CN105578176A - 车辆用后方摄像头的影像补正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用后方摄像头的影像补正方法，包括：图案检测步骤，通过后方摄像头的内参数及几何信息检测预定图案；摄像头姿势推定步骤，通过所述图案检测步骤检测的所述预定图案，基于图案基准坐标系推定设置于当前车辆的所述后方摄像头(以下简称‘设置摄像头’)的姿势；单应矩阵获取步骤，根据所述摄像头姿势推定步骤确认的所述设置摄像头的误差角度求出对应的单应矩阵；以及影像补正步骤，利用所述单应矩阵获取步骤求出的所述单应矩阵，以按设计基准装配的摄像头的姿势为基准补正所述设置摄像头拍摄的影像，能够提高产品可靠性及驾驶员便利性。

Description

车辆用后方摄像头的影像补正方法
技术领域
本发明涉及车辆用后方摄像头的影像补正方法，尤其涉及一种根据后方摄像头拍摄的影像信息，对拍摄到的影像补正相当于当前设置的后方摄像头误差角度的量并输出，因此能够预防安全事故的车辆用后方摄像头的影像补正方法。
背景技术
设置于车辆的后方摄像头在车辆倒车行进或倒车驻车时通过显示器向驾驶员显示车辆后方视野，以确保能够更加安全地倒车行进及倒车驻车。
后方摄像头通常以埋入或粘贴方式设置在装饰件、车牌照、后备箱及标牌(emblem)、扰流器(spoiler)、保险杠等，并且后方摄像头在车辆的后方一侧固定装配成露出其透镜部分。
上述后方摄像头拍摄的影像通过驾驶座影音系统(AudioVideoSystem)的显示部输出，因此驾驶员能够在倒车行进或倒车驻车时确认显示部显示的后方状态。
韩国专利公开公报第10-2003-0017772号(2003年03月04日)公开的后方摄像头是设置于车辆多种位置提供车辆后方的影像信息，但会出现因后方摄像头位置发生变更而导致光轴偏移，无法提供正确位置的影像信息的情况。
另外，韩国专利公开公报第10-2013-0005159号(2013年01月15日)公开的后方摄像头是在上述后方摄像头的位置发生变更时，最大限度地利用后方摄像头拍摄的影像信息并通过促动器调整后方摄像头的拍摄位置使得后方摄像头的光轴得到调节，解决上述公开专利的问题。
但后一公开专利的问题在于需另外增加设置用于变更后方摄像头的拍摄位置的促动器，因此具有部件数量增加、产品费用上升的问题。
图1a及图1b为根据现有技术的车辆用后方摄像头的设置状态及其拍摄影像与车辆倒车方向的模拟图。
如图1a所示，在所述后方摄像头按设计基准设置于车体后方时，实际车辆的倒车方向与所显示后方影像的行进方向相同，而在如图1b所示的所述后方摄像头比设计基准偏移预定角度的情况下，实际车辆的倒车方向与所显示后方影像的行进方向不同，驻车过程中可能会引发安全事故。
发明内容
技术问题
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种根据后方摄像头拍摄的影像信息，对拍摄到的影像补正相当于当前设置的后方摄像头误差角度的量并输出，无需另外设置促动器，因此能够预防安全事故的车辆用后方摄像头的影像补正方法。
技术方案
根据本发明车辆用后方摄像头的影像补正方法的优选的一个实施例包括：通过后方摄像头的内参数(parameters)及几何(geometry)信息检测预定图案的图案检测步骤；通过所述图案检测步骤检测的所述预定图案，基于图案基准坐标系推定设置摄像头的姿势的步骤，其中，所述设置摄像头是设置于当前车辆的后方摄像头；根据所述推定设置摄像头的姿势的步骤确认的所述设置摄像头的误差角度，求出对应的单应矩阵的单应矩阵获取步骤；以及利用所述单应矩阵获取的步骤求出的所述单应矩阵，以按设计基准装配的摄像头的姿势为基准补正所述设置摄像头拍摄的影像的影像补正步骤。
