[发明专利]车载多目摄像机环视系统的在线标定处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及车载多目摄像机环视系统，尤其是一种车载多目摄像机环视系统的在线标定处理方法。

背景技术

当今社会，汽车已成为一种必不可少的交通工具。人们在享受汽车带来的方便和快捷的同时，汽车交通事故，汽车尾气排放带来的环境污染以及交通阻塞带来的问题，已成为日益严峻的全球性社会问题。因此，利用各种先进的汽车安全技术、设备和理念减少交通事故和提高汽车安全有很大的市场潜能。

上一世纪90年代以后，随着电子技术、控制技术、传感器技术和新材料在汽车产品中的广泛应用，汽车安全技术得到了更加迅猛的发展。现如今，汽车安全技术的研究已由单一安全技术的研发，向各种安全技术相融合协同的集成化、系统化和智能化方向发展。智能化的汽车安全系统以现代探测技术、光电传感技术、计算机技术和自动控制技术为核心，具有特定的识别判断能力，能在各种复杂情况下自动协助驾驶员或自行控制汽车，确保行车安全。

车载环境感知系统利用各种传感器对车辆自身、周围环境及驾驶员状态等信息进行探测，通过与预先设定的标准进行比较，判别车辆是否处于危险状态及危险程度，必要时能够通过声、光等方式向驾驶员进行预警。

目前车载环境感知系统使用的传感器主要有：1)单目或多目摄像机系统，通过对实时采集来的环境图像进行处理得到相关距离，位置等信息；2)激光雷达或毫米波雷达，通过发出并接收红外激光或者电波，根据多普勒效应，计算周边障碍物的距离和位置等信息；3)声纳，通过定向发出并接收超声波，计算周边障碍物的距离和位置等信息。

比较起来，激光或毫米波雷达可测范围广，抗外界恶劣环境的能力强，但通常只有一层或数层扫描面，无法获得整个场景的三维立体信息，而且价格昂贵。声纳只适用于近距测量(比如倒车用)，而且只有照射方向上的一点信息。车载摄像机系统通过视觉得到信息，是目前应用最广泛也是最有前景的传感器之一。比如倒车摄像头是应用最普遍的一种车载视觉系统。它一般安装在车辆后部，方向朝侧下方。在驾驶员倒车时，系统自动接通车载显示屏，为驾驶员提供后方广域景象。

为了让驾驶员更准确的了解车辆周边的障碍物等危险信息，系统通过视角的变换处理将原有的具有一定俯角的图像变换为垂直朝下的虚拟摄像机图像。

倒车摄像机多用于比较复杂的倒车环境，但一台摄像头的视野有限，在车辆前方侧方障碍物较多的情况下，通常采用多台摄像机构成车辆环视系统，为驾驶员提供车辆360度完整的环境感知信息。

车辆环视系统主要是通过安装在车辆前后左右的多台摄像头拍摄的图像，经过前述的视角变换处理得到多张虚拟以车辆为中心垂直向下的俯视图，并通过合成算法拼接为一张完整俯视图。

本专利所述车载多目摄像机环视系统是指车载环境感知的多目立体摄像机系统。

(1)与本发明相关的现有技术一：视点变换

现有技术一(国际公开专利W000-07373，日本专利JP3625059，JPT2002-067158，日本专利申请JPA特開P2002-166802A，P2008-48317A等)。

车辆环视系统的基础技术在于摄像头的视角变换技术。如图1所示，车载摄像头位置处在以地面为中心的三维坐标系X-Y-γ的(0，0，H)点，光轴方向同Y轴夹角为τ(摄像头的俯角)，摄像头三维坐标系为X”-Y”-γ”。摄像头内的二维投影坐标系为α-β，焦距为f。

根据投影变换的法则，所有位于地面(Z轴坐标为0)的点(x，y)投影到摄像头平面的位置(α，β)可以通过以下公式推定。