[发明专利]基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法

说明书

本发明公开一种基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法，其步骤包括：测量两条参考线间的实际距离；计算相机水平视场角；测量相机高度；计算拍摄图片中两条参考线的投影直线的像素距离；计算相机俯仰角。本发明克服了现有技术中每次标定相机俯仰角时，都需要设置参考点并测量参考点之间的距离，并且对参考点的位置和方向有严格限制，容易使获取的相机俯仰角有误差的缺点，使得在标定过一次相机俯仰角后，若需要再次标定相机俯仰角，可以对原本的参考线进行拍摄，更新相机高度和图片中两条投影直线的之间的像素距离，用更新后的相机高度和像素距离计算相机俯仰角。

技术领域

本发明属于图像处理领域，更进一步涉及计算机视觉领域中的一种基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法。本发明可用于通过对相机进行标定以获取相机的俯仰角。

背景技术

目前，相机俯仰角标定方法的主要技术为在拍摄对象上设置参考点，利用参考点的位置，参考点之间的距离和相机成像原理标定相机俯仰角。这种方法需要测量参考点之间的距离，并对参考点设置的位置有严格的要求，且每次标定相机俯仰角都需要重新设置参考点并测量参考点之间的距离。

深圳市锐明技术股份有限公司在其申请的专利文献“确定俯仰角的方法、装置及终端设备”(申请号202180000667.X，申请日2021.03.30，申请公布号CN113227708A)中公开了一种确定相机俯仰角的方法。该方法中使用的相机为指定车辆上的摄像头，需要测量至少一个环境特征点与指定车辆上的指定特征点之间的第一距离，其中环境特征点与指定特征点之间的连线与车辆前进方向平行；获取指定车辆上的摄像头拍摄的图像，该图像中包含至少一个环境特征点；根据环境特征点在目标图像上的像素坐标和第一距离，确定摄像头的俯仰角。该方法虽然可以准确的确定摄像头的俯仰角。但是，该方法仍然存在的不足之处是，每次标定相机俯仰角时，都需要设置参考点并测量参考点之间的距离。

北京华航无线电测量研究所在其申请的专利文献“一种单目视觉系统俯仰角标定方法”(申请号201811543255.7，申请日2018.12.17，申请公布号CN111325800A)中公开了一种以单目相机为实现平台的相机俯仰角标定方法。该方法将单目视觉系统的摄像机安装在车辆上，摄像机光轴方向与车辆行驶方向平行；测量摄像机离地面的高度；在摄像机光轴水平方向放置棋盘格标定板，选取标定板上沿光轴方向的两个点作为参考点，并测量选取的参考点之间的实际距离，采集包含两参考点的图像并获取两参考点在成像平面上的像素坐标，利用基于几何关系推导法的单目测距算法计算两参考点之间的距离，根据两参考点的实际距离和计算距离之间的关系计算摄像机的俯仰角。虽然该方法提高了标定精度，满足单目相机测距算法的要求。但是，该方法仍然存在的不足之处是，在标定摄像机俯仰角时，需要在摄像机拍摄对象的地面上水平放置棋盘格标定板，且选取的棋盘格标定板上的两个参考点需要沿摄像机光轴方向，对参考点的位置和方向有严格限制，容易使获取的相机俯仰角有误差。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法，旨在解决每次标定相机俯仰角时，都需要设置参考点并测量参考点之间的距离，并且对参考点的位置和方向有严格限制，容易使获取的相机俯仰角有误差的问题。

实现本发明目的的思路是，本发明通过随机选取拍摄对象区域地面上存在的两条平行线作为参考线，若拍摄对象区域的地面上不存在平行线时，在拍摄对象区域的地面上随机绘制两条平行线作为参考线，测量两条参考线之间的距离，计算拍摄图片中两条参考线的投影直线的像素距离，并根据参考线之间的距离和拍摄图片中两条投影直线的之间的像素距离之间的关系，确定相机俯仰角的方法，该方法对所选取的参考线方向没有严格限制，并且根据参考线之间的距离和拍摄图片中两条投影直线的之间的像素距离之间的关系来确定相机俯仰角，使得在标定过一次相机俯仰角后，若需要再次标定相机俯仰角，可以对原本的参考线进行拍摄，更新相机高度和图片中两条投影直线的之间的像素距离，用更新后的相机高度和像素距离计算相机俯仰角。

实现本发明目的的具体步骤如下：