CN112465920A - 一种视觉传感器标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉传感器标定方法及装置，其中，方法包括：当车辆行驶到预设标定位置时，通过预设视觉传感器采集预设区域内的图像；预设区域包括多个子区域；子区域内设置有多个标靶；多个标靶处于同一水平面内；获取子区域在图像中的图像位置；计算图像位置与对应的子区域之间的第一映射系数；计算图像与预设区域的第二映射系数；根据多个第一映射系数和第二映射系数，确定视觉传感器的标定系数。通过本发明，弱化了视觉传感器内参与外参对标定的影响，而是通过映射关系来确定标定系数，提高了视觉传感器的标定精度。

Description

一种视觉传感器标定方法及装置

技术领域

本发明涉及标定技术领域，尤其涉及一种视觉传感器标定方法及装置。

背景技术

对于需要使用视觉***辅助运行的场景，如车辆自动驾驶场景、车辆自动泊车场景等，往往需要把图像上目标的像素位置映射到世界坐标系中的位置，从而可以基于图像规划车辆的运动轨迹，因此，需要对视觉传感器进行标定，得到图像与世界的映射关系。

现有技术一般的做法是用一个或多个标靶标定出视觉传感器的外参，结合摄像头内参，即可计算出整张图像的像素坐标与世界坐标的关系。然而，这种标定方法对内参标定及外参标定精度较为敏感，往往达不到很高的精度。

发明内容

本发明提供了一种视觉传感器标定方法及装置，用于解决或部分解决现有的标定方法对内参标定及外参标定精度较为敏感，往往达不到很高的精度的技术问题。

本发明提供了一种视觉传感器标定方法，所述视觉传感器设置于车辆上；所述方法包括：

当车辆行驶到预设标定位置时，通过预设视觉传感器采集预设区域内的图像；所述预设区域包括多个子区域；所述子区域内设置有多个标靶；多个所述标靶处于同一水平面内；

获取所述子区域在所述图像中的图像位置；

计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数；

计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数；

根据多个所述第一映射系数和所述第二映射系数，确定所述视觉传感器的标定系数。

可选地，所述图像位置包括所述子区域中所述标靶的像素坐标；所述计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数的步骤，包括：

获取所述预设标定位置的第一世界位置坐标；

获取所述子区域内所述标靶的第二世界位置坐标；

根据所述第一世界位置坐标、所述子区域中所述标靶的像素坐标和对应的所述第二世界位置坐标，计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数。

可选地，所述计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数的步骤，包括：

根据所述第一世界位置坐标、所述预设区域内所述标靶的像素坐标和对应的所述第二世界位置坐标，计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数。

可选地，所述根据多个所述第一映射系数和所述第二映射系数，确定所述视觉传感器的标定系数的步骤，包括：

计算每两个所述第一映射系数之间的第一偏差值，以及所述第二映射系数与所述第一映射系数之间的第二偏差值；

基于所述第一偏差值和所述第二偏差值确定错误映射系数，并去除所述错误映射系数，得到近似标定系数；

将重复次数最多的所述近似标定系数确定为标定系数。

本发明还提供了一种视觉传感器标定装置，所述视觉传感器设置于车辆上；所述装置包括：

图像采集模块，用于当车辆行驶到预设标定位置时，通过预设视觉传感器采集预设区域内的图像；所述预设区域包括多个子区域；所述子区域内设置有多个标靶；多个所述标靶处于同一水平面内；

图像位置获取模块，用于获取所述子区域在所述图像中的图像位置；

第一映射系数计算模块，用于计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数；

第二映射系数计算模块，用于计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数；

标定系数确定模块，用于根据多个所述第一映射系数和所述第二映射系数，确定所述视觉传感器的标定系数。

可选地，所述图像位置包括所述子区域中所述标靶的像素坐标；所述第一映射系数计算模块，包括：

第一世界位置坐标获取子模块，用于获取所述预设标定位置的第一世界位置坐标；

第二世界位置坐标获取子模块，用于获取所述子区域内所述标靶的第二世界位置坐标；

第一映射系数计算子模块，用于根据所述第一世界位置坐标、所述子区域中所述标靶的像素坐标和对应的所述第二世界位置坐标，计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数。

可选地，所述第二映射系数计算模块，包括：

第二映射系数计算子模块，用于根据所述第一世界位置坐标、所述预设区域内所述标靶的像素坐标和对应的所述第二世界位置坐标，计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数。

