本發(fā)明涉及相機標定，尤其涉及一種基于復雜交通場景視景仿真(virtual?test?drive，vtd)的相機標定仿真方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及設備。

背景技術：

1、相機標定在駕駛輔助系統(tǒng)中是一個非常重要的工作，其主要目的是確定相機與車輛之間的空間關系，從而幫助算法準確地計算出車輛與周圍環(huán)境的距離、位置和方向等信息，為駕駛輔助和自動駕駛提供必要的數(shù)據(jù)支持。相機標定的準確性與否會嚴重影響視覺技術判斷和識別的精準性。

2、相機的標定通常在標定實驗室內(nèi)完成。一般地，在標定實驗室內(nèi)通過拍攝不同位置和角度的標定板來完成相機的標定工作。其中，標定板通常是一種特殊設計的平面或者立體板，上面覆蓋著一些特殊的標記點，稱為角點。通過擺放標定板在不同的角度和位置，在相機上拍攝多張標定板圖像，通過圖像處理和計算找到角點的像素位置，優(yōu)化后求解出相機的內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)。合理的標靶樣式和準確的標靶位置，可以大大提高相機準確標定的速度。

3、而目前標定實驗室的設計，主要是采用現(xiàn)場調(diào)試的方式，通過不斷的實驗，來調(diào)整標靶的樣式和位置，以實現(xiàn)最優(yōu)的設計。由于標定現(xiàn)場調(diào)試次數(shù)多，并且標定板的設計周期相對較長且成本較高；針對不用的相機外部參數(shù)，還需要重新設計標定間，其可維護性較差。同時，在標定間設計上，傳統(tǒng)相機標定實驗室的設計，通常采用手工采集圖像坐標或者是使用角點檢測算法，來獲取標定物圖像特征點的坐標，會存在原始誤差，其精度很難保證。

4、在現(xiàn)有技術中，搭建相機標定實現(xiàn)室，需要借助大型的室內(nèi)或室外標定間，同時需要反復的設計標靶尺寸和樣式，并做出實物，還需要通過不斷調(diào)整標靶位置以進行調(diào)試?，F(xiàn)有的這種搭建設標定實驗室的方法存在設計周期長、成本高、人力消耗大等的不足之處。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種相機標定仿真方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及設備。可以高效、準確且方便地獲得標定實驗室的標靶布置方案。

2、為解決上述技術問題，作為本發(fā)明的一方面，提供一種相機標定仿真方法，其至少包括如下步驟：

3、獲得基于三維建模軟件建立的相機標定用的標靶的vtd模型；

4、獲得相機標定用的vtd仿真場景，將安裝有相機的仿真車輛模型以及所述標靶的vtd模型導入所述vtd仿真場景的相應位置上；

5、根據(jù)相機標定的內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)生成對應的配置文件；

6、根據(jù)導入后的vtd仿真場景及配置文件進行vtd相機仿真處理，對仿真結(jié)果進行評價，并根據(jù)評價結(jié)果調(diào)整標靶的尺寸和位置，獲得優(yōu)化后的標靶布置方案。

7、其中，所述獲得基于三維建模軟件建立的相機標定用的標靶的vtd模型，進一步包括：

8、采用三維建模軟件，搭建相機標定用的標靶的三維低精度模型，將所述三維低精度模型進行uv展開，貼上相應的顏色紋理，形成三維高精度模型，并將所述三維高精度模型轉(zhuǎn)成vtd模型格式。

9、其中，獲得相機標定用的vtd仿真場景，將安裝有相機的仿真車輛模型以及所述標靶的vtd模型導入所述vtd仿真場景的相應位置上，進一步包括：

10、在vtd路網(wǎng)建模器中搭建vtd相機標定的靜態(tài)場景，并導入標靶的vtd模型至預定的位置中；

11、在場景編輯器中搭建仿真標定的動態(tài)場景，導入安裝有相機的仿真車輛模型。

12、其中，所述根據(jù)相機標定的內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)生成對應的配置文件，進一步包括：

