CN107067391A - 一种快速标定车载摄像装置的设备与方法 - Google Patents

Abstract

一种快速标定车载摄像装置的设备，包括前标定板和后标定板，前标定板和后标定板相互平行，前标定板和后标定板安装在支架上，前标定板和后标定板错位排列；前标定板前面和后标定板的前面设有视觉识别块。采用本发明中的设备，放置在汽车前部后无需移动，完成测量后就能完成位置和角度的标定，标定速度快且精确度较高。本申请采用本身再带的车载摄像装置的视觉识别和软件计算来完成标定，后续应用成本较低。

Description

一种快速标定车载摄像装置的设备与方法

技术领域

本发明属于智能驾驶领域，具体的说是智能驾驶中使用的车载摄像装置安装辅助装置和安装的方法，是一种快速标定车载摄像装置的设备及其标定方法。

背景技术

目前，智能驾驶中采用车载摄像装置作为系统的“眼睛”，通过车载摄像装置获取视频和图像，再对视频和图像进行分析，从而调整驾驶的方向和速度。车载摄像装置的在汽车的位置十分重要，车载摄像装置在汽车的位置与其预设程序的运算关系十分紧密。车载摄像装置位置确定后，汽车中的智能驾驶程序执行均以该所在位置的车载摄像装置获得图像为基准进行分析。现有的车载摄像装置的位置标定的方法为通过操作人员进行测量摄像头的位置，并通过单个标定板反复进行确定，这种放比较费时费力，具体的：1、在汽车上测量摄像头的位置后，每次调整都要重新测量，测量过程中必然存在误差，多次测量会使误差更大；2、要通过不断移动标定设备进行反复校对，程序繁琐。因此现有方法装配和调试速度均受到限制。

发明内容

本发明提供一种快速标定车载摄像装置的设备，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种快速标定车载摄像装置的设备，包括前标定板和后标定板，前标定板和后标定板相互平行，前标定板和后标定板安装在支架上，前标定板和后标定板错位排列；前标定板前面和后标定板的前面设有视觉识别块。

如上所述的一种快速标定车载摄像装置的设备，所述的前标定板和后标定板均为方板，前标定板内侧竖边沿与后标定板的内侧竖边沿位于同一平面内。

如上所述的一种快速标定车载摄像装置的设备，所述的视觉识别块为圆形或者其他形状。

如上所述的一种快速标定车载摄像装置的设备，所述的支架为升降支架。

如上所述的一种快速标定车载摄像装置的设备，所述的视觉识别块为矩阵排列的方形黑块和方形白块，方形黑块和方形白块相邻排列。

一种快速标定车载摄像装置的标定方法，包括下述步骤： ①将快速标定车载摄像装置的设备放在在汽车的前端中间位置，前标定板垂直于汽车的轴向线，前标定板位于汽车的前端，车载摄像装置初步安装在汽车的挡风玻璃处； ②建立空间直角坐标系，原点为汽车的前端中间位置垂直映射到地面的点，x轴平行于汽车的轴向线，y轴为水平方向，z轴为竖直方向； ③标定水平点：在x轴和y轴组成的平面直角坐标系中，分别测量在前标定板的视觉识别块（4）的两个角点(x_bl,y_bl)、(x_br,y_br)和后标定板的视觉识别块的两个角点(x_fl,y_fl)、(x_fr,y_fr)，通过车载摄像装置的像素坐标系的计算得到空间两点成像夹角，(x_bl,y_bl)和(x_br,y_br)的成像夹角为a_b，(x_fl,y_fl)和(x_fr,y_fr)的成像夹角为a_f，(x_br,y_br)和(x_fl,y_fl)的成像夹角为a_i，按照公式Ⅰ和Ⅱ计算得到(x,y)（Ⅰ）（Ⅱ）； ④在x轴和z轴组成平面坐标系中，分别测量在前标定板的视觉识别块的一个角点(x_fl,z_fl)和后标定板的视觉识别块的一个角点(x_br,z_br)，通过车载摄像装置的像素坐标系的计算得到空间两点成像夹角，(x_fl,z_fl)与镜头主光轴的成像夹角为a_fh，(x_br,z_br)与镜头主光轴的成像夹角为a_bh，按照公式Ⅲ计算得到(x,z)，从而得到车载摄像装置的实际安装的空间位置坐标(x,y,z) （Ⅲ）。

还包括后续步骤： ⑤车载摄像装置的角度计算：获得感光元件上的成像图，根据车载摄像装置的感光元件上的像素坐标系获取其中图像中方形的视觉识别块的角点(x₁,y₁)和(x₂,y₂)，按照公示Ⅳ计算获得横滚角θ_roll （Ⅳ）；⑥在标定板上选取一个角点(x_fl,y_fl,z_fl)，对应的像素坐标系点为(x_fy,y_fz)，该点在像素坐标系下对应的横摆角为θ_x，对应的俯仰角为θ_y。其中θ_x和θ_y根据成像角关系直接获得,则根据（Ⅴ）和（Ⅵ）能够获得横摆角θ_yaw和仰俯角θ_pitch （Ⅴ）（Ⅵ）。

