[发明专利]一种车载单目摄像头外部参数自标定方法

说明书

本发明公开了一种车载单目摄像头外部参数自标定方法，包括以下步骤：1)通过车载摄像头拍摄汽车行驶的路面上的图像序列；所述车载摄像头安装在车前挡风玻璃居中位置；2)基于所采集的图像序列，运用图像分割算法提取车道标识特征点，根据特征点拟合得到两条平行车道线，建立道路标识模型，确定消失点；3)通过特征点匹配方法对车道标识特征点运动矢量进行匹配，并提取纵向运动矢量为零的点拟合得到运动方向线，计算摄像头的偏航角；4)确定图像的延伸焦距；5)根据延伸焦距及已知的图像主点计算摄像头的外部参数。本发明无需复杂的人为操纵手续，实现方便快捷，仅需要将车辆行驶一定时间，通过计算获得摄像头的参数标定结果。

技术领域

本发明涉及汽车辅助驾驶技术，尤其涉及一种车载单目摄像头外部参数自标定方法。

背景技术

传统摄像头标定方法是一种相对严格的标定方法，因此其精度较高，但标定过程比较复杂，且计算量大，因此对于应用比较广泛的车载摄像头而言，具有使用的局限性。

对既有自标定方法而言，三个垂直方向平行线对的场景一般不容易找到，即便存在这样的场景条件，但由于环境因素的影响，其直线边缘的提取精度也会存在问题，进而影响摄像头标定参数标定的精度。

本发明不完全依赖于特定的场景标识物，且采用运动基础上的多帧图像为参考，结合置信度的概念，能够更为精准的获取摄像头的内部参数，且适用面更为广泛。

本发明所提出的摄像头自标定方法在保证足够精度的同时，不需要专门的技术人员进行标定，只需要汽车行驶于路上一段时间，便可以方便快捷的得到摄像头的外参标定结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种车载单目摄像头外部参数自标定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车载单目摄像头外部参数自标定方法，包括以下步骤：

1)通过车载摄像头拍摄汽车行驶的路面上的图像序列；所述车载摄像头安装在车前挡风玻璃居中位置；

2)基于所采集的图像序列，运用图像分割算法提取车道标识特征点，特别是两条平行的车道线标识特征点，根据特征点拟合得到两条平行车道线，建立道路标识模型，确定消失点；

3)通过特征点匹配方法对车道标识特征点运动矢量进行匹配，并提取纵向运动矢量为零的点拟合得到运动方向线，计算摄像头的偏航角；

具体方法如下：

3.1)确定汽车的初始速度；

3.2)对已知地面上任一点P(X,Y,Z)及其在图像ψ上的投影p(x,y)，引入运动矢量(u,v)几何约束：

式中：f为摄像头的焦距，t为平移运动参数，w为偏转运动速度；t和w根据步骤3.1)的初始速度得到；

3.3)根据连续帧光照不变的特点，引入亮度约束：

I(x,y,t)＝I(x+uδt,y+vδt,t+δt)

3.4)考虑实际图像的噪声干扰，结合几何约束和亮度约束，采用梯度下降法搜索最优运动参数，使得前一帧图像对当前帧对象的补偿图像和当前帧实际图像相应坐标的灰度值最为接近；将图像分成多个宏块W_i进行处理，则最优准则为：

式中，运动参数的估计值，M为运动参数的搜索范围；

4)确定图像的延伸焦距：根据路面纹理特征确定置信度，排除非路面的特征点，并提取水平向运动矢量为零的多个特征点及矢量汇集的特征点；