CN107730559A - 一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法 - Google Patents

Abstract

一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法，包括下面的步骤：步骤一，首先安装车载摄像头，然后将电脑与适配器相连接形成标定工具，并将车辆诊断接口与适配器相连接；步骤二，接着在车前摄像头视野范围内放置目标板，然后分别将目标板放置到三个选定的特定位置L1、L2、L3，电脑通过摄像头识别目标板的固定区域，然后对比计算得出摄像头参数并通过标定的方式将摄像头参数安装高度和俯视角固化到车辆ECU中，此处的目标板为白底、上面布满黑白相间方格的平板。实现了摄像头参数的计算和标定工作，保证了整个系统精确运行。

Description

一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法

技术领域

本发明涉及一种标定方法，更具体地说涉及一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法，属于汽车电子技术领域。

背景技术

随着汽车电子技术的快速发展，车载摄像头的应用越来越普遍，如倒车影像、行车记录仪、偏离车道警报系统，车辆防碰撞预警系统等都离不开车载摄像头的支持。

但是，车辆在使用过程中不可避免地需要修理、更换一些配件，在更换过程中，一旦改变了车载摄像头的位置、角度等参数后，都有可能造成车载摄像头采集图像不佳，从而影响一系列安全系统的正常运行。目前通常采用人工方式校准车载摄像头，保持新安装摄像头和原来位置一致；但是，车载摄像头的参数对车辆安全影响很大，而普通的人工校准方式太过粗放简单且无法管控，不能保证摄像头精确安装到位，使与之有关的安全系统正常运转，从而造成车辆安全行驶隐患。

发明内容

本发明针对现有采用人工方式校准车载摄像头存在的粗放简单无法管控、易造成车辆安全行驶隐患等问题，提供一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法，包括下面的步骤：步骤一，首先安装车载摄像头，然后将电脑与适配器相连接形成标定工具，并将车辆诊断接口与适配器相连接；步骤二，接着在车前摄像头视野范围内放置目标板，然后分别将目标板放置到三个选定的特定位置L1、L2、L3，电脑通过摄像头识别目标板的固定区域，然后对比计算得出摄像头参数并通过标定的方式将摄像头参数安装高度和俯视角固化到车辆ECU中，此处电脑使用Aforge.Video类库获取摄像头图像数据帧，使用Emgu.CV对Aforge获取的图像数据进行识别处理，Aforge.Video类库和Emgu.CV二个类库配合使用，可以实现标定工具的图像识别处理功能，此处的目标板为白底、上面布满黑白相间方格的平板。

所述的步骤二中具体包括下面的步骤：1)首先在车前摄像头视野范围内的特定位置L1放置目标板，然后电脑导入车辆与摄像头相关的整车参数到车辆ECU中，此处的整车参数包括车宽、摄像头深度、摄像头偏移、目标板高度和目标板长宽；2)电脑通过摄像头识别，选择特定位置L1的标定区域，得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx1，Cy1)，标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx，Cy)通过下列方式得到：对特定位置的标定区域，电脑通过显示界面上像素点得到三组坐标(x1，y1))、(x2，y2)、(Xc，Yc)，此处的(x1，y1)指视野中选择的标定区域左上角的坐标，(x2，y2)指标定区域右下角的坐标，由此可知该标定区域的目标板中心点在摄像头视野中的坐标为Xc＝(x2-x1)/2、Yc＝(y2-y1)/2，再乘以视野和实际场景比例k得到目标板中心点场景中的实际坐标Cx＝k*Xc，Cy＝k*Yc，即(Cx，Cy)；3)将目标板移动至特定位置L2，选择特定位置L2的标定区域，根据上面步骤2)中的方法得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx2,Cy2)；4)将目标板移动至特定位置L3，选择特定位置L3的标定区域，根据上面步骤2)中的方法得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx3,Cy3)；5)根据得到的三组坐标(Cx1，Cy1)，(Cx2,Cy2),(Cx3,Cy3)和整车参数车宽、摄像头深度、摄像头偏移、目标板高度、目标板长宽计算出摄像头安装高度和俯视角，已知参数具体见下表：

目标板坐标

目标板位置

车宽

摄像头深度

摄像头偏移

目标板高度

目标板长宽

Cx1，Cy1

L1

W

1

Offset

H

A*B

Cx2，Cy2

L2

W

1

Offset

H

A*B

Cx3，Cy3

L3

W

1

Offset

H

A*B

假设摄像头深度为1和偏移为0，目标板横坐标在视野正中，此时摄像头安装高度和俯视角度的计算公示如下：摄像头的安装高度为：Xh＝H+B/2+(L2*Cy1-L1*Cy2)/(L2-L1)，摄像头俯视角为：∠Xd＝∠D/2–arctan((H+B/2+Cy2-Xh)/L2)，此处的∠D指摄像头纵向视野角度，

