專利名稱：一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，特別地，涉及全景泊車系統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)交通事故嚴(yán)重的國家，每年的死亡人數(shù)和致死率都不容樂觀。減少交通事故不僅要在主觀上增強(qiáng)安全意識(shí)，客觀上更要提高汽車本身安全駕駛的可靠性。現(xiàn)存的各式各樣的輔助駕駛工具就是為了解決這個(gè)問題。汽車安全保障系統(tǒng)大體可以分為被動(dòng)和主動(dòng)系統(tǒng)，前者主要包括安全帶、安全氣囊等，雖然能降低事故傷亡程度，但并不能防止事故的發(fā)生。后者則主要利用各類傳感器如，超聲波、雷達(dá)、紅外熱傳感器和攝像機(jī)等。它們能夠?yàn)轳{駛員決策提供障礙物等路況信息。同時(shí)，主動(dòng)安全保障系統(tǒng)也構(gòu)成了智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。在上述所有的方法中，攝像機(jī)具有低成本、易維護(hù)和高集成性等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。隨著圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺的快速發(fā)展，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到汽車電子領(lǐng)域。傳統(tǒng)的基于圖像的輔助駕駛，只在汽車車尾安裝倒車攝像頭，只能覆蓋汽車周圍有限的區(qū)域，而車兩側(cè)和前方的視覺盲區(qū)無疑增加了安全駕駛的隱患。為了擴(kuò)大駕駛員的視野范圍，就必須感知汽車四周360°環(huán)境，這就需要多個(gè)視覺傳感器之間信息融合和配準(zhǔn)。多個(gè)視覺傳感器之間的相互位置和姿態(tài)關(guān)系參數(shù)從特定的測量傳感器獲得，這就使融合配準(zhǔn)的結(jié)果嚴(yán)重依賴于精確的位置和姿態(tài)參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對汽車的全景攝像輔助系統(tǒng)，本發(fā)明提供一種的能夠獲得車身周圍的虛擬鳥瞰全景圖的設(shè)計(jì)方案。一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，包括以下步驟:
(1)采用黑白格的標(biāo)定布作為標(biāo)定模板，對攝像機(jī)采集到的汽車的前后左右四個(gè)方向的黑白格圖像采用改進(jìn)的harris角點(diǎn)檢測算法分別檢測圖像的角點(diǎn)；
(2)對(I)中檢測到的四幅圖像通過黑白格匹配算法計(jì)算黑白格內(nèi)部角點(diǎn)并建立角點(diǎn)之間的位置關(guān)系，形成角點(diǎn)網(wǎng)格；
(3)根據(jù)(2)中得到的角點(diǎn)網(wǎng)格計(jì)算四個(gè)畸變圖像的畸變中心點(diǎn)；
(4)根據(jù)(3)中求出的畸變圖像的畸變中心點(diǎn)、焦距以及鏡頭模型進(jìn)行圖像的畸變校正，把四幅圖像校正為無畸變的圖像；
(5)根據(jù)車長、車寬以及實(shí)際視野的大小來計(jì)算最終輸出視圖的大小，并根據(jù)最終輸出視圖的大小計(jì)算四幅無畸變圖像的角點(diǎn)在虛擬鳥瞰全景圖中的相對坐標(biāo)以及在虛擬鳥瞰全景圖視圖中拼接與融合后的真實(shí)坐標(biāo)位置；
(6)根據(jù)(4)中得到的無畸變的圖像，求出無畸變圖像中的角點(diǎn)坐標(biāo)與(5)中得到的虛擬鳥瞰全景圖中角點(diǎn)真實(shí)坐標(biāo)的單應(yīng)性矩陣；(7)根據(jù)虛擬鳥瞰攝像機(jī)的位置和(6)中的單應(yīng)性矩陣進(jìn)行視角變換，把四幅圖像變換到以虛擬鳥瞰攝像機(jī)作為原點(diǎn)的虛擬鳥瞰攝像機(jī)的坐標(biāo)系；
(8)根據(jù)(7)中的虛擬鳥瞰攝像機(jī)的坐標(biāo)系，求出該坐標(biāo)系中的圖像點(diǎn)與原始圖像點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系，生成查找表。所述改進(jìn)harris角點(diǎn)檢測改進(jìn)算法為:
(I)采用水平梯度算子
權(quán)利要求
1.一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)采用黑白格的標(biāo)定布作為標(biāo)定模板，對攝像機(jī)采集到的汽車的前后左右四個(gè)方向的黑白格圖像采用改進(jìn)的harris角點(diǎn)檢測算法分別檢測圖像的角點(diǎn)； (2)對(I)中檢測到的四幅圖像通過黑白格匹配算法計(jì)算黑白格內(nèi)部角點(diǎn)并建立角點(diǎn)之間的位置關(guān)系，形成角點(diǎn)網(wǎng)格； (3)根據(jù)(2)中得到的角點(diǎn)網(wǎng)格計(jì)算四個(gè)畸變圖像的畸變中心點(diǎn)； (4)根據(jù)(3)中求出的畸變圖像的畸變中心點(diǎn)、焦距以及鏡頭模型進(jìn)行圖像的畸變校正，把四幅圖像校正為無畸變的圖像； (5)根據(jù)車長、車寬以及