沒有障礙物時，攝像機的可靠性可能成為決定性的。

準確性取決于攝像機的校準以及對相對于初始校準的可能的變化的知悉。攝像機的校準與內在參數有關，如它們的焦距或它們的變倍的設置，并且與它們的有關于每個攝像機相對于車輛的位置以及有關于攝像機中的一個相對于另一個的相對位置的外在參數有關。

每個攝像機被在工廠初始地內在校準并且對于供應商而言內在參數在整個使用持續時間期間被認為是恒定的。

傳統地，將攝像機中的一個認為是基準攝像機，內在校準在于設置該基準攝像機相對于車輛的位置和旋轉以及相對于另一照相機（被稱為從攝像機）的旋轉的位置和旋轉。各攝像機應當被相對于彼此以相當準確的方式在位置上進行設置以用于避免它們的位置相對于它們的間隔的任何垂直度誤差。然而以足夠準確的方式組裝它們以用于獲得偏轉上的零偏離并且因此避免該誤差是困難的。

此外，外在參數由于使用參數的變化，特別是由于因溫度所致或因攝像機所經受的機械振動所致的變化而隨時間變化。

參照立體視覺系統的OXYZ正交坐標系，對攝像機圍繞橫軸OX的相對旋轉（俯仰角）、攝像機圍繞縱軸OZ的相對旋轉（傾斜角）、以及攝像機圍繞仰角軸OY的相對旋轉（偏轉（或按英語術語的“yaw（偏航）”）角）的校準可以有利地通過應用在稱為核面（épipolaire）幾何學空間中的多點立體視覺配對搜索中所使用的核面約束來實現。該幾何學在從不同的視點實現的同一場景（圖像點）的不同圖像的各點之間建立關系，這些圖像點對應于場景的同一對象點在攝像機圖像空間中的投影。

核面約束允許在給定的圖像中把對象點的圖像點的搜索限制于被稱為核面線的投影線上，而僅知道該圖像點在另一圖像中的位置。核面約束因此通過在由第一攝像機產生的單獲取的第一圖像的每個點和由另一攝像機同時產生的另一圖像的核面線的各點之間搜索配對點來引導立體視覺圖像的構建。核面幾何學允許通過簡單的關系與對應的圖像點的場深度結合地得出對應的圖像點，以便重構立體視覺（即呈三維景像的）圖像。

然而，圖像的像素化對圖像的質量有影響。該影響對于俯仰或傾斜校準而言是可測量的，因為校準錯誤的檢測于是在圖像上是直接可測量的。例如，一度的俯仰或傾斜旋轉將在圖像上引起10像素的偏差并且這將是可見的。但是該偏轉偏差不能在圖像上被校正，因為那樣靈敏度太低：核面線上的投影偏差相對于圖像噪聲仍然太小—對于一度的偏離而言平均小于0.1像素—并且于是核面約束不能被利用。