[发明专利]一种汽车环视全景的标定方法

权利要求书

1.一种汽车环视全景的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在汽车上装有4个鱼眼摄像头，前、后的中间位置分别安装1个，左右后视镜位置分别安装1个；

S2、使用Levenberg-Marquardt算法分别标定各个鱼眼摄像头的内参和畸变参数；内参用矩阵M表示，其中，f_x表示x方向的焦距；f_y表示y方向的焦距；c_x表示鱼眼成像x轴的图像中心点；c_y表示鱼眼成像y轴的图像中心点；

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畸变模型是d＝d₀+d₁·θ+d₂·θ³+d₃·θ⁵+d₄·θ⁷+d₅·θ⁹，其中D＝[d₀,d₁,d₂,d₃,d₄,d₅]是畸变参数；

S3、制作外参标定棋盘布；棋盘布包含中间及两侧的棋盘格，两侧棋盘格的距离一定要比汽车宽一些，以方便各个摄像头之间的联合标定；设棋盘格的格子长和宽都为L；

S4、使用棋盘布铺在汽车周围，每个摄像头下都有一个完整的棋盘布，而且要尽量靠近车身，相邻两个棋盘布的摆放位置是相互垂直的；

S5、使用各个摄像头下的完整棋盘布标定各自相对于地面的旋转矩阵和平移矩阵；使用R₀表示前摄像头的旋转矩阵；R₁表示后摄像头的旋转矩阵；R₂表示左摄像头的旋转矩阵；R₃表示右摄像头的旋转矩阵；使用T₀表前摄像头的平移矩阵；T₁表示后摄像头的平移矩阵；T₂表示左摄像头的平移矩阵；T₃表示右摄像头的平移矩阵；具体每一个摄像头的旋转矩阵和平移矩阵的计算过程如下：

(1)检测棋盘布中间棋盘格的点，已知摄像头的内参和畸变参数，使用Levenberg-Marquardt算法计算出摄像头相对于中间棋盘格的旋转矩阵R_t和平移矩阵T_t；

(2)使用旋转矩阵R_t和平移矩阵T_t将摄像头鱼眼图像I投影到中间棋盘格平面上，得到投影图像I_t上；假设P(I_t)是图像I_t上的点，P(I)是图像I上的点，那么就有：

P(I_t)＝R_t^-1·P(I)-R_t^-1·T_t；

(3)在投影图像I_t上检测棋盘布两侧的小棋盘格的点；将两侧棋盘格的点反投影到摄像头鱼眼图像上P(I)＝R_t·P(I_t)+T_t，那么这些点就可以与中间棋盘格点一起参与LM算法的标定计算，得到旋转矩阵R_i和平移矩阵T_i,其中i∈{0,1,2,3}，代表前、后、左、右；

S6、量出车宽W，以及量出车长H；

S7、使用旋转矩阵R_i和平移矩阵T_i，把每个摄像头鱼眼图像投影到地平面上P(I_ti)＝R_i^-1·P(I_i)-R_i^-1·T_i,其中i∈{0,1,2,3}，代表前、后、左、右；I_i是原图像，I_ti是投影后的图像；

S8、以车的中心为原点，建立地面坐标系，横向为x轴，纵向为y轴；前摄像头投影图像I_t0不用旋转；将后摄像头投影图像I_t1旋转180度；左摄像头投影图像I_t2旋转90度；右摄像头投影图像I_t3旋转270度；

S9、在投影图像上，计算出左棋盘布相对于前棋盘布的相对平移矩阵T_t20、左棋盘布相对于后棋盘布的相对平移矩阵T_t21、右棋盘布相对于前棋盘布的相对平移矩阵T_t30、右棋盘布相对于后棋盘布的相对平移矩阵T_t31；根据摆棋盘布的要求，则有T_t20.y+T_t21.y＝T_t30.y+T_t31.y，T_t20.x＝T_t21.x，T_t30.x＝T_t31.x；

S10、令摆放4个棋盘布的中心点与地面坐标系原点重合，则前棋盘布到原点的距离和后棋盘布到原点的距离是相等的；左棋盘布到原点的距离和右棋盘布到原点的距离是相等的；那么就可以计算各个棋盘布到原点的偏移T_ij，其中i∈{2,3}，j∈{0,1}；

S11、得出前摄像头在地面坐标系的平移矩阵为T₀＝(T₀.x，T₀.y+(T_t20.y+T_t21)/2)；后摄像头在地面坐标系的平移矩阵为T₁＝(-T₁.x，-T₁.y-(T_t20.y+T_t21)/2)；左摄像头在地面坐标系的平移矩阵为T₂＝(-T₂.y，T₂.x+T_t20.x+W/2)；右摄像头在地面坐标系的平移矩阵为T₃＝(T₃.y，-T₃.x-T_t30.x-W/2)。