可选地，所述标定系数确定模块，包括：

偏差值计算子模块，用于计算每两个所述第一映射系数之间的第一偏差值，以及所述第二映射系数与所述第一映射系数之间的第二偏差值；

近似标定系数确定子模块，用于基于所述第一偏差值和所述第二偏差值确定错误映射系数，并去除所述错误映射系数，得到多个标定系数；

标定系数确定子模块，用于将重复次数最多的所述近似标定系数确定为标定系数。

本发明还提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上任一项所述的视觉传感器标定方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上任一项所述的视觉传感器标定方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明通过在预设区域设置处于同个水平面内的多个标靶，然后从预设标定位置采集预设区域的图像，以根据预设区域内子区域在图像和预设区域内的位置信息计算子区域与图像相应位置的第一映射系数、以及整个图像与整个预设区域之间的第二映射系数，从而根据第一映射系数和第二映射系数确定视觉传感器的标定系数。通过本发明，弱化了视觉传感器内参与外参对标定的影响，而是通过映射关系来确定标定系数，提高了视觉传感器的标定精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种视觉传感器标定方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的一种标定场景示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种视觉传感器标定方法的步骤流程图；

图4为本发明实施例提供的一种视觉传感器标定装置的结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种视觉传感器标定方法及装置，用于解决或部分解决现有的标定方法对内参标定及外参标定精度较为敏感，往往达不到很高的精度的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种视觉传感器标定方法的步骤流程图。

本发明提供的一种视觉传感器的标定方法，具体可以包括以下步骤：

步骤101，当车辆行驶到预设标定位置时，通过预设视觉传感器采集预设区域内的图像；预设区域包括多个子区域；子区域内设置有多个标靶；多个标靶处于同一水平面内；

视觉传感器：是指利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器，通常用图像分辨率来描述视觉传感器的性能。视觉传感器的精度不仅与分辨率有关，而且同被测物体的检测距离相关。被测物体距离越远，其绝对的位置精度越差。视觉传感器可以为激光扫描器、线阵和面阵CCD摄像机或者TV摄像机、数字摄像机等。本发明实施例对视觉传感器的选择不作具体限制。

需要说明的是，本发明实施例所提及的视觉传感器设置于车辆车身之上，不限制设置位置，但一旦设置在车身之上，位置固定，角度固定，参数固定，不可移动，不可偏转。其目的在于，确保视觉传感器的标定系数不会发生改变，避免后续需要重复标定。此外，本发明实施例对视觉传感器的数量不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际应用需要进行选择，例如，可以选择在车身左右两侧对称位置分别安装一个视觉传感器，分别用于采集车辆左前方和右前方的图像数据。

当车辆行驶到预设标定位置时，车载***可以通过视觉传感器采集预设区域内的图像。

值得注意的是，为了避免标靶水平高度不同对视觉传感器拍摄角度的影响，本发明实施例中所涉及的所有标靶与车辆均处于同一水平面内。

在一个示例中，预设区域中的每个标靶等距设置，考虑到视角对视觉成像的影响，每个子区域内的标靶不处于同一直线上。此外，标靶的数量至少为四个，任意四个不处于同一直线上的标靶均可构成子区域，用于对图像进行视角调整，在实际应用中，标靶的上限可以根据实际需要设置，本发明对此不作具体限制。

为便于理解，请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种标定场景示意图。图2中，A为标定位置，B为车辆，C为预设区域，C1-C9为子区域，d1-d32为标靶。其中，A、B、d1-d32的位置固定。本发明实施例需要车辆B行驶到标定位置A处时，才启动视觉传感器进行图像采集，以保证视觉传感器与标靶的距离参数精确。

步骤102，获取子区域在图像中的图像位置；

在本发明实施例中，每个子区域在图像中具有对应的图像位置，通过对像素的分析，可以确定每个标靶在图像中的位置信息，进而确定每个子区域在图像中的图像位置。

步骤103，计算图像位置与对应的子区域之间的第一映射系数；

根据视觉成像原理，图像位置各角点与对应的子区域的相应角点的连线，可以相交于同一个点，根据成像角、图像角点与子区域角点的位置关系，可以确定图像位置与子区域的第一映射系数。

步骤104，计算图像与预设区域的第二映射系数；

基于与步骤103相同的原理，本发明实施例可以求得整个图像与预设区域之间的第二映射系数。

步骤105，根据多个第一映射系数和第二映射系数，确定视觉传感器的标定系数。

在确定了第一映射系数和第二映射系数之后，去除映射计算过程中的计算误差，便可以得到视觉传感器的标定系数。

本发明通过在预设区域设置处于同个水平面内的多个标靶，然后从预设标定位置采集预设区域的图像，以根据预设区域内每个子区域在图像和预设区域内的位置信息计算每个子区域与图像相应位置的第一映射系数、以及整个图像与整个预设区域之间的第二映射系数，从而根据第一映射系数和第二映射系数确定视觉传感器的标定系数。通过本发明，弱化了视觉传感器内参与外参对标定的影响，而是通过映射关系来确定标定系数，提高了视觉传感器的标定精度。

