本發(fā)明涉及汽車電子和智能駕駛，具體涉及一種用于優(yōu)化和校正汽車全景攝像頭外部參數(shù)的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車電子和智能駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，全景攝像頭系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用越來越廣泛。全景攝像頭系統(tǒng)能夠通過四路攝像頭采集車輛周圍的圖像，并將這些圖像拼接成一張360度的全景視圖，提供駕駛者以“上帝視角”，顯著提高駕駛的安全性和便利性。

2、360度全景影像系統(tǒng)的圖像拼接準(zhǔn)確性主要依賴于攝像頭的外部參數(shù)(外參)，這些外參決定了各攝像頭圖像之間的相對(duì)位置和角度。在汽車制造過程中，每輛汽車在出廠前都會(huì)對(duì)攝像頭進(jìn)行一次外參標(biāo)定，以確保拼接圖的準(zhǔn)確性。然而，隨著汽車的長(zhǎng)期使用，由于道路顛簸、車輛震動(dòng)等因素，攝像頭的安裝位置可能會(huì)發(fā)生輕微的變化。這些位置變化會(huì)導(dǎo)致圖像拼接誤差，使得全景圖像出現(xiàn)拼接不準(zhǔn)的情況，如圖(1)所示，這將影響駕駛者的視覺體驗(yàn)和行車安全。

3、基于上述問題，迫切需要設(shè)計(jì)一種適用性強(qiáng)的全景攝像頭外參校正方法，以在攝像頭外參發(fā)生偏移時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行校正，保證全景圖像的拼接精度和圖像質(zhì)量，確保駕駛的安全性和便利性。這種方法不僅應(yīng)具備高效的校正能力，還應(yīng)能夠適應(yīng)多種環(huán)境條件，確保在各種復(fù)雜使用場(chǎng)景下都能提供高質(zhì)量的全景影像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了解決攝像頭位置可能會(huì)發(fā)生偏移的問題，本發(fā)明提供了一種基于停車位的汽車全景攝像頭外參優(yōu)化方法來解決上述問題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于停車位的汽車全景攝像頭外參優(yōu)化方法，包括以下步驟：

3、s1、將車輛停放在標(biāo)準(zhǔn)停車位的居中位置；

4、s2、車載顯示屏接收到控制指令后進(jìn)入車道線校正界面，進(jìn)行外參校正；

5、s3、通過車輛四周的攝像頭采集四路圖像數(shù)據(jù)；

6、s4、根據(jù)所述四路圖像數(shù)據(jù)判斷車輪和車身是否均位于標(biāo)準(zhǔn)停車位內(nèi)并且攝像頭無遮擋，如果是，則使用opencv視覺算子處理所述四路圖像數(shù)據(jù)，識(shí)別四路圖像數(shù)據(jù)中的停車位標(biāo)定線的輪廓，并排除非停車位標(biāo)定線的干擾線條；

7、s5、計(jì)算停車位標(biāo)定線的輪廓的兩個(gè)最長(zhǎng)線段，將兩個(gè)最長(zhǎng)線段分別記為上升沿和下降沿，對(duì)上升沿和下降沿的兩端進(jìn)行延長(zhǎng)，判斷延長(zhǎng)線是否平行；若延長(zhǎng)線不平行，則通過計(jì)算消失點(diǎn)的角度來確定旋轉(zhuǎn)矩陣，并通過迭代方法調(diào)整攝像頭的外部參數(shù)，直至延長(zhǎng)線平行為止。

8、作為優(yōu)選，所述停車位標(biāo)定線的顏色為白色，且線寬大于10厘米。

9、作為優(yōu)選，在所述步驟s4中，用sobel算子計(jì)算四路圖像數(shù)據(jù)中的停車位標(biāo)定線的輪廓，并排除非停車位標(biāo)定線的干擾線條。

10、作為優(yōu)選，在所述步驟s5中，分別將上升沿和下降沿?cái)M合為直線，計(jì)算這兩條直線的交點(diǎn)，即消失點(diǎn)；如果消失點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)處，說明上升沿和下降沿是平行的，無需校正外參；如果消失點(diǎn)不在無窮遠(yuǎn)處，說明此時(shí)停車位標(biāo)定線發(fā)生偏離，需要對(duì)當(dāng)前的攝像頭外參進(jìn)行校正。

11、作為優(yōu)選，在所述步驟s5中，用vp的位置來計(jì)算攝像頭的運(yùn)動(dòng)角度如式(1)和式(2)所示：

12、

13、

14、其中，v∞＝[0?1?0]t；

15、v為消失點(diǎn)，‖v‖為v的模長(zhǎng)；

16、根據(jù)vp和計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣r，如式(3)所示：

17、

18、旋轉(zhuǎn)矩陣r的變化會(huì)使得停車位標(biāo)定線上的點(diǎn)位置發(fā)生變化，對(duì)的值進(jìn)行可變步長(zhǎng)的偏移，當(dāng)滿足式(4)的條件時(shí)，就可以認(rèn)為停車位標(biāo)定線已經(jīng)平行，當(dāng)前旋轉(zhuǎn)矩陣對(duì)應(yīng)的外參，就是校正后的外參；其中i為單位矩陣；

19、argmin(|dg―dr|+|dg―dl|+|p4―p1|+|p3―p2|)??式(4)