并且，所述推定设置摄像头的姿势的步骤具体是进行第一计算及第二计算，其中，所述第一计算是基于所述图案基准坐标系计算所述设置摄像头的姿势，所述图案基准坐标系是以所述按设计基准装配的摄像头的姿势为基准的，所述第二计算是利用在组装线装配的摄像头检测的图案计算所述设置摄像头的姿势。
并且，所述单应矩阵(homography)可以是使第一姿势旋转至第二姿势的影像信息，其中，所述第一姿势是通过所述第二计算算出的摄像头的姿势，所述第二姿势是通过所述第一计算算出的摄像头的姿势。
并且，所述第一姿势及第二姿势可以包括从所述图案基准坐标系获取的摄像头的位置及角度，其中所述位置包括X,Y,Z坐标，所述角度包括辊角(roll)、俯仰角(pitch)、偏航角(yaw)。
并且，本影像补正方法还可以包括：警报步骤，该步骤是所述组装线装配的摄像头相对于所述按设计基准装配的摄像头发生设定角度以上误差时不执行所述影像补正步骤，而是向用户发出警报。
并且，所述设定角度可以设定成以所述图案基准坐标系为基准全方位不超过五度。
并且，所述单应矩阵可以是，通过利用所述设置摄像头的角度信息与所述组装线装配的摄像头的角度信息之差求出用于向正常设置的所述摄像头的角度方向旋转的矩阵的方式获取的。
技术效果
根据本发明车辆用后方摄像头的影像补正方法的一个优选实施例，无需另外设置用于补正后方摄像头拍摄角度的促动器，因此能够节省部件数量，并且能够减少组装工序、防止产品整体单价上升。
附图说明
图1a及图1b为根据现有技术的车辆用后方摄像头的设置状态及其拍摄影像与车辆倒车方向的模拟图；
图2为显示本发明车辆用后方摄像头的影像补正方法的一个优选实施例的控制流程图。
附图标记说明
S10：图案检测步骤S20：摄像头姿势推定步骤
S30：单应矩阵获取步骤S40：影像补正步骤
S50：警报步骤
具体实施方式
以下参照附图具体说明本发明车辆用后方摄像头的影像补正方法的一个优选实施例。
图2为显示本发明车辆用后方摄像头的影像补正方法的一个优选实施例的控制流程图。
本发明车辆用后方摄像头的影像补正方法的一个优选实施例如图2所示，包括：通过后方摄像头的内参数及几何信息检测预定图案的图案检测步骤S10；通过所述图案检测步骤S10检测的所述预定图案，基于图案基准坐标系推定设置于当前车辆的所述后方摄像头(以下简称‘设置摄像头’)的姿势的摄像头姿势推定步骤S20；根据所述摄像头姿势推定步骤S20确认的所述设置摄像头的误差角度求出对应的单应矩阵的单应矩阵获取步骤S30；以及，利用所述单应矩阵获取步骤S30求出的所述单应矩阵，以按设计基准装配的摄像头(以下简称‘按设计基准装配摄像头’)的姿势为基准补正所述设置摄像头拍摄的影像的影像补正步骤S40。
通常，摄像头影像补正(ImageCalibration)需要求出内参数(Intrinsicparameter)及外参数(Extrinsicparameter)，上述检测预定图案的图案检测步骤S10是求出后者即外参数的步骤。
外参数是表示摄像头相对于实际世界的原点的偏离量及旋转量的信息，该外参数并非制作摄像头时即已确定的参数。
相反，内参数是表示透镜畸变(Distortion)等引起的摄像头结构误差或源于放大或缩小时对应的焦距变化等摄像头内部信息。