實(shí)際視野的大小來計(jì)算最終輸出視圖的大小，并根據(jù)最終輸出視圖的大小計(jì)算四幅無畸變的圖像的角點(diǎn)在虛擬鳥瞰全景圖中的相對坐標(biāo)以及在虛擬鳥瞰全景圖視圖中拼接與融合后的真實(shí)坐標(biāo)位置； (6)根據(jù)(4)中得到的無畸變的圖像，求出無畸變圖像中的角點(diǎn)坐標(biāo)與(5)中得到的虛擬鳥瞰全景圖中角點(diǎn)真實(shí)坐標(biāo)的單應(yīng)性矩陣； (7)根據(jù)虛擬鳥瞰攝像機(jī)的位置和(6)中的單應(yīng)性矩陣進(jìn)行視角變換，把四幅無畸變的圖像變換到以虛擬鳥瞰攝像機(jī)作為原點(diǎn)的虛擬鳥瞰攝像機(jī)的坐標(biāo)系； (8)根據(jù)(7)中的虛擬鳥瞰攝像機(jī)的坐標(biāo)系，求出該坐標(biāo)系中的圖像點(diǎn)與原始圖像點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系，生成查找表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述改進(jìn)的harris角點(diǎn)檢測算法為: (I)采用水平梯度算子
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述黑白格匹配算法為 (1)對圖像進(jìn)行聞斯濾波，其中聞斯|旲板為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述的黑白格規(guī)律為:針對角點(diǎn)I和角點(diǎn)2，取角點(diǎn)I和角點(diǎn)2的連接線為長，并取該連接線的一半為寬分別在連接線的兩側(cè)做矩形，并為兩個(gè)矩形分別作對角線，若兩矩形的對角線與除連接線外相對應(yīng)的長的顏色分別一致，則角點(diǎn)I和角點(diǎn)2相鄰，否則為不相鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述計(jì)算四個(gè)畸變圖像的畸變中心點(diǎn)通過擬合圓的方式計(jì)算，方法如下: (1)把角點(diǎn)網(wǎng)格的每行和每列分別通過最小二乘法擬合圓； (2)依次取兩個(gè)行擬合的圓和兩個(gè)列擬合的圓來求畸變中心點(diǎn)； (3 )將求出的所有畸變中心點(diǎn)取平均值作為最終的畸變中心點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述畸變校正的方法為 :
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述單應(yīng)性矩陣的求解方法為: 建立虛擬鳥瞰攝像機(jī)角點(diǎn)坐標(biāo)(x，r，z)與無畸變圖像的角點(diǎn)坐標(biāo)jV)的單應(yīng)性矩陣L公式:
8.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求7所述的一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述視角變換的方法為:
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，其特征在于，所述查找表格的生成方法為，虛擬鳥瞰全景圖的每個(gè)點(diǎn)根據(jù)單應(yīng)性矩陣可計(jì)算出改點(diǎn)在畸變校正之后的點(diǎn)的坐標(biāo)，再經(jīng)過畸變校正的逆變換計(jì)算出該點(diǎn)在原始的畸變圖像中的坐標(biāo)，并依此關(guān)系生成查找表格。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于黑白格角點(diǎn)匹配的自動(dòng)標(biāo)定方法，采用黑白格的標(biāo)定布作為標(biāo)定模板以及改進(jìn)的harris角點(diǎn)檢測算法分別檢測圖像的角點(diǎn)并建立角點(diǎn)之間的位置關(guān)系形成角點(diǎn)網(wǎng)格；對圖片進(jìn)行畸變校正和拼接；并計(jì)算無畸變圖像中的角點(diǎn)坐標(biāo)與最終的虛擬全景鳥瞰視圖中角點(diǎn)真實(shí)坐標(biāo)的單應(yīng)性矩陣；根據(jù)虛擬鳥瞰攝像機(jī)的位置和單應(yīng)性矩陣進(jìn)行視角變換，求出該坐標(biāo)系中的圖像點(diǎn)與原始圖像點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系，生成查找表。本發(fā)明針對改進(jìn)Harris角點(diǎn)檢測算法簡單而實(shí)用，同時(shí)可以很好的實(shí)現(xiàn)對角點(diǎn)位置關(guān)系的判斷，形成正確的角點(diǎn)網(wǎng)格；采用查表的方式來實(shí)現(xiàn)標(biāo)定以后輸出視圖的生成，速度快，很好的滿足了實(shí)時(shí)性的要求。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103177439SQ201210486358
公開日2013年6月26日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者胡元峰 申請人:惠州華陽通用電子有限公司