CN106097297A - 一种摄像头遮挡范围计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种摄像头遮挡范围计算方法，包括待测摄像头、基准平面和基准点，所述基准点处于穿过所述基准平面的中心点的垂线上；所述基准平面上设有若干与中心点同心的参考圆，识别遮挡边缘后，对拍摄图像中的遮挡边缘的每个像素点在实际情况中用两个角度参量进行量化。同时为了方便测试还提供一种摄像头遮挡范围计算的基准图卡。本发明避免了多个部件中的信号处理和传输方法的不同，直接计算出显示屏实际遮挡的范围，同时反过来，可以通过预先在显示屏上设定需要显示的范围，反推到实际全景摄像头组合，从而计算出全景摄像头有效视野范围，实现全景摄像头布置的准确指导。
Description
技术领域
本发明涉及摄像头组装领域，特别涉及一种摄像头遮挡范围计算方法。
背景技术
在进行汽车全景摄像头布置时，需要对多个摄像头的视角进行配合，在此过程中不可避免的出现视角被遮挡的情况，因此在做汽车全景布置时需要进行视野校核。但是由于全景摄像头视野范围不是很准确，即便供应商提供了摄像头的视野范围也不一定准确。另外由于还存在畸变矫正、像素拉伸等因素，最终呈现在屏幕遮挡很难被准确测量出来。也即是，目前没有办法通过计算机模拟计算出实际屏幕上的遮挡范围。
另外一点是，无法预计需要呈现的视野范围，即假如需要的有效图像范围确定，现在还没有方法在3D布置上计算出这个范围是否被遮挡。从实景到获得图像需要经过透镜组、图像传感器，处理器以及显示屏一系列的综合处理，在此过程中各个环节的分辨率差异都会导致所获取图像的范围出现不同。在这一个过程中，而且软件对图像的处理千差万别，所以最终图像效果也是差异很大。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种摄像头遮挡范围计算方法。
一种摄像头遮挡范围计算方法，不去探究图像在镜片、传感器、处理器以及显示屏之间的处理和传输方式，将上述的部件均当成一个整体，从整体的角度来判断待测摄像头的遮挡范围，或者说是拍摄范围。其包括待测摄像头、基准平面和基准点，所述基准点处于穿过所述基准平面的中心点的垂线上；所述基准平面上设有若干与中心点同心的参考圆，具体遮挡范围计算步骤如下：
S10. 将所述待测摄像头置于所述基准点，且正对于一基准平面,获取所述摄像头所拍摄的图像，并描绘所述图像中未被遮挡的拍摄范围边缘的轨迹；
S20. 获取所述基准点到所述基准面的第一距离，并识别和记录所述轨迹与所述参考圆的交点；
S30. 根据所述第一距离、所述交点以及所述中心点的位置关系算出所述基准点分别到交点和中心点连线之间的第一夹角；
S40. 计算所述基准点与所述交点连线在所述基准平面上的投影与水平线的夹角，获得第二夹角；
S50. 根据多个所述第一夹角和第二夹角确定待测摄像头的拍摄范围以及遮挡范围。
进一步的，所述步骤S30中的计算方法包括
S31. 计算所述交点到所述中心点的第二距离；
S32. 计算所述交点到所述基准点的第三距离；
S33. 结合所述第一距离、第二距离以及第三距离计算所述第一夹角。
进一步的，每个所述参考圆的大小与待测摄像头所拍摄的拍摄视角对应。
优选的，所述第一距离在50mm到200mm之间。
另外，本发明还提供一种测定摄像头遮挡范围的基准图卡，包括设置在图卡中心处的中心点，以及若干与所述中心点同心的参考圆，每个所述参考圆的大小与待测摄像头在所述中心点正前方的第一距离处所拍摄的拍摄视角对应。
进一步的，所述第一距离在50mm到200mm之间。
