[发明专利]一种3D全景泊车辅助系统

摘要

本发明公开了一种3D全景泊车辅助系统，是属于一种应用于汽车安全辅助驾驶领域的技术。系统包括摄像头输入模块、图像校正模块、三维投影模块、图像拼接模块和图像显示模块。系统是汽车周围状况的三维景像真实地展现给驾驶员，以提高汽车泊车过程中的安全性。本发明综合了多种机器视觉和数字图像处理的处理算法，融合了机器视觉领域的多项先进技术，使汽车泊车过程具有更高的安全性。

主权项

一种3D全景泊车辅助系统，其特征在于至少包含如下模块：用于图像输入的摄像头输入模块；用于图像校正的处理模块；用于三维投影的处理模块；用于图像拼接的处理模块；用于图像显示的模块。所述的一种3D全景泊车辅助系统，具体工作步骤如下：1)将四个鱼眼摄像头分别安装于车体前后左右四个方向上，前后摄像头分别位于车前后的中心位置，左右摄像头分别位于车两侧中心的偏前方；摄像头安装的角度也应按车身作相应调整。设定坐标系，分别以各摄像机为原点，过原点垂直地面向上的直线为Z轴，过原点垂直车身长轴中心且垂直Z轴的直线为X轴，过原点垂直X和Z轴的直线设为Y轴，为方便说明，初始状态设置为摄像头光轴与Z轴重合，摄像机绕Y轴旋转使视野覆盖距离车身至少8米，摄像机绕Z轴旋转使车身周围的图像能够呈现在图像的中间区域；2)采用等距投影和径向畸变模型校正四方向摄像机图像变形和畸变；3)根据摄像机的安装角度和位置，计算四个方向图像的投影矩阵，设置曲率过渡柔和的类似“桶形”的三维曲面模型，利用投影矩阵将图像投影到三维曲面；4)借助于铺设在车辆四周地面上的方格线，对重叠区的方格线配准，求解三个仿射矩阵，使各个方向图像拼接在一个图像中；对于各方向图像亮度不均衡问题，分别对各方向图像的三个通道使用直方图均衡化算法；对重叠区域的像素点亮度不一致的问题，采用分块亮度处理方法处理；对重叠区存在的拼接痕迹问题，根据像素点离各自的边界距离比例作为权值，利用加权平均法消除 拼接痕迹，从而生成最终的3D全景图；5)将3D全景图经过适当地缩放后输出给显示设备。所述3D全景泊车辅助系统是根据摄像机的安装角度和位置来计算投影矩阵，运用投影矩阵将图像投影到三维曲面。投影矩阵如下所示：其中，r，b，a分别为绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角度，h为摄像头安装高度，cr，sr，cb，sb，ca，sa分别为cos(r)，sin(r)，cos(b)，sin(b)，cos(a)，sin(a)的简写。其中三维曲面模型按以下函数设置：其中，f1，f2，f3分别三段曲线函数，R为距离原点的距离，reg1，reg2为三个曲线区域分割点，a2，b2，c2，a3，b3为函数系数，为使过渡圆滑，所设置曲线应为可导曲线，应满足：。