全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法
2023-10-19 15:54:27 3
專利名稱：全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法
技術領域：
本發明涉及一種魚眼鏡頭畸變的快速校正方法，屬於車輛工程應用領域。
背景技術：
隨著我國經濟的飛速發展，交通運輸車輛的不斷增多，由此產生的交通問題越來越成為人們關注的問題。我國每年因交通死亡人數在10萬人左右，佔全世界的五分之一。 這些交通事故中又以倒車事故發生的頻率為最。倒車事故發生的原因是多方面的，倒車鏡有死角、駕駛者目測距離有誤差、視線模糊等原因造成倒車時的事故率遠遠高於汽車前進時的事故率，尤其是非職業駕駛員以及女性更為突出。目前，汽車倒車雷達系統已經升級了技術，改良了性能，不管從結構和外觀上，還是從性能價格上，都有很大的發展和提升，目前使用較多的是數碼顯示、螢屏顯示和視頻實時顯示這三種方式。其中，數碼顯示通過一個小小的顯示器，其上有倒車雷達探測到的數據，來實時顯示後方障礙物與後保保險槓的距離。螢屏顯示則就更進一步，它在車輛全身布置多個的傳感器，然後通過平面圖象，實時顯示車輛周圍障礙物與車輛之間的距離。但這樣的圖像多為計算機繪製，且傳感器的精度不能做到非常逼真的水平。因此就出現了視頻實時倒車系統，即倒車影像監視系統。該系統讓駕駛員在倒車時，可以清楚的觀察車後的狀況，因此更加直觀可視，對於倒車安全來說是非常實用的配置之一。當掛倒車擋時，該系統會自動接通位於車尾的高清攝像頭，將車後狀況清晰的顯示於液晶顯示屏上，並在顯示器上通過電腦合成當前方向盤的轉動角度所對應的車輛行車路線，從而準確而直觀地把握車後的狀況。此後隨著汽車技術的進一步發展，人們已經不再僅僅滿足於看到汽車後面的實時影像， 對於其他盲區如車身側面、前保險槓以及轉彎時的死角等，都有了進一步探尋的需求。基於單個後視攝像頭的可視倒車雷達只能看到車身正後方，無法同時看清車身四周狀況，存在視角盲區，因此有了車身周圍360度全景影像倒車需求，即全景泊車輔助系統。該系統可更加直觀和安全可靠的輔助倒車，因此必然成為泊車系統的趨勢。目前，僅寶馬X6、英菲尼迪EX35等極少數豪華車型引入了全景泊車系統。全景泊車系統在汽車周圍架設能覆蓋車輛周邊所有視場範圍的4到8個廣角攝像頭，對同一時刻採集到的多路視頻影像處理成一幅車輛周邊360度的車身俯視圖，最後在中控臺的屏幕上顯示，讓駕駛員清楚查看車輛周邊是否存在障礙物並了解障礙物的相對方位與距離，幫助駕駛員輕鬆停泊車輛。為了實現實時提供給駕駛員泊車所需要的汽車全景圖像，消除了車輛四周的視覺盲區，來幫助駕駛員更加精確的泊車的目標，生成全景視覺圖像的算法主要包含去魚眼失真、平面投影映射和圖像合成。其中，去魚眼失真(即魚眼圖像校正)是關鍵步驟，直接決定了後續步驟圖像處理的質量
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法，其具有首次自動標定，標定後能快速校正魚眼畸變，通用性好的特點，避免了繁瑣的步驟和人工幹預，適合在產品中使用。同時，它具有校正速度快的特點，滿足實時的需求。為實現以上的技術目的，本發明將採取以下的技術方案一種全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法，包括以下步驟(1)利用自適應的Harris算法對魚眼攝像頭所採集到的魚眼圖像點進行棋盤格角點的提取，以將魚眼攝像頭所採集到的魚眼圖像點構成黑白棋盤格；(2)利用球面透視投影的約束條件構成黑白棋盤格直線的各魚眼圖像點的球面透視投影為球面圖像上的大圓，求解出魚眼圖像點投影到球面校正圖像點的變形校正參數，以建立魚眼圖像點與球面校正圖像點之間的映射關係；(3)將球面校正圖像點按照經緯表達方式展開成平面經緯圖像點，球面校正圖像點的經度展開為平面經緯圖點的水平坐標，而球面校正圖像點的緯度展開為平面經緯圖點的垂直坐標；⑷將魚眼圖像點以及與其相對應的平面經緯圖像點儲存成映射表；(5)根據映射表，採用雙線性插值算法進行魚眼圖像點的實時校正。所述步驟(1)中的自適應Harris算法為①對高斯窗口和高斯方差ο 2賦最大初值；②採用離散二維高斯函數(^x,力= / 1 對魚眼攝像頭所採集到的魚眼圖像
進行高斯濾波處理，求取該離散二維高斯函數的ix、Iy，其中Ix是指該離散二維高斯函數關於χ的一階導數，而Iy則是該離散二維高斯函數關於y的一階導數；③計算角點量R R = (I2x */； -(Ix H= Iy)(4 H= / ))/{il ,/；)式中-X=I^Ix /X ④若角點量 R 不滿足判