20、其中，dg代表上升沿和下降沿平行時(shí)的間距，dr代表上升沿和下降沿不平行時(shí)較短側(cè)的間距，dl代表上升沿和下降沿不平行時(shí)較長(zhǎng)側(cè)的間距，p1對(duì)應(yīng)上升沿左側(cè)端點(diǎn)，p4對(duì)應(yīng)上升沿右側(cè)端點(diǎn)，p2對(duì)應(yīng)下降沿的左側(cè)端點(diǎn)，p3對(duì)應(yīng)下降沿的右側(cè)端點(diǎn)；

21、圖像坐標(biāo)系和車輛坐標(biāo)系的關(guān)系如式(5)所示，

22、xi＝k[r|t]xv＝hxv?式(5)

23、其中，xv代表世界坐標(biāo)系中的點(diǎn)，xi代表圖像坐標(biāo)系中的點(diǎn)；k代表攝像頭的內(nèi)參，r代表旋轉(zhuǎn)矩陣，t代表平移矩陣，[r|t]表示攝像頭外參，h為單應(yīng)性矩陣，等于攝像頭內(nèi)參乘以外參。

24、本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過使用基于停車位標(biāo)定線的汽車全景攝像頭外參優(yōu)化方法：

25、提高攝像頭校正精度：通過對(duì)停車位標(biāo)定線的精確識(shí)別和校正，能夠確保全景攝像頭系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用過程中由于震動(dòng)或其他原因?qū)е碌奈恢闷频玫郊皶r(shí)修正，確保全景影像的拼接精度和圖像質(zhì)量。

26、增強(qiáng)全景視角的準(zhǔn)確性：通過迭代調(diào)整攝像頭的外部參數(shù)，使停車位標(biāo)定線的延長(zhǎng)線平行，確保攝像頭的視角校正精確，從而提高全景攝像頭系統(tǒng)提供的360度視角的準(zhǔn)確性，提升駕駛安全性和便利性。

27、適應(yīng)多種環(huán)境條件：采用opencv視覺算子處理圖像數(shù)據(jù)，能夠在復(fù)雜的環(huán)境條件下準(zhǔn)確識(shí)別停車位標(biāo)定線，并排除非停車位標(biāo)定線的干擾線條，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

28、優(yōu)化車輛停放位置的檢測(cè)：通過計(jì)算停車位標(biāo)定線的輪廓的兩個(gè)最長(zhǎng)線段，并利用其上升沿和下降沿進(jìn)行延長(zhǎng)和判斷，能夠準(zhǔn)確判斷車輛是否停放在標(biāo)準(zhǔn)停車位內(nèi)，從而為外參優(yōu)化提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

29、實(shí)時(shí)調(diào)整攝像頭參數(shù)：通過計(jì)算消失點(diǎn)的角度和旋轉(zhuǎn)矩陣，并利用迭代方法調(diào)整攝像頭的外部參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整，確保全景攝像頭系統(tǒng)在各種使用情況下都能提供高質(zhì)量的全景影像。

30、綜上所述，本發(fā)明通過基于停車位標(biāo)定線的外參優(yōu)化方法，能夠顯著提高汽車全景攝像頭系統(tǒng)的校正精度和圖像質(zhì)量，增強(qiáng)駕駛安全性和便利性，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種基于停車位的汽車全景攝像頭外參優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述停車位標(biāo)定線的顏色為白色，且線寬大于10厘米。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟s4中，用sobel算子計(jì)算四路圖像數(shù)據(jù)中的停車位標(biāo)定線的輪廓，并排除非停車位標(biāo)定線的干擾線條。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟s5中，分別將上升沿和下降沿?cái)M合為直線，計(jì)算這兩條直線的交點(diǎn)，即消失點(diǎn)；如果消失點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)處，說明上升沿和下降沿是平行的，無需校正外參；如果消失點(diǎn)不在無窮遠(yuǎn)處，說明此時(shí)停車位標(biāo)定線發(fā)生偏離，需要對(duì)當(dāng)前的攝像頭外參進(jìn)行校正。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟s5中，用vp的位置來計(jì)算攝像頭的運(yùn)動(dòng)角度如式(1)和式(2)所示：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于停車位的汽車全景攝像頭外參優(yōu)化方法，涉及汽車電子和智能駕駛技術(shù)領(lǐng)域。方法包括：將車輛停放在標(biāo)準(zhǔn)停車位的居中位置，車載顯示屏進(jìn)入車道線校正界面進(jìn)行校正，通過車輛四周攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)，利用OpenCV視覺算子處理圖像數(shù)據(jù)，識(shí)別并排除干擾線條。計(jì)算停車位標(biāo)定線的兩個(gè)最長(zhǎng)線段并延長(zhǎng)，若延長(zhǎng)線不平行，通過計(jì)算消失點(diǎn)角度確定旋轉(zhuǎn)矩陣，迭代調(diào)整攝像頭外參。該方法提高了攝像頭校正精度、全景視角準(zhǔn)確性，適應(yīng)多種環(huán)境，優(yōu)化車輛停放位置檢測(cè)，實(shí)時(shí)調(diào)整攝像頭參數(shù)，顯著提高全景影像質(zhì)量和駕駛安全性，具有廣泛應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：朱磊,張華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州新途軟件有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9