将前标定板或后标定板正对汽车前面摆放，前标定板或后标定板垂直于地面。

本发明的优点是：采用本发明中的设备，放置在汽车前部后无需移动，完成测量后就能完成位置和角度的标定，标定速度快且精确度较高。本申请采用本身再带的车载摄像装置的视觉识别和软件计算来完成标定，后续应用成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图；图2是图1的俯视结构示意图；图3是本发明的使用状态图，其中a为俯视图，b为前视图；图4是本发明中步骤③标定状态图；图5是本发明中步骤④标定状态图；图6是本发明中步骤⑤的标定状态图；图7是发明使用状态图之一；图8是本发明使用状态图之二。

附图标记：1前标定板，2后标定板，3支架，4视觉识别块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种快速标定车载摄像装置的设备，如图1和图2所示，包括前标定板1和后标定板2，前标定板1和后标定板2相互平行，前标定板1和后标定板2安装在支架3上，前标定板1和后标定板2错位排列；前标定板1前面和后标定板2的前面设有视觉识别块4。所述的前标定板1和后标定板2均为方板，前标定板1内侧竖边沿与后标定板2的内侧竖边沿位于同一平面内。所述的前标定板1和后标定板2也可以为圆板或者其他形状。所述的支架3为升降支架，升降架方便调整高度，便于与不同的汽车配合。所述的视觉识别块4为矩阵排列的方形黑块和方形白块，方形黑块和方形白块相邻排列。

一种快速标定车载摄像装置的标定方法，包括下述步骤： ①如图3所示，将快速标定车载摄像装置的设备放在在汽车的前端中间位置，前标定板1垂直于汽车的轴向线，前标定板1位于汽车的前端，车载摄像装置初步安装在汽车的挡风玻璃处； ②建立空间直角坐标系，原点为汽车的前端中间位置垂直映射到地面的点，x轴平行于汽车的轴向线，y轴为水平方向，z轴为竖直方向； ③如图4所示，标定水平点：在x轴和y轴组成的平面直角坐标系中，分别测量在前标定板1的视觉识别块4的两个角点(x_bl,y_bl)、(x_br,y_br)和后标定板2的视觉识别块4的两个角点(x_fl,y_fl)、(x_fr,y_fr)，通过车载摄像装置的像素坐标系的计算得到空间两点成像夹角，(x_bl,y_bl)和(x_br,y_br)的成像夹角为a_b，(x_fl,y_fl)和(x_fr,y_fr)的成像夹角为a_f，(x_br,y_br)和(x_fl,y_fl)的成像夹角为a_i，按照公式Ⅰ和Ⅱ计算得到(x,y)（Ⅰ） （Ⅱ）；④在x轴和z轴组成平面坐标系中，分别测量在前标定板1的视觉识别块4的一个角点(x_fl,z_fl)和后标定板2的视觉识别块4的一个角点(x_br,z_br)，通过车载摄像装置的像素坐标系的计算得到空间两点成像夹角，(x_fl,z_fl)与镜头主光轴的成像夹角为a_fh，(x_br,z_br)与镜头主光轴的成像夹角为a_bh，按照公式Ⅲ计算得到(x,z)，从而得到车载摄像装置的实际安装的空间位置坐标(x,y,z) （Ⅲ）。

⑤如图6所示，车载摄像装置的角度计算：获得感光元件上的成像图，根据车载摄像装置的感光元件上的像素坐标系获取其中图像中方形的视觉识别块4的角点(x₁,y₁)和(x₂,y₂)，按照公示Ⅳ计算获得横滚角θ_roll （Ⅳ）：

将前标定板1或后标定板2正对汽车前面摆放，前标定板1或后标定板2垂直于地面，正对的情况使用计算更加方便，此时式（Ⅳ）中为0。

⑥在标定板上选取一个角点(x_fl,y_fl,z_fl)，对应的像素坐标系点为(x_fy,y_fz)，该点在像素坐标系下对应的横摆角为θ_x，对应的俯仰角为θ_y。其中θ_x和θ_y根据成像角关系直接获得,则根据（Ⅴ）和（Ⅵ）能够获得横摆角θ_yaw和仰俯角θ_pitch （Ⅴ）（Ⅵ）。

具体实施例：

如图7所示，在某车辆前部摆放本发明。如图8所示，在标定板上选择四个角点A_fl(x_fl,y_fl,z_fl)、A_fr(x_fr,y_fr,z_fr)、B_fl(x_bl,y_bl,z_bl)、B_fr(x_br,y_br,z_br)，通过测量可以获得 A_fl=(0,-225,1390) A_fr=(0,-375,1390) B_fl=(950,375,1390) B_fr=(950,225,1390)

