[發明專利]一種單目攝像頭在線標定方法

有效

• 申請號: 201811632220.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109685858B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 楊波;鄧博;劉春霞;宋平;張金偉
• 申請（專利權）人: 北京茵沃汽車科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 陶純佳

1.一種單目攝像頭在線標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、采集實時圖像；

步驟二、對采集到的圖像進行車道線識別，將車道線識別的結果作為輸入用于進行攝像頭在線標定；

步驟三、根據車道線的識別結果采用隨機梯度下降算法計算并更新滅點位置；

步驟四、判斷步驟三中計算得到的滅點是否收斂；

步驟五、若滅點收斂，則結束滅點的計算，根據坐標變換關系以及滅點的位置，計算攝像頭的俯仰角，采用攝像頭的俯仰角作為標定的攝像頭外參；否則，重復步驟一至步驟四；

在步驟二中，將采集到的圖像進行車道線識別具體包括以下步驟：將步驟一所采集的圖像轉換成灰度圖，對灰度圖進行局部閾值化，將一個區域內灰度值較高的像素點挑選出來然后利用灰度的分布梯度值提取特征點，再將特征點聚類，使得屬于一條車道線的特征點的聚齊，然后利用特征點擬合出車道線，并挑選出平行車道線作為最終的車道線；

在步驟三中，據步驟二中的車道線的識別結果采用隨機梯度下降算法計算并更新滅點位置，具體如下：

滅點為車道線延長線與地平線的交點，滅點在車道線上，滿足車道線方程：

J(x_v,y_v)＝x_v-Ky_v-B

其中，K為車道線直線方程的斜率，B為車道線直線方程的截距，(x_v,y_v)為滅點在圖像坐標系下的橫坐標，縱坐標；

對于每幀圖像的檢測結果，利用梯度下降法可以更新滅點數據，直到滅點收斂，具體公式如下：

其中，為上一幀圖像迭代后的滅點位置，為當前幀迭代的滅點位置，α_x，α_y為逼近因子。

2.根據權利要求1所述的一種單目攝像頭在線標定方法，其特征在于：在步驟四中，判斷滅點是否收斂的條件如下：判斷滅點的橫向距離，縱向距離以及歐式距離是否在一定時間內的變化小于閾值，具體采用如下公式：

其中，T_x為判斷圖像橫向方向收斂的閾值，T_y為判斷圖像縱向方向收斂的閾值，T_xy為判斷圖像歐式距離的收斂閾值。

3.根據權利要求2所述的一種單目攝像頭在線標定方法，其特征在于：在步驟五中，首先建立地面坐標系和攝像頭坐標系，地面坐標系表示為(X,Y,Z)，攝像頭坐標系表示為(X_c，Y_c，Z_c)，攝像頭坐標系固定于攝像頭光軸中心，地面坐標系固結于攝像頭在地面的垂直投影處，忽略攝像頭沿Y軸和Z軸的旋轉，H為攝像頭的安裝高度，θ為攝像頭光軸與Z軸的夾角，即為俯仰角，設定地面為平面，得到攝像頭坐標系與地面坐標系之間的轉換關系為：

攝像頭為定焦攝像頭，服從小孔成像原理，從而攝像頭坐標系到攝像頭成像面坐標系的變換關系描述如下：

其中，f為攝像頭焦距，x，y分別為攝像頭成像面中的橫坐標、縱坐標；圖像坐標系的坐標用(u,v)表示，攝像頭成像面坐標系和圖像坐標系的關系滿足下式：

其中，w，h為攝像頭成像面寬高尺寸，W_I，H_I為圖像的寬高尺寸；

從而得到車輛坐標系到圖像坐標系的坐標的變換關系，表示為如下公式：

記上式簡化為：

同時，也能夠轉化為：

其中，C₁和C₂與攝像頭結構的參數相關，通過攝像機標定計算得到，攝像機安裝高度H和俯仰角θ由攝像頭安裝位置決定，通過標定和測量獲取；

當Y趨于無窮遠，也即為平直路面上的地平線時，其對應的在圖像坐標系的縱坐標表示為：

同一個攝像頭采集的圖像中，圖像上的地平線位置僅與俯仰角相關，通過標記處地平線在圖像上的位置，即可計算出俯仰角θ，俯仰角θ的計算公式為：

θ＝atan(C₁/v_h)

采用攝像頭的俯仰角作為標定的攝像頭外參。