请参阅图3，图3为本发明另一实施例提供的一种视觉传感器标定方法的步骤流程图。

本发明实施例提供了一种视觉传感器标定方法，具体可以包括以下步骤：

步骤301，当车辆行驶到预设标定位置时，通过预设视觉传感器采集预设区域内的图像；预设区域包括多个子区域；子区域内设置有多个标靶；多个标靶处于同一水平面内；

步骤302，获取子区域在图像中的图像位置；

步骤301-302的描述与步骤101-102的描述类似，具体可以参见步骤101-102的描述，在此不再赘述。

步骤303，计算图像位置与对应的子区域之间的第一映射系数；

在本发明实施例中，图像位置包括子区域中每个标靶的像素坐标，步骤303可以包括以下子步骤：

获取预设标定位置的第一世界位置坐标；

获取子区域内标靶的第二世界位置坐标；

根据第一世界位置坐标、子区域中标靶的像素坐标和对应的第二世界位置坐标，计算图像位置与对应的子区域之间的第一映射系数。

在本发明实施例中，为了保证标定的精准度，标定位置的第一世界位置坐标可以预先测算好，并将车辆行驶至该标定位置处，减少车辆对自身定位偏差导致标定失准。

同理，每个标靶的第二世界位置坐标也可以预先进行测算。从而确保车辆与标靶的相对角度、相对距离准确无误。

接着，基于第一世界位置坐标，第二世界位置坐标和每个标靶的像素坐标，可以计算子区域在图像中的对应位置与子区块之间的第一映射系数。在本发明实施例中，第一映射系数的计算，包括但不限于计算单应矩阵、优化欧拉角、计算外参矩阵得到。

步骤304，计算图像与预设区域的第二映射系数；

基于与步骤303相似的操作，本发明实施例可以得到图像与预设区域之间的映射系数。

步骤305，计算每两个第一映射系数之间的第一偏差值，以及第二映射系数与第一映射系数之间的第二偏差值；

在具体应用中，理论上，同一张图像上计算得到的每一个子区域或完整的预设区域与图像之间的映射系数是相同的，而实际上，受到视觉传感器参数误差的影响，映射系数会有细小而合理的偏差。只有在受到诸如成像位置判定出错等因素的干扰，映射系数才会出现较大变化。因此，在本发明实施例中，可以通过计算每两个第一映射系数之间的第一偏差值，以及第二映射系数与每个第一映射系数之间的第二偏差值来判断第一映射系数或第二映射系数存在计算错误的情况。

步骤306，基于第一偏差值和第二偏差值确定错误映射系数，并去除错误映射系数，得到多个近似标定系数；

步骤307，将重复次数最多的近似标定系数确定为标定系数。

在本发明实施例中，在去除了计算错误的映射系数后，可以选择将重复出现次数最多的映射系数作为视觉传感器的标定系数。以根据标定系数对车辆的运行进行引导。

本发明通过在预设区域设置处于同个水平面内的多个标靶，然后从预设标定位置采集预设区域的图像，以根据预设区域内子区域在图像和预设区域内的位置信息计算子区域与图像相应位置的第一映射系数、以及整个图像与整个预设区域之间的第二映射系数，从而根据第一映射系数和第二映射系数确定视觉传感器的标定系数。通过本发明，弱化了视觉传感器内参与外参对标定的影响，而是通过映射关系来确定标定系数，提高了视觉传感器的标定精度。

请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种视觉传感器标定装置的结构框图。

本发明实施例提供了一种视觉传感器标定装置，视觉传感器设置于车辆上；装置具体可以包括以下模块：

图像采集模块401，用于当车辆行驶到预设标定位置时，通过预设视觉传感器采集预设区域内的图像；预设区域包括多个子区域；子区域内设置有多个标靶；多个标靶处于同一水平面内；