本发明一种摄像头遮挡范围计算方法避免了多个部件中的信号处理和传输方法的不同，直接计算出显示屏实际遮挡的范围，同时反过来，可以通过预先在显示屏上设定需要显示的范围，反推到实际全景摄像头组合，从而计算出全景摄像头有效视野范围，实现全景摄像头布置的准确指导。
附图说明
图1为本发明一实施例中的参量定义参照图。
图2为本发明一实施例中的基准图卡示意图。
图3为本发明一实施例中的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。
本发明提供了一种摄像头遮挡范围计算方法，将摄像头当做一个整体，忽略图像在镜片、传感器、处理器以及显示屏之间的处理和传输方式，从整体的角度来判断待测摄像头的遮挡范围以及拍摄范围。并且将图像上的每一个点均用两个角度参量进行标记，实现精确统计。
具体的如图1所示，该摄像头遮挡范围计算方法定义一个基准平面S1以及基准点A，待测摄像头设置在基准点A处，使镜头的中心点B与基准点A重合。同时其镜头方向正对与基准平面S1。其中基准点A处于基准平面S1的中心点B的正前方，即基准点A处于穿过所述基准平面S1的中心点B的垂线上，其中基准点A到中心点B的距离为第一距离d1。
在对待测摄像头图像的拍摄范围进行计算时，定义两个角度变量来对拍摄范围内的每一个像素点进行定位，分别是第一夹角α以及第二夹角β。其中第一夹角α指摄像头中心到基准平面S1中一个点的连线与基准面中心点B垂线之间的夹角；第二夹角β则是摄像中心到基准平面S1中一个点的连线在基准平面S1中的投影与水平面的夹角，为了方便计算和说明，将第二夹角β的大小范围定义为（-180°,180°]。优选地可以以设置在射线的方式将第二夹角β标记在基准图卡中，基准图卡上第二夹角β按象限来区分，相邻射线隔5°。为了更加直观地获得参考，将基准平面S1上所有处于特定第一夹角α的点进行相连，获得若干个与中心点B同心的参考圆，参考圆越大，则代表第一夹角α越大，可以将参考源用线形进行区分，使相邻实线隔5°，虚线隔1°，如图2所示。
在优选实施例中，可以将该基准平面S1制作成一个基准图卡，其尺寸大小与第一距离d1呈正相关，理论上在可操作范围内，第一距离d1越大，第一角度就越准确，但是经过实测发现，将第一距离d1控制在50mm~200mm之间时，第一夹角α的 相对较小，特别是当第一距离d1为100mm时，基准图卡上同位置的点分别与镜头中心和边缘最大夹角相差3.7°，并且在随着第一距离d1的增大，这个角度减小的幅度并不大，因此可以将第一距离d1最优选为100mm。
在完成上述的基本参量定义之后，具体遮挡范围或者拍摄范围请参照图2，可以按照如下的计算步骤：
S10. 将待测摄像头的镜头中心置于基准点A，且正对于一基准平面S1，获取摄像头所拍摄的图像，并描绘图像中未被遮挡的拍摄范围边缘的轨迹；描绘遮挡边缘时，可以通过图像边缘识别方法，沿图像交界进行描绘，从而识别出遮挡边界。另外也可以通过人工对边界进行标定。最终获得图像内的完整边界轨迹，为下一步计算做准备。
S20. 读取第一距离d1的大小，并且识别和记录轨迹与参考圆的交点C，最终得到一些列交点C的列表。
S30. 根据第一距离d1、交点C以及中心点B的位置关系算出基准点A分别到交点C和中心点B连线之间的第一夹角α；具体计算方法是步骤S31~S33：
S31. 计算交点C到中心点B的第二距离，由于摄像头所获取的图像四周围会存在不同程度的畸变，因此在获取时距离时需要与参考圆进行对照，以便更加准确的定位，而且交点C与中心的距离实际上就是所设计参考圆的半径，因此为了方便记录，可以在参考圆上标记半径的大小。
S32. 计算交点C到基准点A的第三距离，因为第一距离d1、第二距离以及第三距离所组成的三角形是一个直角三角形，可以通过获勾股定理的方法结合第一距离d1和第二距离对第三距离进行计算。