13、在vtd仿真場景配置文件中，根據(jù)相機安裝到車輛上的位置信息，完成相機標定的外參數(shù)設置；

14、通過透鏡畸變工具配置相機的分辨率、焦距、fov角度、像素點大小、畸變表參數(shù)，生成對應的配置文件，完成相機標定內(nèi)參數(shù)的設置。

15、其中，所述根據(jù)導入后的vtd仿真場景及配置文件進行vtd相機仿真處理，對仿真結(jié)果進行評價，進一步包括：

16、根據(jù)期望放置的標靶數(shù)量，通過預期投影效果，確認每一個標靶的放置可行區(qū)域，然后根據(jù)標靶的尺寸以及放置距離的需求，動態(tài)調(diào)整標靶位置；

17、根據(jù)標靶在車輛坐標系中的位置，求解標靶中角點在像素坐標系的坐標真值，并對標靶布置合理性進行評價；

18、在滿足下述所有條件時，則判定當前標靶布置方案為有效的方案；否則需要進行動態(tài)調(diào)整：

19、棋盤格標靶面積schess滿足條件：0.8％≤schess≤5％；

20、滿足所識別出標靶角點總數(shù)等于預期標靶角點總數(shù)；

21、以及標靶中心像素坐標值(u,v)滿足如下條件：

22、其中，s為圖像總面積；w和v為圖像的像高和像寬。

23、其中，所述根據(jù)評價結(jié)果調(diào)整標靶的尺寸和位置，獲得優(yōu)化后的標靶布置方案，進一步包括：

24、根據(jù)預先設置的仿真評價程序進行判斷，根據(jù)評價結(jié)果不斷調(diào)整標靶的位置，輸出本車型對應的標靶的縱向、橫向和角度最優(yōu)的區(qū)間；

25、更換車型重復上述操作，獲得各個車型區(qū)間對應的標靶的縱向、橫向和角度最優(yōu)的區(qū)間，并將各區(qū)間的公共可用位置區(qū)間作為優(yōu)化后標靶放置位置，獲得優(yōu)化后的標靶布置方案。

26、其中，所述根據(jù)評價結(jié)果不斷調(diào)整標靶位置，輸出本車型對應的標靶的縱向、橫向和角度最優(yōu)的區(qū)間，進一步包括：

27、判斷縱向評價標準是否滿足，如果不滿足，則以預定的步長調(diào)整所述標靶距離相機的縱向距離，直至條件滿足；

28、判斷縱向評價標準是否滿足，如果不滿足，則每次調(diào)整最外側(cè)標靶的橫向位置，保證最外側(cè)標靶落在相機視場角內(nèi)且不重疊，直至所有標靶條件滿足；

29、判斷角度評價標準是否滿足，如果不滿足，則進一步調(diào)整靶標間的橫縱向間距離或者標靶方位角，如果仍得不到合適結(jié)果，需調(diào)整標靶距離相機的縱向距離，并重復進行上述判斷；

30、如果上述三個評價標準均滿足，則獲得本車型對應的標靶的縱向、橫向和角度最優(yōu)的區(qū)間。

31、其中，進一步包括：輸出所述優(yōu)化后的標靶布置方案，以根據(jù)所述優(yōu)化后的標靶布置方案，搭建相機標定實驗室。

32、相應地，本發(fā)明的另一方面還提供一種基于vtd仿真設計相機標定實驗室的系統(tǒng)，其至少包括：

33、標靶模型獲取單元，用于獲得基于三維建模軟件建立的相機標定用的標靶的vtd模型；

34、仿真場景搭建單元，用于獲得相機標定用的vtd仿真場景，將安裝有相機的仿真車輛模型以及所述標靶的vtd模型導入所述vtd仿真場景的相應位置上；

35、相機內(nèi)外參數(shù)設置單元，用于根據(jù)相機標定的內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)生成對應的配置文件；

36、仿真調(diào)試處理單元，用于根據(jù)導入后的vtd仿真場景及配置文件進行vtd相機仿真處理，對仿真結(jié)果進行評價，并根據(jù)評價結(jié)果調(diào)整標靶的尺寸和位置，獲得優(yōu)化后的標靶布置方案。