所采用摄像头的技术参数如下：

摄像头镜头的可视角为42.3°，感光元件长边的像素点为1024个（根据这个参数可以通过像素坐标的值计算成像的角度）

根据标定板上的四个角点在感光元件上面的成像，获得的像素坐标位置如下：

像素坐标点检测位置(x_1f,y_1f) =（608.30304,258.82034）

像素坐标点检测位置(x_2f,y_2f)=（734.37512,259.96387）

像素坐标点检测位置(x_1b,y_1b)=（240.50285,249.26688）

像素坐标点检测位置(x_2b,y_2b)=（320.76035, 248.48616）

通过式（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）能过获得（x,y,z） (x,y,z)=( -1571.1191, -94.365768,1421.1793)

横滚角，横摆角，俯仰角根据式（Ⅳ）（Ⅴ）（Ⅵ）结果如下： θ_roll=0.557338、θ_yaw=-0.803124、θ_pitch=1.021224。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种快速标定车载摄像装置的设备，其特征在于：包括前标定板（1）和后标定板（2），前标定板（1）和后标定板（2）相互平行，前标定板（1）和后标定板（2）安装在支架（3）上，前标定板（1）和后标定板（2）错位排列；前标定板（1）前面和后标定板（2）的前面设有视觉识别块（4）。

2.根据权利要求1所述的一种快速标定车载摄像装置的设备，其特征在于：所述的前标定板（1）和后标定板（2）均为方板，前标定板（1）内侧竖边沿与后标定板（2）的内侧竖边沿位于同一平面内。

3.根据权利要求1所述的一种快速标定车载摄像装置的设备，其特征在于：所述的视觉识别块（4）为圆形或者其他形状。

4.根据权利要求1所述的一种快速标定车载摄像装置的设备，其特征在于：所述的支架（3）为升降支架。

5.根据权利要求1所述的一种快速标定车载摄像装置的设备，其特征在于：所述的视觉识别块（4）为矩阵排列的方形黑块和方形白块，方形黑块和方形白块相邻排列。

6.一种快速标定车载摄像装置的标定方法，其特征在于：包括下述步骤： ①将快速标定车载摄像装置的设备放在在汽车的前端中间位置，前标定板（1）垂直于汽车的轴向线，前标定板（1）位于汽车的前端，车载摄像装置初步安装在汽车的挡风玻璃处； ②建立空间直角坐标系，原点为汽车的前端中间位置垂直映射到地面的点，x轴平行于汽车的轴向线，y轴为水平方向，z轴为竖直方向； ③标定水平点：在x轴和y轴组成的平面直角坐标系中，分别测量在前标定板（1）的视觉识别块（4）的两个角点(x_bl,y_bl)、(x_br,y_br)和后标定板（2）的视觉识别块（4）的两个角点(x_fl,y_fl)、(x_fr,y_fr)，通过车载摄像装置的像素坐标系的计算得到空间两点成像夹角，(x_bl,y_bl)和(x_br,y_br)的成像夹角为a_b，(x_fl,y_fl)和(x_fr,y_fr)的成像夹角为a_f，(x_br,y_br)和(x_fl,y_fl)的成像夹角为a_i，按照公式Ⅰ和Ⅱ计算得到(x,y)（Ⅰ） （Ⅱ）；④在x轴和z轴组成平面坐标系中，分别测量在前标定板（1）的视觉识别块（4）的一个角点(x_fl,z_fl)和后标定板（2）的视觉识别块（4）的一个角点(x_br,z_br)，通过车载摄像装置的像素坐标系的计算得到空间两点成像夹角，(x_fl,z_fl)与镜头主光轴的成像夹角为a_fh，(x_br,z_br)与镜头主光轴的成像夹角为a_bh，按照公式Ⅲ计算得到(x,z)，从而得到车载摄像装置的实际安装的空间位置坐标(x,y,z) （Ⅲ）。

7.根据权利要求1所述的一种快速标定车载摄像装置的标定方法，其特征在于：还包括后续步骤： ⑤车载摄像装置的角度计算：获得感光元件上的成像图，根据车载摄像装置的感光元件上的像素坐标系获取其中图像中方形的视觉识别块（4）的角点(x₁,y₁)和(x₂,y₂)，按照公示Ⅳ计算获得横滚角θ_roll （Ⅳ）； ⑥在标定板上选取一个角点(x_fl,y_fl,z_fl)，对应的像素坐标系点为(x_fy,y_fz)，该点在像素坐标系下对应的横摆角为θ_x，对应的俯仰角为θ_y，其中θ_x和θ_y根据成像角关系直接获得,则根据（Ⅴ）和（Ⅵ）能够获得横摆角θ_yaw和仰俯角θ_pitch （Ⅴ） （Ⅵ）。

8.根据权利要求7所述的一种快速标定车载摄像装置的标定方法，其特征在于：将前标定板（1）或后标定板（2）正对汽车前面摆放，前标定板（1）或后标定板（2）垂直于地面。