S33. 当第一距离d1、第二距离以及第三距离的值均计算出来后，通过三角函数计算第一夹角α的具体值。
在优选的实施例中，由于第一距离d1是确定的，对于一个参考圆而言，其半径也是确定的，那么第三距离必然也是确定，因此参考圆的半径可以通过预先对比的方式与摄像头的第一夹角α大小进行严格对应。由此即可以更加直接地通过获取参考圆半径来获取对应的第一夹角α的值。
S40. 计算基准点A与交点C的连线在基准平面S1上的投影，同时将基准平面S1用平面直角坐标轴进行分界，将投影所产生的直线与X轴的正半轴进行比较，计算夹角，即第二夹角β。
S50. 将步骤S30和S40中的第一夹角α和第二夹角β进行储存，并利用此步骤按照特定精度计算轨迹上的所有点，根据得到的多个第一夹角α和第二夹角β确定待测摄像头的拍摄范围以及遮挡范围，由光路原理可以知道，在同一条光线上的物体都会呈现在待测摄像头的同一位置上。因此对于本发明的方法而言，只需要确定关于每个像素点的第一夹角α和第二夹角β即可以确定图像内每个像素点的位置。
得到分界点轨迹的角度参量后既可以根据需要计算待测摄像头遮挡范围或者计算拍摄覆盖的范围。同样的，也可以预先设定需要显示的范围，反推到实际全景摄像头组合，从而计算出全景摄像头有效视野范围，实现全景摄像头布置的准确指导。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种摄像头遮挡范围计算方法，其特征在于：包括待测摄像头、基准平面和基准点，所述基准点处于穿过所述基准平面的中心点的垂线上；所述基准平面上设有若干与中心点同心的参考圆，具体遮挡范围计算步骤如下：
S10. 将所述待测摄像头置于所述基准点，且正对于一基准平面,获取所述摄像头所拍摄的图像，并描绘所述图像中未被遮挡的拍摄范围边缘的轨迹；
S20. 获取所述基准点到所述基准面的第一距离，并识别和记录所述轨迹与所述参考圆的交点；
S30. 根据所述第一距离、所述交点以及所述中心点的位置关系算出所述基准点分别到交点和中心点连线之间的第一夹角；
S40. 计算所述基准点与所述交点连线在所述基准平面上的投影与水平线的夹角，获得第二夹角；
S50. 根据多个所述第一夹角和第二夹角确定待测摄像头的拍摄范围以及遮挡范围。
2.根据权利要求1所述的一种摄像头遮挡范围计算方法，其特征在于，所述步骤S30中的计算方法包括
S31. 计算所述交点到所述中心点的第二距离；
S32. 计算所述交点到所述基准点的第三距离；
S33. 结合所述第一距离、第二距离以及第三距离计算所述第一夹角。
3.根据权利要求1所述的一种摄像头遮挡范围计算方法，其特征在于，每个所述参考圆的大小与待测摄像头所拍摄的拍摄视角对应。
4.根据权利要求1所述的一种摄像头遮挡范围计算方法，其特征在于，所述第一距离在50mm到200mm之间。
5.根据权利要求1所述的一种摄像头遮挡范围计算方法，其特征在于，所述第一距离为100mm。
6.一种测定摄像头遮挡范围的基准图卡，其特征在于，包括设置在图卡中心处的中心点，以及若干与所述中心点同心的参考圆，每个所述参考圆的大小与待测摄像头在所述中心点正前方的第一距离处所拍摄的拍摄视角对应。
7.根据权利要求6所述的基准图卡，其特征在于，所述第一距离在50mm到200mm之间。
8.根据权利要求6所述的基准图卡，其特征在于，所述第一距离为100mm。
9.根据权利要求6所述的基准图卡，其特征在于，所述参考圆包括用实线描绘的和用虚线描绘的。
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