上面是通过目标板在L1位置和L2位置的情况计算出的结果，再使用目标板在L1位置和L3位置的情况用相同的方法计算出第二个结果，如果高度值相差5cm以内、角度值相差2度以内则表示结果合理，如果相差过大需要重新标定计算；6)将标定参数摄像头的安装高度、摄像头俯视角写入固化到车辆ECU中，从而重新精准定位了摄像头位置和角度。

所述步骤二中目标板放置的三个选定的特定位置L1、L2、L3分别为置于车前2m、2.5m和3.5m处。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明在车辆安装摄像头之后通过摄像头图像识别的方式计算摄像头参数，再通过标定的方式将摄像头参数固化到车辆系统；从而实现了摄像头参数的计算和标定工作，做到不仅更换摄像头，更直接将换好后的状态重新写入软件，保证用户在摄像头损坏、挪动的情况下重新精准定位摄像头位置和角度，进而保证了整个系统精确运行。

附图说明

图1是本发明中目标板示意图。

图2是本发明中标定工具示意图。

图3是本发明中类方法示意图。

图4是本发明中摄像头视野计算图。

图5是本发明中摄像头参数计算简图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图4，一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法，包括下面的步骤：

步骤一，首先安装车载摄像头，然后将电脑与适配器之间通过USB相连接形成标定工具；并将车辆诊断接口与适配器相连接，使用UDS协议进行标定工具和车辆通讯。

步骤二，接着在车前摄像头视野范围内放置目标板，然后分别将目标板放置到三个选定的特定位置L1、L2、L3。电脑通过摄像头识别目标板的固定区域，然后对比计算得出摄像头参数并通过标定的方式将摄像头参数安装高度和俯视角固化到车辆ECU中；此处电脑使用Aforge.Video类库获取摄像头图像数据帧，使用Emgu.CV对Aforge获取的图像数据进行识别处理，Aforge.Video类库和Emgu.CV二个类库配合使用，可以实现标定工具的图像识别处理功能。此处的目标板为白底、上面布满黑白相间方格的平板。

参见图1至图5，具体的，所述的步骤二中具体包括下面的步骤：

1)首先在车前摄像头视野范围内的特定位置L1放置目标板，然后电脑导入车辆与摄像头相关的整车参数到车辆ECU中；此处的整车参数包括车宽、摄像头深度、摄像头偏移、目标板高度和目标板长宽。

2)电脑通过摄像头识别，选择特定位置L1的标定区域，得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx1，Cy1)。

标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx，Cy)通过下列方式得到：

对特定位置的标定区域，电脑通过显示界面上像素点得到三组坐标(x1，y1))、(x2，y2)、(Xc，Yc)；如图3图所示，此处的(x1，y1)指视野中选择的标定区域左上角的坐标，(x2，y2)指标定区域右下角的坐标，

由此可知该标定区域的目标板中心点在摄像头视野中的坐标为Xc＝(x2-x1)/2，Yc＝(y2-y1)/2。再乘以视野和实际场景比例k得到目标板中心点场景中的实际坐标Cx＝k*Xc，Cy＝k*Yc，即(Cx，Cy)。其中的k的大小由目标板远近和摄像头系数决定。

3)将目标板移动至特定位置L2，选择特定位置L2的标定区域，根据上面步骤2)中的方法得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx2,Cy2)。

4)将目标板移动至特定位置L3，选择特定位置L3的标定区域，根据上面步骤2)中的方法得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx3,Cy3)。

5)根据得到的三组坐标(Cx1，Cy1)，(Cx2,Cy2),(Cx3,Cy3)和整车参数车宽、摄像头深度、摄像头偏移、目标板高度、目标板长宽计算出摄像头安装高度和俯视角。已知参数具体见下表：

整车参数表

目标板坐标

目标板位置

车宽

摄像头深度

摄像头偏移

目标板高度

目标板长宽

Cx1，Cy1

L1

W

1

Offset

H

A*B

Cx2，Cy2

L2

W

1

Offset

H

A*B

Cx3，Cy3

L3

W

1

Offset

H

A*B

假设摄像头深度为1和偏移为0，目标板横坐标在视野正中，此时摄像头安装高度和俯视角度的计算公示如下：

摄像头的安装高度为：Xh＝H+B/2+(L2*Cy1-L1*Cy2)/(L2-L1)；

摄像头俯视角为：∠Xd＝∠D/2–arctan((H+B/2+Cy2-Xh)/L2)，此处的∠D指摄像头纵向视野角度。

上面是通过目标板在L1位置和L2位置的情况计算出的结果，再使用目标板在L1位置和L3位置的情况用相同的方法计算出第二个结果，如果高度值相差5cm以内、角度值相差2度以内则表示结果合理；如果相差过大则可能是因为地面不平等其他因素导致结果错误，需要重新标定计算。