其中，所述图案检测步骤S10可以是不分当前设置的所述设置摄像头及所述按设计基准装配摄像头的种类，根据具有相同规格的摄像头的内参数因素与几何信息检测所述预定图案的步骤。
进一步来讲，摄像头根据其规格，可以以预定形态的图案显示影像，可通过所述图案设置图案基准坐标系。上述设置的所述图案基准坐标系作为推定所述设置摄像头与所述按设计基准装配摄像头的姿势的基准。
所述摄像头姿势推定步骤S20可以是基于以所述按设计基准装配摄像头的姿势为基准的所述图案基准坐标系计算所述设置摄像头的姿势(以下称为‘第一计算’)，利用组装线(ProcessingLine)上装配的摄像头(以下简称‘组装线装配摄像头’)检测的图案计算所述设置摄像头的姿势(以下称为‘第二计算’)的步骤。
另外，所述单应矩阵可以是使所述第二计算算出的摄像头的姿势(以下称为‘第一姿势’)旋转至所述第一计算算出的摄像头的姿势(以下简称‘第二姿势’)的影像信息。
所述单应矩阵的用途是补正因所述设置摄像头的当前物理角度发生偏移而错误拍摄的后方影像。进一步来讲，假设实际世界的三维坐标的Z轴值为0的情况下成为具有XY坐标的二维平面，该二维平面可以是摄像头拍摄的二维影像。可以从二维影像找出特征点以变更成从其他角度观察，这就叫单应性(Homography)。
另外，所述第一姿势及第二姿势可包括从所述图案基准坐标系获取的摄像头的位置(X,Y,Z坐标)及角度(Roll，Pitch，Yaw)。即，所述第一姿势及第二姿势表示包括所述设置摄像头拍摄后方影像所需的全方位角度的姿势。
优选的是，通过计算所述第一姿势及第二姿势得知在所述组装线装配摄像头相对于所述按设计基准装配摄像头发生设定角度以上的误差时不执行所述影像补正步骤S40。其原因在于所述设置摄像头相对于所述按设计基准装配摄像头发生设定角度以上误差的情况下，利用所述单应矩阵补正后反而可能会造成后方影像的画质下降，或可能会被处理成给驾驶员带来异质性的畸变的影像。如上程度的画质下降及异质性可能会让驾驶员发生安全事故。此时相比于执行所述影像补正步骤S40，更为优选的是通过预定的警报方式向所述用户发出警报(警报步骤S50)，使用户不依赖所述设置摄像头显示的影像，而是直接用眼睛观察并完成后方驻车。
驾驶员在发出警报的所述警报步骤S50收到预定警报时，尝试重新安装所述摄像头为宜，当然也可以忽略显示的所述影像以确保更加安全地进行后方驻车。
其中，可以将所述设定角度设定成以所述图案基准坐标系为基准全方位不超过五度。
另外，可利用所述设置摄像头的角度信息与所述组装线装配摄像头的角度信息之差求出向所述正常设置摄像头的角度方向旋转的矩阵R，以此获取所述单应矩阵。
进一步来讲，以下数学式是利用单应矩阵补正影像的数学式。
[数学式]P′＝KRK-1P
其中，P表示组装线装配摄像头的影像坐标，P’表示按设计基准装配摄像头的影像坐标，K表示摄像头的内参数，KRK-表示单应矩阵，是如上述说明的矩阵R且是3×3矩阵。
尤其，如本发明只有一台静态(stationary)后方摄像头的情况下无法求出三维坐标，而上述能够准确获得根据摄像头规格的内参数的情况下，能够通过上述数学式获取单应矩阵。
进一步来讲，虽然所述数学式不是正确的三维信息，但假设后方摄像头看到的视野(FieldofView)为平面(称为‘接地平面’)时，可以有推定从图像检测的对象的接地平面上的坐标的方法。只要图像平面(imageplane)与接地平面(groundplane)之间具有投影变换(projectivetransformation)即可实现该方法。上述单应矩阵称为‘平面对平面单应矩阵(planetoplanehomography)’。
