[發明專利]一種道路云監控平臺下的攝像機標定優化方法

有效

• 申請號: 201811480427.0
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109685855B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 王偉;唐心瑤;張朝陽;武非凡;李俊彥;梁浩翔;雷琪;楊露;云旭;侯景嚴;劉蒞辰;賈金明
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

本發明公開了一種道路云監控平臺下的攝像機標定優化方法，從道路交通場景中自動識別出道路邊緣線、道路虛線等幾何標識，根據這些數據利用多標識融合場景自適應標定方法求解出攝像機方位和焦距等參數，完成標定。在此基礎上如果有冗余標識，可以對標定結果進行優化。本發明可以適應不同的道路交通場景，利用云臺攝像機提取場景中大量幾何信息完成攝像機標定和優化的過程。方法實現簡單，通用性較好，可以應用于各種道路場景下的攝像機標定，并且可以對標定結果進行優化。

技術領域

本發明涉及智能交通技術領域，具體涉及一種道路云監控平臺下的攝像機標定優化方法。

背景技術

交通信息采集有多種技術，我國采用最多的是地埋式線圈檢測器，這種方法在技術上比較成熟，但在覆蓋范圍、檢測參數、可維護性和安裝難易程度等角度有諸多缺陷，其他方法如雷達、紅外線、超聲波等也有缺陷。近年來，通過視頻獲取交通信息參數的方法逐漸成熟，最常用的是道路云監控平臺，比傳統攝像機更加靈活，攝像機可以通過旋轉獲取不同道路場景的數據，數據量大大提升，在大多數情況下不需要人的干預，通過對拍攝的視頻進行序列分析可以實現對車輛的識別、跟蹤和行為分析，以及提取出視頻環境中的交通參數。實現上述功能，攝像機標定是一個必不可少的步驟，通過標定可以確定三維世界坐標和二維圖像坐標之間的轉換關系，是有效獲取與物理空間有關的交通參數的重要前提。

在計算機視覺領域，針對各種具體場景，常用的攝像機標定方法為，通過建立標定物上坐標已知的點與其圖像點之間的對應關系，利用一定的算法獲取相機模型的內外參數，標定過程始終需要標定物；標定物分為三維和二維平面，三維標定物可由單幅圖像進行標定，標定精度較高，但三維標定物的加工和維護較困難；二維平面標定物制作簡單，精度易保證，但標定時必須采用兩幅或者兩幅以上的圖像。傳統相機標定法雖然標定結果精度較高，但是在標定過程中始終需要標定物，而且在室外交通場景下不宜放置標定物，從而限制了該方法的使用。

發明內容

本發明的目的在于針對傳統方法攝像機標定結果不準確和通用性較差的問題，提供一種道路云監控平臺下的攝像機標定優化方法。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種道路云監控平臺下的攝像機標定優化方法，包括以下步驟：

步驟1，攝像機模型和坐標系的建立

步驟1.1，建立世界坐標系、相機坐標系、圖像坐標系和相機模型，其中將相機模型簡化為針孔模型；

步驟1.2，將相機拍攝的圖像中路面上任意一點的世界坐標轉換到圖像坐標系中，得到世界坐標系的點與圖像坐標系的點的投影關系；

步驟2，最小標定條件的選取及標定結果的計算

步驟2.1，將圖像坐標系中多條平行直線的交點轉換為鉆石空間中折線組的交點；

步驟2.2，將鉆石空間中折線組的交點變換到圖像坐標系中，求得圖像坐標系的消失點坐標；

步驟2.3，根據步驟2.2得到的消失點坐標的數量確定最小標定條件，計算標定結果；

步驟3，標定結果的優化

在最小標定條件和求解出的標定結果的基礎上，判斷如果道路場景中有冗余信息，則利用所述冗余信息對標定的結果進行優化。

進一步地，所述的將相機拍攝的圖像中路面上任意一點的世界坐標轉換到圖像坐標系中，得到世界坐標系的點與圖像坐標系的點的投影關系，包括：

世界坐標系中的坐標：x＝[x y z 1]^T，圖像坐標系中的坐標：p＝[αu αv α]^T,α≠0；其中x,y,z為世界坐標系中的坐標在x,y,z三個軸上的值，u,v為世界坐標系中的坐標在圖像坐標系中對應u,v兩個軸上的值，α為圖像坐標系中坐標的一個分量；