[发明专利]基于单目视觉定位的路面图像采集方法及采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像采集方法及采集系统，尤其涉及一种基于单目视觉定位的图像采集方法及采集系统。

背景技术

在许多实际应用场合下需要对路面图像实施快速准确拼接，如自动泊车系统对车辆周围路面环境信息的获取、道路病害勘测等等。目前常用的图像拼接方法速度慢、拼接出的图像容易因误差累计效应而出现较大失真。有关图像拼接方法的具体介绍可参见文献“Image registration methods:a survey”（作者：Barbara Zitova,Jan Flusser，期刊：Image and Vision Computing，2003年，21卷）。有关路面图像拼接方法的具体应用参见文献“基于逆透视投影变换的图像拼接方法”（作者：袁启平，宋金泽，吴涛；微计算机信息，2010年）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、设备安装及使用方便、路面图像拼接速度快且精度较高的基于单目视觉定位的路面图像采集方法，还相应提供一种结构简单、安装方便、成本小的基于单目视觉定位的路面图像采集系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种基于单目视觉定位的路面图像采集方法，包括以下步骤：

（1）架设数据采集系统：在一可移动式车辆上架设相机，使相机光轴向下倾斜且镜头朝向路面，所述相机的光轴在地面的投影与所述车辆的纵向中轴线相互垂直；所述相机的支架上通过一纵向连杆固接一单目视觉定位系统（定位系统位于相机的前、后方均可，该纵向连杆大致与车辆中轴线平行即可，但不必完全平行），所述单目视觉定位系统与相机之间的水平距离设为d（所述单目视觉定位系统与相机可以不在同一高度的水平面上，但二者的高度建议相同，这样能够更方便后续的运算及数据处理）；

（2）采集数据：启动车辆并使其沿着拟拍摄路段行驶，行驶期间所述单目视觉定位系统与相机同步同频率采集路面信息数据；设单目视觉定位系统在行驶期间共完成n次定位，每次定位所对应的时刻为T_i，i＝1,2,…,n，则所有时刻T_i组成单目视觉定位时刻序列T₁,T₂,…,T_n；设某次定位时刻T_i对应获取的车辆航向角为θ_i（组成车辆航向角序列θ₁,θ₂,…θ_n），某次定位时刻T_i对应获取的单目视觉定位系统在路面投影点的位置为P_i，则单目视觉定位系统在路面所有的投影点位置组成单目视觉定位系统投影点位置序列P₁,P₂,…,P_n；设某次定位时刻T_i时相机光轴在路面的投影线的方向角为（组成相机光轴在路面的投影线方向角序列），相机在路面的投影点位置为Q_i，则相机在路面的所有投影点位置组成相机投影点位置序列Q₁,Q₂,…,Q_n；设P_i在世界坐标系下的坐标为相机在世界坐标系下的坐标为则二者之间存在以下关系：

在行驶期间，设某次定位时刻T_i时相机获取的路面图像为L_i，i＝1,2,...n，则相机在车辆行驶期间获取的所有路面图像构成路面图像序列L₁,L₂，...L_n；

（3）路面图像变换：使用常规的图像逆透视映射算法（将具有透视形变的原始路面图像根据相机成像模型校正为正俯视图），将步骤（2）中获取的所有路面图像L_i，i＝1,2，...n，变换为路面正俯视图；选择路面上逆透视映射范围时，近处以相机在路面的投影点位置Q_i为起点；

（4）提取关键帧图像进行拼接处理：根据经步骤（3）变换后的各路面正俯视图像之间相对位置关系提取关键帧图像（所谓关键帧图像就是对待拼接的原始图像序列经筛除冗余后留下的关键图像，其提取原则是：根据相邻原始图像间的重叠率，将重叠较高的原始图像删除，在不损失图像拼接信息量的前提下，只保留那些重叠率最低的原始图像，即关键帧图像），并按顺序层叠摆放图像，经拼接处理后得到拟拍摄路段的整幅路面图像。