999
斷條件時，採用折半賦值的方法先對閥值以及非極大值抑制的領域寬度進行調整後再次進行角點量R的計算，若角點量R還是不滿足判斷條件時，再對高斯窗口、高斯方差ο 2進行調整，直到角點量R滿足判斷條件；該判斷條件依據以下兩條準則建立:Α、每個棋盤格角點的鄰域內避免出現k個棋盤格角點；B、棋盤格角點的區間為(L/m，W/m)，其中L為魚眼圖像長度，W為魚眼圖像寬度，該魚眼圖像的棋盤格角點數為m*m。步驟⑵所述魚眼圖像點與球面校正圖像點之間的映射關係為
權利要求
1.一種全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法，其特徵在於，包括以下步驟(1) 利用自適應的Harris算法對魚眼攝像頭所採集到的魚眼圖像點進行棋盤格角點的提取， 以將魚眼攝像頭所採集到的魚眼圖像點構成黑白棋盤格；(2)利用球面透視投影的約束條件構成黑白棋盤格直線的各魚眼圖像點的球面透視投影為球面圖像上的大圓，求解出魚眼圖像點投影到球面校正圖像點的變形校正參數，以建立魚眼圖像點與球面校正圖像點之間的映射關係；(3)將球面校正圖像點按照經緯表達方式展開成平面經緯圖像點，球面校正圖像點的經度展開為平面經緯圖點的水平坐標，而球面校正圖像點的緯度展開為平面經緯圖點的垂直坐標；(4)將魚眼圖像點以及與其相對應的平面經緯圖像點儲存成映射表； (5)根據映射表，採用雙線性插值算法進行魚眼圖像點的實時校正。
2.根據權利要求1所述全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法，其特徵在於， 所述步驟(1)中的自適應Harris算法為①對高斯窗口和高斯方差ο 2賦最大初值；②採用離散二維高斯函數(^x,力=e— 對魚眼攝像頭所採集到的魚眼圖像進行高斯濾波處理，求取該離散二維高斯函數的Ix、Iy，其中Ix是指該離散二維高斯函數關於χ的一階導數，而Iy則是該離散二維高斯函數關於y的一階導數；③計算角點量R R = (I2x */； -(Ix H= Iy)(4 H= / ))/{il ,/；)式中-X=I^Ix /X ④若角點量 R 不滿足判999斷條件時，採用折半賦值的方法先對閥值以及非極大值抑制的領域寬度進行調整後再次進行角點量R的計算，若角點量R還是不滿足判斷條件時，再對高斯窗口、高斯方差ο 2進行調整，直到角點量R滿足判斷條件；該判斷條件依據以下兩條準則建立:Α、每個棋盤格角點的附近鄰域內避免出現k個棋盤格角點；B、棋盤格角點的區間為(L/m，W/m)，其中L為魚眼圖像長度，W為魚眼圖像寬度，該魚眼圖像的棋盤格角點數為m*m。
3.根據權利要求1所述全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法，其特徵在於，步驟(2)所述魚眼圖像點與球面校正圖像點之間的映射關係為f ,23φ -C1T jTC2T +c3r <θ，二 αβ + α2θ2+αβ3 α3 = (1 - - 2πα2)/ 4π2其中(Λ C2, C3, a1, a2分別為魚眼圖像點投影到球面校正圖像點的變形校正參數，(r， θ)為魚眼圖像點的極坐標，汐W)為魚眼圖像點進行球面投影后對應球面校正圖像點的極坐標。
4.根據權利要求3所述全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法，其特徵在於，所述步驟(3)所述的經度f s^r/S-arcctanGan^/cos^')；緯度σ = ^/l-arccosGin^/sini ')。
全文摘要
本發明公開了一種全景泊車輔助系統的魚眼圖像快速校正方法，包括以下步驟(1)利用自適應的Harris算法構建黑白棋盤格；(2)利用球面透視投影的約束條件建立魚眼圖像點與球面校正圖像點之間的映射關係；(3)將球面校正圖像點按照經緯表達方式展開成平面經緯圖像點；(4)將魚眼圖像點以及與其相對應的平面經緯圖像點儲存成映射表；(5)根據映射表，採用雙線性插值算法進行魚眼圖像點的實時校正。因此，本發明具有首次自動標定，標定後能快速校正魚眼畸變，通用性好的特點，避免了繁瑣的步驟和人工幹預，適合在產品中使用。同時，它具有校正速度快的特點，滿足實時的需求。
文檔編號G06T5/00GK102298771SQ20111023368
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者夏宇, 徐誠, 陳日清 申請人:淮安盈科偉力科技有限公司