CN102736634A - 一种用于汽车全景图的摄像头角度调节方法 - Google Patents

一种用于汽车全景图的摄像头角度调节方法 Download PDF

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杨力
余天明
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高勇
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Abstract

一种用于汽车全景图的摄像头角度调节方法，包括如下步骤：测量各个摄像头离地面高度，以及摄像头离车体中心的距离，获得摄像头位置数据；获取摄像头初始姿态角，所述姿态角度包括：俯仰角、侧滚角、偏航角；以一定步长，改变每个所述摄像头的姿态角度；根据每个所述摄像头位置数据和姿态角，分别计算俯视图；将分别计算得到的俯视图拼接，人眼观察拼接后的俯视图，如果俯拼接效果不好，返回第3步，继续调节，如果拼接效果好，则保存姿态角信息，退出。本发明的用于汽车全景图的摄像头角度调节方法简化了传统的摄像头参数标定方法，只需要以软件方式调节摄像头的角度，即可完成摄像机外部参数标定。

Description

一种用于汽车全景图的摄像头角度调节方法
技术领域
本发明涉及一种摄像头角度调节方法，具体地是一种用于汽车全景图的摄像头角度调节方法。
背景技术
传统的汽车影像产品可以提供车身周围的图像，帮助驾驶员看清车身周围障碍，但不够直观，存在死角。汽车全景图产品可以提供更加直观的鸟瞰图，且没有死角，但需要对摄像头进行外部参数标定。传统的摄像头参数标定方法是采用标定板，标定过程繁琐。
发明内容
为了解决现有技术中存在的摄像机标定过程复杂的问题，本发明提供了一种用于汽车全景图的摄像头角度调节方法，包括如下步骤：
（1） 测量各个摄像头离地面高度，以及摄像头离车体中心的距离，获得摄像头位置数据；
（2） 获取摄像头初始姿态角，所述姿态角度包括：俯仰角、侧滚角、偏航角；
（3） 以一定步长，改变每个所述摄像头的姿态角度；
（4） 根据每个所述摄像头位置数据和姿态角，分别计算俯视图；
（5） 将分别计算得到的俯视图拼接，人眼观察拼接后的俯视图，如果拼接效果不好，返回第（3）步，继续调节，如果拼接效果好，则保存姿态角信息，退出。
进一步的，所述摄像头为鱼眼摄像头。
进一步的，所述摄像头的个数是四个，分别布置在汽车的前后左右四个方位。
进一步的，所述初始姿态角可以采用批量生产时相同车型的角度，也可采用肉眼预估。
进一步的，在摄像头粗调或微调阶段，所述步长不同。
附图说明
图1是安装在汽车上的四个摄像头获得的图像；
图2是由四个摄像头获得的图像生成的鸟瞰图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，在汽车车身周围前后左右四个方向上安装至少4个摄像头，优选地摄像头为鱼眼摄像头，把车身周围各个摄像头的视角分别转换为车顶上方俯视的摄像头视角，然后对多幅俯视图像进行拼接，获得车身周围的鸟瞰图。因此需要对摄像头的姿态角进行调节，以获得合适的鸟瞰图。
本发明的用于汽车全景图的摄像头角度调节方法包括如下步骤：
（1）用尺子、铅垂分别测量各个摄像头离地面高度，以及摄像头离车体中心的距离，获得摄像头位置数据；
（2）获取摄像头初始姿态角，这个初始姿态角可以采用批量生产时相同车型的角度，也可采用肉眼预估。所述姿态角度包括：俯仰角、侧滚角、偏航角。
（3）以一定步长，改变每个摄像头的姿态角度；在摄像头粗调或微调阶段，所述步长不同。
（4）根据每个所述摄像头位置数据和姿态角，分别计算俯视图；
所述计算过程如下：
假设俯视图是由一个虚拟摄像头生成，此虚拟摄像头的内参数为K。
对虚拟摄像机下的任意一点X，根据虚拟摄像机和车周围某个摄像头之间的位置关系，可将X转换到车周围某个摄像头坐标系下，设为X’
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE001
           （1）
其中R和t分别是虚拟摄像机在车周围某个摄像头坐标系下的旋转矩阵和平移向量。R和t均可以通过粗略测量，并微调而得到。
对于虚拟摄像机上任一像素点
Figure 522946DEST_PATH_IMAGE002
，其反投影直线与地平面交点（即前述虚拟摄像机下的任意一点X）
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE003
，  （2）
其中s为尺度系数，K为虚拟摄像机内参数矩阵。
车周围某个摄像机坐标系下地平面方程为
Figure 377769DEST_PATH_IMAGE004
        （3）
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE005
为地平面法向量，d为摄像机光心到地平面距离。
由公式（2），（3）两式可得：
Figure 344457DEST_PATH_IMAGE006
       （4）
将公式（2）、（4）代入（1），化简得到，
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE007
Figure 739666DEST_PATH_IMAGE008
（5）
由此可以得到虚拟摄像机和车周围某个摄像头之间的像素坐标转换关系：
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE009
     （6）
其中是车周围某个摄像头上的像素坐标，
其中F为所述车周围某个摄像头成像模型，常用的模型有很多种。选定一种模型之后，需要对每一个摄像头求出不同系数，这个过程可以事先完成，称为“摄像机标定”或“摄像机定标”。这里给出其中一种摄像头成像模型。
把摄像头坐标系下的空间点
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE011
转换为摄像头的像素坐标
Figure 328283DEST_PATH_IMAGE012
，这个转换关系由下面（7）~（11）式给出。
（7）
Figure 595316DEST_PATH_IMAGE014
（8）
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
（9）
Figure 918850DEST_PATH_IMAGE016
（10）
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE017
（11）
Figure 587729DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE019
，，
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 460056DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 2012102371933100002DEST_PATH_IMAGE023
，，是摄像头的内参数。
（5）将分别计算得到的俯视图拼接，人眼观察拼接后的俯视图，如果拼接后效果不好，比如俯视图有变形或重叠，返回第（3）步，继续调节，如果拼接效果好，则保存姿态角信息，退出。
这样，摄像头角度调节完成。
本发明的用于汽车全景图的摄像头角度调节方法简化了传统的摄像头参数标定方法，只需要以软件方式调节摄像头的角度，即可完成摄像机外部参数标定。本方法简单，可大大提高生产效率。

Claims (5)

1.一种用于汽车全景图的摄像头角度调节方法，包括如下步骤：
（1）测量各个摄像头离地面高度，以及摄像头离车体中心的距离，获得摄像头位置数据；
（2）获取摄像头初始姿态角，所述姿态角度包括：俯仰角、侧滚角、偏航角；
（3）以一定步长，改变每个所述摄像头的姿态角度；
（4）根据每个所述摄像头位置数据和姿态角，分别计算俯视图；
（5）将分别计算得到的俯视图拼接，人眼观察拼接后的俯视图，如果拼接后效果不好，返回第（3）步，继续调节，如果拼接效果好，则保存姿态角信息，退出。
2.如权利要求1的用于汽车全景图的摄像头角度调节方法，其特征在于：所述摄像头为鱼眼摄像头。
3.如权利要求2的用于汽车全景图的摄像头角度调节方法，其特征在于：所述摄像头的个数是四个，分别布置在汽车的前后左右四个方位。
4.如权利要求1的用于汽车全景图的摄像头角度调节方法，其特征在于：所述初始姿态角可以采用批量生产时相同车型的角度，也可采用肉眼预估。
5.如权利要求1的用于汽车全景图的摄像头角度调节方法，其特征在于：在摄像头粗调或微调阶段，所述步长不同。
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