[发明专利]基于单目视觉定位的路面图像采集方法及采集系统

摘要

本发明公开了一种基于单目视觉定位的路面图像采集方法及采集系统，该方法包括以下步骤：首先，架设数据采集系统；然后采集数据，获取的所有路面图像构成路面图像序列；使用图像逆透视映射算法，将获取的所有路面图像变换为路面正俯视图；根据各路面正俯视图像之间相对位置关系提取关键帧图像，并按顺序层叠摆放图像，经拼接处理后采集到路段的整幅路面图像。本发明的路面图像采集系统包括一可移动式车辆，其上架设有相机，相机光轴向下倾斜且镜头朝向路面，相机光轴在地面的投影与可移动式车辆纵向中轴线相互垂直；相机的竖向支架上通过纵向连杆固接单目视觉定位系统。本发明具有操作简单、设备安装及使用方便、路面图像拼接速度快且精度较高等优点。

主权项

1.一种基于单目视觉定位的路面图像采集方法，包括以下步骤：（1）架设数据采集系统：在一可移动式车辆上架设相机，使相机光轴向下倾斜且镜头朝向路面，所述相机的光轴在地面的投影与所述车辆的纵向中轴线相互垂直；所述相机的支架上通过一纵向连杆固接一单目视觉定位系统，所述单目视觉定位系统与相机之间的水平距离设为d；（2）采集数据：启动车辆并使其沿着拟拍摄路段行驶，行驶期间所述单目视觉定位系统与相机同步同频率采集路面信息数据；设单目视觉定位系统在行驶期间共完成n次定位，每次定位所对应的时刻为T_i，i＝1,2,…,n，则所有时刻T_i组成单目视觉定位时刻序列T₁,T₂,…,T_n；设某次定位时刻T_i对应获取的车辆航向角为θ_i，某次定位时刻T_i对应获取的单目视觉定位系统在路面投影点的位置为P_i，则单目视觉定位系统在路面所有的投影点位置组成单目视觉定位系统投影点位置序列P₁,T₂,…,P_n；设某次定位时刻T_i时相机光轴在路面的投影线的方向角为相机在路面的投影点位置为Q_i，则相机在路面的所有投影点位置组成相机投影点位置序列Q₁,Q₂,…,Q_n；设P_i在世界坐标系下的坐标为相机在世界坐标系下的坐标为则二者之间存在以下关系：在行驶期间，设某次定位时刻T_i时相机获取的路面图像为L_i，i＝1,2,...n，则相机在车辆行驶期间获取的所有路面图像构成路面图像序列L₁,L₂,...L_n；（3）路面图像变换：使用图像逆透视映射算法，将步骤（2）中获取的所有路面图像L_i，i＝1,2,...n，变换为路面正俯视图；选择路面上逆透视映射范围时，近处以相机在路面的投影点位置Q_i为起点；（4）提取关键帧图像进行拼接处理：根据经步骤（3）变换后的各路面正俯视图像之间相对位置关系提取关键帧图像，并按顺序层叠摆放图像，经拼接处理后采集到拟拍摄路段的整幅路面图像。