图像位置获取模块402，用于获取子区域在图像中的图像位置；

第一映射系数计算模块403，用于计算图像位置与对应的子区域之间的第一映射系数；

第二映射系数计算模块404，用于计算图像与预设区域的第二映射系数；

标定系数确定模块405，用于根据多个第一映射系数和第二映射系数，确定视觉传感器的标定系数。

在本发明实施例中，图像位置包括子区域中标靶的像素坐标；第一映射系数计算模块403，包括：

第一世界位置坐标获取子模块，用于获取预设标定位置的第一世界位置坐标；

第二世界位置坐标获取子模块，用于获取子区域内标靶的第二世界位置坐标；

第一映射系数计算子模块，用于根据第一世界位置坐标、子区域中标靶的像素坐标和对应的第二世界位置坐标，计算图像位置与对应的子区域之间的第一映射系数。

在本发明实施例中，第二映射系数计算模块404，包括：

第二映射系数计算子模块，用于根据第一世界位置坐标、预设区域内标靶的像素坐标和对应的第二世界位置坐标，计算图像与预设区域的第二映射系数。

在本发明实施例中，标定系数确定模块405，包括：

偏差值计算子模块，用于计算每两个第一映射系数之间的第一偏差值，以及第二映射系数与第一映射系数之间的第二偏差值；

近似标定系数确定子模块，用于基于第一偏差值和第二偏差值确定错误映射系数，并去除错误映射系数，得到多个近似标定系数；

标定系数确定子模块，用于将重复次数最多的疑似标定系数确定为标定系数。

本发明实施例还提供了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器：

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行本发明实施例的视觉传感器标定方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行本发明实施例的视觉传感器标定方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来达到实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种视觉传感器标定方法，其特征在于，所述视觉传感器设置于车辆上；所述方法包括：

当车辆行驶到预设标定位置时，通过预设视觉传感器采集预设区域内的图像；所述预设区域包括多个子区域；所述子区域内设置有多个标靶；多个所述标靶处于同一水平面内；

获取所述子区域在所述图像中的图像位置；

计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数；

计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数；

根据多个所述第一映射系数和所述第二映射系数，确定所述视觉传感器的标定系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像位置包括所述子区域中所述标靶的像素坐标；所述计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数的步骤，包括：

获取所述预设标定位置的第一世界位置坐标；

获取所述子区域内所述标靶的第二世界位置坐标；

根据所述第一世界位置坐标、所述子区域中所述标靶的像素坐标和对应的所述第二世界位置坐标，计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数的步骤，包括：

根据所述第一世界位置坐标、所述预设区域内所述标靶的像素坐标和对应的所述第二世界位置坐标，计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述第一映射系数和所述第二映射系数，确定所述视觉传感器的标定系数的步骤，包括：

计算每两个所述第一映射系数之间的第一偏差值，以及所述第二映射系数与所述第一映射系数之间的第二偏差值；

基于所述第一偏差值和所述第二偏差值确定错误映射系数，并去除所述错误映射系数，得到多个近似标定系数；

将重复次数最多的所述近似标定系数确定为标定系数。

5.一种视觉传感器标定装置，其特征在于，所述视觉传感器设置于车辆上；所述装置包括：

图像采集模块，用于当车辆行驶到预设标定位置时，通过预设视觉传感器采集预设区域内的图像；所述预设区域包括多个子区域；所述子区域内设置有多个标靶；多个所述标靶处于同一水平面内；

图像位置获取模块，用于获取所述子区域在所述图像中的图像位置；

第一映射系数计算模块，用于计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数；

第二映射系数计算模块，用于计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数；

标定系数确定模块，用于根据多个所述第一映射系数和所述第二映射系数，确定所述视觉传感器的标定系数。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述图像位置包括所述子区域中所述标靶的像素坐标；所述第一映射系数计算模块，包括：

第一世界位置坐标获取子模块，用于获取所述预设标定位置的第一世界位置坐标；

第二世界位置坐标获取子模块，用于获取所述子区域内所述标靶的第二世界位置坐标；

第一映射系数计算子模块，用于根据所述第一世界位置坐标、所述子区域中所述标靶的像素坐标和对应的所述第二世界位置坐标，计算所述图像位置与对应的所述子区域之间的第一映射系数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二映射系数计算模块，包括：

第二映射系数计算子模块，用于根据所述第一世界位置坐标、所述预设区域内所述标靶的像素坐标和对应的所述第二世界位置坐标，计算所述图像与所述预设区域的第二映射系数。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述标定系数确定模块，包括：

偏差值计算子模块，用于计算每两个所述第一映射系数之间的第一偏差值，以及所述第二映射系数与所述第一映射系数之间的第二偏差值；

近似标定系数确定子模块，用于基于所述第一偏差值和所述第二偏差值确定错误映射系数，并去除所述错误映射系数，得到近似标定系数；

标定系数确定子模块，用于将重复次数最多的所述近似标定系数确定为标定系数。

9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的视觉传感器标定方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的视觉传感器标定方法。

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