37、其中，所述仿真調(diào)試處理單元進一步包括：

38、初始區(qū)域確定單元，用于根據(jù)期望放置的標靶數(shù)量，通過預期投影效果，確認每一個標靶的放置可行區(qū)域，然后根據(jù)標靶的尺寸以及放置距離的需求，動態(tài)調(diào)整標靶位置；

39、合理性評價單元，用于根據(jù)標靶在車輛坐標系中的位置，求解標靶中角點在像素坐標系的坐標真值，并對標靶布置合理性進行評價；在滿足下述所有條件時，則判定當前標靶布置方案為有效的方案；否則需要進行動態(tài)調(diào)整：

40、棋盤格標靶面積schess滿足條件：0.8％≤schess≤5％；

41、滿足所識別出標靶角點總數(shù)等于預期標靶角點總數(shù)；

42、以及標靶中心像素坐標值(u,v)滿足如下條件：

43、其中，s為圖像總面積；w和v為圖像的像高和像寬；

44、最優(yōu)區(qū)間確定單元，用于根據(jù)預先設置的仿真評價程序進行判斷，根據(jù)評價結(jié)果不斷調(diào)整標靶的位置，輸出本車型對應的標靶的縱向、橫向和角度最優(yōu)的區(qū)間；

45、優(yōu)化后方案獲得單元，用于更換車型重復上述操作，獲得各個車型區(qū)間對應的標靶的縱向、橫向和角度最優(yōu)的區(qū)間，并將各區(qū)間的公共可用位置區(qū)間作為優(yōu)化后標靶放置位置，獲得優(yōu)化后的標靶布置方案。

46、其中，所述最優(yōu)區(qū)間確定單元進一步包括：

47、判斷處理單元，用于判斷縱向評價標準是否滿足，如果不滿足，則以預定的步長調(diào)整所述標靶距離相機的縱向距離，直至條件滿足；用于判斷縱向評價標準是否滿足，如果不滿足，則每次調(diào)整最外側(cè)標靶的橫向位置，保證最外側(cè)標靶落在相機視場角內(nèi)且不重疊，直至所有標靶條件滿足；用于

48、判斷角度評價標準是否滿足，如果不滿足，則進一步調(diào)整靶標間的橫縱向間距離或者標靶方位角，如果仍得不到合適結(jié)果，需調(diào)整標靶距離相機的縱向距離，并重復進行上述判斷；如果上述三個評價標準均滿足，則獲得本車型對應的標靶的縱向、橫向和角度最優(yōu)的區(qū)間。

49、其中，進一步包括；

50、標靶布置方案輸出單元，用于輸出所述優(yōu)化后的標靶布置方案，以根據(jù)所述優(yōu)化后的標靶布置方案，搭建相機標定實驗室。

51、相應地，作為本發(fā)明的另一方面，還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如前述的方法的步驟。

52、相應地，作為本發(fā)明的再一方面，還提供一種計算裝置，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如前述方法的步驟。

53、實施本發(fā)明實施例，具有如下的有益效果：

54、本發(fā)明提供一種相機標定仿真方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及設備。通過借助vtd搭建相機標定的仿真環(huán)境，對相機標定實驗室進行設計，從而提供了實現(xiàn)自動化相機標定間的解決方案；

55、在本發(fā)明實施例中，通過自動化接收仿真圖像，計算標靶角點像素值；并根據(jù)靶標放置距離遠近、預期成像位置、標靶尺寸確定每一個標靶可放置區(qū)域范圍，同時提供標靶成像的評價方法和動態(tài)調(diào)整標靶位置的流程，可以大量減少標定間現(xiàn)場調(diào)試的次數(shù)，縮短了標定板的設計周期；

56、同時，本發(fā)明提供的方法可以適配不同尺寸的車型，適配魚眼攝像頭、針孔攝像頭等不同相機類型；支持不同標靶圖形的切換，可便捷精準的完成所有方位的標定，提高標定實驗室的設計效率；

57、綜上，本發(fā)明提供的在線搭建相機標定實驗室的方法，可以減少標定間現(xiàn)場中實車調(diào)試次數(shù)，節(jié)約成本和設計資源。