[發明專利]一種車輛環視系統中的相機外參標定方法

在審

• 申請號: 202210571804.1
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN115147494A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 何德峰;裴鵬飛;胡賢;朱威;鄭雅羽
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/70;G06T3/00
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 余華康

1.一種車輛環視系統中的相機外參標定方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1：在任一車輛四周隨機放置4塊標定板，使得車輛環視系統的每個相機的視野中存在至少2塊標定板；獲取車輛的基本參數；

步驟2：選中任一相機C1及對應的1塊標定板B，建立此標定板B的標定板坐標系；

步驟3：獲取相機C1的圖像，已知標定板B中4個角點在標定板坐標系的坐標及4個角點在相機C1中的像素坐標，求得相機C1相對于標定板坐標系的外參矩陣R'和t'；由R'和t'得到相機C1在標定板B的標定板坐標系下的坐標；

步驟4：對標定板B，選中另一對應的相機C2，按照步驟3的方法獲得相機C2在標定板B的標定板坐標系下的坐標；

步驟5：基于相機C1和C2在標定板B的標定板坐標系下的坐標及相機C1和C2在車中心坐標系下的坐標，得到標定板B的標定板坐標系和車中心坐標系的轉換關系，進而得到標定板B的角點在車中心坐標系下的坐標的估計值；

步驟6：重復步驟2至步驟5，直至獲得所有標定板的角點在車中心坐標系下的坐標的估計值；判斷坐標的估計值與圖像檢測的像素坐標的差值是否超過閾值，若超過則優化角點坐標和相機位姿，進行下一步，否則，直接進行下一步；

步驟7：根據每個相機觀測到的兩個標定板，計算每個相機的相對于車中心坐標系的外參R和t矩陣。

2.根據權利要求1所述的一種車輛環視系統中的相機外參標定方法，其特征在于：車輛四周的標定板為4塊，任一所述相機的視野中存在其中的2塊標定板，任意2個所述相機的視野中的標定板至少有一塊不同。

3.根據權利要求1所述的一種車輛環視系統中的相機外參標定方法，其特征在于：車輛的所述基本參數包括車輛的長度、寬度及車輛環視系統的每個相機在車輛上的相對安裝位置信息。

4.根據權利要求1所述的一種車輛環視系統中的相機外參標定方法，其特征在于：所述步驟3中，將標定板的4個角點對應的標定板坐標系的坐標和在相機中的像素坐標通過PNP算法計算得到相機相對于當前標定板坐標系的外參矩陣R'和t'，滿足R'P_w+t'＝P_c，其中，P_w表示角點的世界坐標，P_c表示角點的相機坐標；

令P_c為(0,0,0)，則P_w＝-R'^-1*t'，P_w為當前相機在標定板坐標系下的坐標。

5.根據權利要求1所述的一種車輛環視系統中的相機外參標定方法，其特征在于：所述步驟5中，以SVD分解得到標定板坐標系和車中心坐標系的轉換關系；

令相機C1和C2在標定板坐標系的坐標各自為p_i，在車中心坐標系下各自為p'_i，分別對應有

對誤差使用SVD分解，得到外參R＝VU^T，其中V和U分別表示奇異值分解的特征矩陣，外參t＝p-Rp'。

6.根據權利要求1所述的一種車輛環視系統中的相機外參標定方法，其特征在于：所述步驟6中，若坐標的估計值的誤差較大，則將坐標通過每個相機的外參和內參轉換到像素坐標系下，比較像素坐標系的像素坐標和圖像中檢測到的角點像素坐標，更新并優化角點坐標和相機位姿。

7.根據權利要求6所述的一種車輛環視系統中的相機外參標定方法，其特征在于：所述優化重投影誤差采用BA算法。

8.根據權利要求7所述的一種車輛環視系統中的相機外參標定方法，其特征在于：使用g2o圖優化庫，引入標定板的邊長和對角線長度作為優化重投影誤差的約束條件；

g2o的頂點為四個標定板角點的世界坐標及四個相機的位姿，g2o的邊為四個相機的重投影誤差、標定板的邊長及標定板的對角線長度。