[发明专利]汽车标定系统及其标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一标定系统，尤其涉及一汽车标定系统及其标定方法，能够对汽车标定系统中摄像头的参数进行自动标定。

背景技术

汽车已经成为现代社会中不可缺少的代步工具。人们对汽车的体验感的要求也日益增多。另外，人们对于汽车安全性的要求也越来越高。其中，为了保证汽车使用过程的安全以及增强良好的人机互动体验感，汽车上被安装摄像头，并给人们提供汽车周边的各种行驶状况。最初简单的保证汽车倒车安全的汽车系统以及单个摄像头已经远远不能满足人们的需求。为了提供更全面的汽车行驶环境信息，多个摄像头被安装于汽车上。例如，在一辆汽车的前后左右四个方向上设置四个摄像头，每一时刻各个摄像头会同步拍摄到四幅原始图，系统将这些原始图进行拼接之后形成俯视图，人们可以通过传回的俯视图中看到汽车行驶的状况。这是提供了一种二维的效果。现有技术中这些图像信息也可以制作成三维的效果，人们通过人机交互屏幕任意放大缩小图像，例如可以从空中任何一个角度看等获取更全面的信息，从而能够时刻了解到汽车行驶中的各种情况并及时进行处理。

每个摄像头在安装或者生产的时候都会有各种各样的误差。而摄像头的参数可以被分为内参和外参。内参例如光线进入镜头之后需要折射到感光芯片上，这里就涉及到镜头的光心和感光芯片的光心的偏差，参数包括垂直性或者偏角等，这些可以通过机械参数处理。例如镜头在x轴和y轴的焦距，因为感光芯片每个像素的像源尺寸会有不同，所以针对这两个方向上的焦距也会有不一样。还有就是光轴的位置不一定在正中心。可以理解的是，偏差越小越好。如果镜头的质量能够保证的话，内参的误差也会小。因此垂直性和光心都会影响之后图像的拼接矫正。摄像头的外参是指每个摄像头相对于X轴Y轴Z轴三个方向的车辆坐标系来说的。例如坐标位置，摄像头旋转角度等。假如摄像头的制作质量好，那么内参的误差都较小，能保证各摄像头的一致性。

从外参上来说，想要获得良好的效果，就要对摄像头进行标定，而标定的过程是处理各摄像头的内参和外参的过程。换句话说，标定就是处理汽车周边多台摄像机的精确的空间位置和角度。而标定过程中的误差主要来源于两个方面。一是摄像头误差和，例如摄像头内参的一致性，包括鱼眼的纠偏参数，光学中心位置和焦距等。二是安装误差，主要在于量产摄像头的时候，虽然摄像头安装有个标准的位置，但是实际安装的时候都有一个误差存在。为了保证成像的重量，就要经过标定的工序。目前大部分车场采用2D的平面的标定，例如使用棋盘格，三角形，原点，平行线等标定物。如图1所示的现有技术中的标定，汽车91P被停在一个专门的标定车间W的一个固定的位置，这种标定车间的地面有确定好的提前预置的精确的各种点，线组成的标定物81P。这种方式可以实现整个标定过程，但是由于不同型号的汽车所使用的标定车间也不同，这样要准备各种类型的标定车间，直接增加了成本和浪费了空间。标定工序也很复杂，且需要频繁维护，否则会影响标定的准确程度。此外，这种2D平面标定的方法有很多要求，例如光照环境不能过于复杂，要避免地面有过多的反光等。

为了解决2D标定方法的问题，现有技术中还提出了一种3D标定方案，即平面上的标定参照物变为立体的参照物。如图2中显示了现有技术的一种3D标定。将汽车92P停在标定车间的一个固定位置，在汽车92P的周围放置预置的立体标定物82P。这种方式解决了2D标定方案中的很多问题。但是，这种3D立体标定方案也阻碍了在更多车场的应用，因为需要预定好的标定车间来调整各种立体参照物。此外，标定过程还需要大量的人力和时间，例如在汽车制造厂，对于一辆汽车的标定就需要三个工人15分钟。而在汽车4S店来说，更是很大的人力和时间成本。所以市场上就需要一种更加便利的标定手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一汽车标定系统及其标定方法，自动地实现汽车系统中对各摄像头的标定。

本发明的另一目的在于提供一汽车标定系统及其标定方法，可以适用于静态标定，也可以适用于动态标定。

本发明的另一目的在于提供一汽车标定系统及其标定方法，不需要标定场地和预置的标定物，节省了空间，并简化了标定工序。

本发明的另一目的在于提供一汽车标定系统及其标定方法，不需要培训特定的标定人员，降低了成本。

本发明的另一目的在于提供一汽车标定系统及其标定方法，不需要经常维护标定场地和标定参考物等设施，灵活标定。

本发明的另一目的在于提供一汽车标定系统及其标定方法，只需要安装摄像头，在道路上短暂时间内，系统就可以自动标定。