一般的求出单应矩阵的方法是直接线性转换(DirectLinearTransformation；以下简称‘DLT’)算法(algorithm)。两个平面之间存在四个以上对应点对(pairs)时能够通过DLT方法求出单应矩阵。
根据本发明的车辆用后方摄像头的影像补正方法的一个优选实施例，不仅能够准确获取摄像头规格所对应内参数，并且能够准确获知所述图案基准坐标系，因此DLT方法非常有效，能够通过上述简单数学式，利用单应矩阵简单明了地补正影像。
并且，根据如上构成的本发明车辆用后方摄像头的影像补正方法，所述设置摄像头的偏移量不超过设定角度且在该状态拍摄影像的情况下，对此进行补正并显示给驾驶员，因此驾驶员能够通过更为准确的后方影像安全地进行后方驻车，并且无需再安装物理旋转所述设置摄像头以进行补正的其他促动器，因此能够进一步提高用户便利性。
以上参照附图说明了本发明车辆用后方摄像头的影像补正方法的一个优选实施例。但本发明的实施例并不限定于上述一个优选实施例，本发明所属技术领域的普通技术人员可以进行多种变形并在相同范围内实施。因此，本发明的真正保护范围为技术方案所记载的内容。

Claims (7)

1.一种车辆用后方摄像头的影像补正方法，其特征在于，包括：
通过后方摄像头的内参数及几何信息检测预定图案的图案检测步骤；
通过所述图案检测步骤检测的所述预定图案，基于图案基准坐标系推定设置摄像头的姿势的步骤，其中，所述设置摄像头是设置于当前车辆的后方摄像头；
根据所述推定设置摄像头的姿势的步骤确认的所述设置摄像头的误差角度，求出对应的单应矩阵的单应矩阵获取步骤；以及
利用所述单应矩阵获取的步骤求出的所述单应矩阵，以按设计基准装配的摄像头的姿势为基准补正所述设置摄像头拍摄的影像的影像补正步骤。
2.根据权利要求1所述的车辆用后方摄像头的影像补正方法，其特征在于：
所述推定设置摄像头的姿势的步骤具体是进行第一计算及第二计算，其中，所述第一计算是基于所述图案基准坐标系计算所述设置摄像头的姿势，所述图案基准坐标系是以所述按设计基准装配的摄像头的姿势为基准的，所述第二计算是利用在组装线装配的摄像头检测的图案计算所述设置摄像头的姿势。
3.根据权利要求2所述的车辆用后方摄像头的影像补正方法，其特征在于：
所述单应矩阵是使第一姿势旋转至第二姿势的影像信息，其中，所述第一姿势是通过所述第二计算算出的摄像头的姿势，所述第二姿势是通过所述第一计算算出的摄像头的姿势。
4.根据权利要求3所述的车辆用后方摄像头的影像补正方法，其特征在于：
所述第一姿势及第二姿势包括从所述图案基准坐标系获取的摄像头的位置及角度，其中所述位置包括X,Y,Z坐标，所述角度包括辊角、俯仰角、偏航角。
5.根据权利要求2所述的车辆用后方摄像头的影像补正方法，其特征在于，还包括：
警报步骤，是所述组装线装配的摄像头相对于所述按设计基准装配的摄像头发生设定角度以上误差时不执行所述影像补正步骤，而是向用户发出警报。
6.根据权利要求5所述的车辆用后方摄像头的影像补正方法，其特征在于：
所述设定角度设定成以所述图案基准坐标系为基准全方位不超过五度。
7.根据权利要求2所述的车辆用后方摄像头的影像补正方法，其特征在于：
所述单应矩阵是通过利用所述设置摄像头的角度信息与所述组装线装配的摄像头的角度信息之差求出用于向正常设置的所述摄像头的角度方向旋转的矩阵的方式获取的。
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