[发明专利]基于全景环视系统的车底地面显示方法

权利要求书

1.一种基于全景环视系统的车底地面显示方法，其特征在于：具体包括步骤如下：

步骤S101，读取汽车全景环视系统的视频帧；

步骤S102，读取汽车的运行参数；

步骤S103，计算汽车的行驶轨迹线；

所述步骤S103包括：

步骤1：根据汽车的方向盘转动角度得到汽车轮胎转向角；

步骤2：汽车轮胎转向角为μ，外圆轨与前桥的交点为α，α与外圆轨圆心o的连线和汽车后桥间的夹角为φ，根据推算可得，μ＝φ；

步骤3：已知前后轮之间的距离为L，可得外轨的大圆半径为：

步骤4：根据车宽W，以及圆心o与两个车轮形成的直角三角形，可得到内轨半径为：

步骤5：由于内轨迹线与汽车前轮中的内转向轮相切，外轨迹线与汽车后轮中的外转向轮相切，每一帧的时间差内汽车行驶的轨迹线可近似看作一个固定半径的圆；

步骤S104，预测下一帧汽车将要运动到的位置；

所述步骤S104包括：

步骤1：通过最小二乘法，对汽车速度、方向盘角度随时间的变化关系进行曲线拟合，得到汽车的行驶速度和方向盘角度预测公式；

步骤2：假设汽车当前的运动状态只与前1s的运动状态有关，通过前几组数据来预测汽车当前的行驶速度和方向盘角度；

步骤3：因为视频图像帧与帧之间的时间间隔短，即假定汽车沿着固定轨道做匀速运动，计算出汽车在轨迹线上的位移为L′；

步骤S105，在当前帧中截取出步骤S104预测的位置的图像；所述步骤S105包括：

步骤1：由于图像由紧密排列的像素点组成，根据像素点从上到下、从左到右的次序将图像看作一个坐标空间，水平和竖直方向上相邻像素点的距离即为x、y轴方向上的单位间隔，根据图像和实物的比例关系，汽车每一次的位移L′在图像上反映为移动了S个像素点；以全景环视图像左下角为原点，水平方向为x轴方向，竖直方向为y轴方向，建立直角坐标系；

步骤2：汽车的四个顶点，四个轮胎的坐标都是已知的，根据角度和距离信息，计算出下一帧时汽车位移到的区域在当前帧图像中的相对位置，进而从当前帧中获得下一帧被汽车覆盖的区域，具体步骤如下：

当汽车向右前方行驶时，汽车右前轮到圆心的方向角为γ，大小为当车子在图像中沿轨迹移动了S个像素点后，其在轨迹线上转过的角度λ为此时汽车右前轮与x轴的正方向夹角为γ-λ；根据汽车右后轮的坐标(x₀,y₀),得到圆心坐标(x₀+R-W,y₀)，进一步得到位移后右前轮的坐标为(x₀+R-W+R*cos(γ-λ),y₀+R*sin(γ-λ))；汽车车身角度为γ-λ-μ-90°，右前轮沿着车桥到左前轮的方向角垂直于车身的角度，为γ-λ-μ；

当汽车向左前方行驶时，汽车初始左前轮到圆心的方向角为γ，其大小为当车子在图像中沿轨迹移动了S个像素点后，其在轨迹线上转过的角度λ为此时汽车左前轮与x轴的正方向夹角为90°+γ+λ；根据汽车左后轮的坐标(x₀,y₀),可以得到圆心坐标(x₀-R+W,y₀)，位移后圆心到汽车左前轮的方向角为γ+λ，进一步得到位移后汽车的左前轮坐标为(x₀-R+W+R*cos(γ+λ),y₀+R*sin(γ+λ))；汽车车身的偏转角度为γ+λ+90°-μ，左前轮沿着车桥到右前轮的方向角垂直于车身的角度，为γ+λ-μ；

当汽车向右后方行驶时，汽车右前轮到圆心的方向角为γ，大小为当车子在图像中沿轨迹移动了S个像素点后，其在轨迹线上转过的角度λ为此时汽车右前轮与x轴的正方向夹角为γ+λ；根据汽车右后轮的坐标(x₀,y₀),可以得到圆心坐标(x₀+R-W,y₀)，进一步可以得到位移后右前轮的坐标为(x₀+R-W+R*cos(γ+λ),y₀+R*sin(γ+λ))；汽车车身角度为γ+λ+μ-90°，右前轮沿着车桥到左前轮的方向角垂直于车身的角度，为γ+λ+μ；

当汽车向左后方行驶时，汽车初始左前轮到圆心的方向角为γ，其大小为当车子在图像中沿轨迹移动了S个像素点后，其在轨迹线上转过的角度λ为此时汽车左前轮与x轴的正方向夹角为90°+γ-λ；根据汽车左后轮的坐标(x₀,y₀),可以得到圆心坐标(x₀-R+W,y₀)，位移后圆心到汽车左前轮的方向角为γ-λ，进一步得到位移后汽车的左前轮坐标为(x₀-R+W+R*cos(γ-λ),y₀+R*sin(γ-λ))；汽车车身角度为γ-λ+90°-μ，左前轮沿着车桥到右前轮的方向角垂直于车身的角度，为γ-λ-μ；

根据估算得到的位移信息，主要包括位移后车轮在360图像中的坐标，以及车身的倾斜角，即可估算出位移后汽车在图像坐标系中的位置，这个区域下的图像即为下一帧汽车将要覆盖的图像区域；

步骤S106，将截取图像仿射变换，作为车底图像；

步骤S107，读取下一帧汽车的全景环视图像，将上一帧中预估的车底图像拼接到该帧当中被汽车盖住的部分，即可得到下一帧显示车底图像的一幅全景环视图。