6)将标定参数摄像头的安装高度、摄像头俯视角写入固化到车辆ECU中，从而重新精准定位了摄像头位置和角度。

具体的，所述步骤二中目标板放置的三个选定的特定位置L1、L2、L3分别为置于车前2m、2.5m和3.5m处。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法，其特征在于，包括下面的步骤：

步骤一，首先安装车载摄像头，然后将电脑与适配器相连接形成标定工具，并将车辆诊断接口与适配器相连接；

步骤二，接着在车前摄像头视野范围内放置目标板，然后分别将目标板放置到三个选定的特定位置L1、L2、L3，电脑通过摄像头识别目标板的固定区域，然后对比计算得出摄像头参数并通过标定的方式将摄像头参数安装高度和俯视角固化到车辆ECU中，此处电脑使用Aforge.Video类库获取摄像头图像数据帧，使用Emgu.CV对Aforge获取的图像数据进行识别处理，Aforge.Video类库和Emgu.CV二个类库配合使用，可以实现标定工具的图像识别处理功能，此处的目标板为白底、上面布满黑白相间方格的平板。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法，其特征在于，所述的步骤二中具体包括下面的步骤：

1)首先在车前摄像头视野范围内的特定位置L1放置目标板，然后电脑导入车辆与摄像头相关的整车参数到车辆ECU中，此处的整车参数包括车宽、摄像头深度、摄像头偏移、目标板高度和目标板长宽；

2)电脑通过摄像头识别，选择特定位置L1的标定区域，得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx1，Cy1)，

标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx，Cy)通过下列方式得到：

对特定位置的标定区域，电脑通过显示界面上像素点得到三组坐标(x1，y1))、(x2，y2)、(Xc，Yc)，此处的(x1，y1)指视野中选择的标定区域左上角的坐标，(x2，y2)指标定区域右下角的坐标，由此可知该标定区域的目标板中心点在摄像头视野中的坐标为Xc＝(x2-x1)/2、Yc＝(y2-y1)/2，再乘以视野和实际场景比例k得到目标板中心点场景中的实际坐标Cx＝k*Xc，Cy＝k*Yc，即(Cx，Cy)；

3)将目标板移动至特定位置L2，选择特定位置L2的标定区域，根据上面步骤2)中的方法得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx2,Cy2)；

4)将目标板移动至特定位置L3，选择特定位置L3的标定区域，根据上面步骤2)中的方法得到该标定区域的目标板中心点在场景中的实际坐标(Cx3,Cy3)；

5)根据得到的三组坐标(Cx1，Cy1)，(Cx2,Cy2),(Cx3,Cy3)和整车参数车宽、摄像头深度、摄像头偏移、目标板高度、目标板长宽计算出摄像头安装高度和俯视角，已知参数具体见下表：

目标板坐标 目标板位置 车宽 摄像头深度 摄像头偏移 目标板高度 目标板长宽 Cx1，Cy1 L1 W 1 Offset H A*B Cx2，Cy2 L2 W 1 Offset H A*B Cx3，Cy3 L3 W 1 Offset H A*B

假设摄像头深度为1和偏移为0，目标板横坐标在视野正中，此时摄像头安装高度和俯视角度的计算公示如下：

摄像头的安装高度为：Xh＝H+B/2+(L2*Cy1-L1*Cy2)/(L2-L1)，

摄像头俯视角为：∠Xd＝∠D/2–arctan((H+B/2+Cy2-Xh)/L2)，此处的∠D指摄像头纵向视野角度，

上面是通过目标板在L1位置和L2位置的情况计算出的结果，再使用目标板在L1位置和L3位置的情况用相同的方法计算出第二个结果，如果高度值相差5cm以内、角度值相差2度以内则表示结果合理，如果相差过大需要重新标定计算；

6)将标定参数摄像头的安装高度、摄像头俯视角写入固化到车辆ECU中，从而重新精准定位了摄像头位置和角度。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的车载摄像头的标定方法，其特征在于：所述步骤二中目标板放置的三个选定的特定位置L1、L2、L3分别为置于车前2m、2.5m和3.5m处。