基于單位正方形的車輛全景顯示系統(tǒng)魚(yú)眼圖像校正方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于單位正方形的車輛全景顯示系統(tǒng)魚(yú)眼圖像校正方法包括以下步驟：根據(jù)全景顯示的要求，選擇車輛某一個(gè)方向需要校正的長(zhǎng)方形區(qū)域A；根據(jù)區(qū)域A的大小確定校正所需使用的單位正方形大?。粚挝徽叫谓M合框放入?yún)^(qū)域A中；用Harris角點(diǎn)探測(cè)器對(duì)包括n個(gè)完整的單位正方形的魚(yú)眼圖像進(jìn)行角點(diǎn)提取，并且對(duì)每個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，并記錄每個(gè)角點(diǎn)在魚(yú)眼圖像中的坐標(biāo)；利用魚(yú)眼圖像中每個(gè)單位正方形的四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)和正方形的幾何約束對(duì)圖像A區(qū)域中每個(gè)單位正方形進(jìn)行校正；利用雙線性插值法，對(duì)校正過(guò)程中遇到的非整數(shù)點(diǎn)進(jìn)行插值運(yùn)算，最后得到車輛某一個(gè)方向完整的A區(qū)域校正圖。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)處理器要求低,有很強(qiáng)的通用性和實(shí)時(shí)性。
【專利說(shuō)明】基于單位正方形的車輛全景顯示系統(tǒng)魚(yú)眼圖像校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛工程應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單位正方形的車輛全景顯示系統(tǒng)魚(yú)眼圖像校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車成為現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的交通工具，它改變了人們的生活方式，推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類文化的進(jìn)步。最近幾年，汽車進(jìn)入家庭的步伐逐漸加快，目前中國(guó)民用汽車保有量已超過(guò)I億輛，超過(guò)德國(guó)，僅次于美國(guó)。同時(shí)，中國(guó)人口眾多，各大城市人口密度很高，車與車，人與車的矛盾也特別尖銳，道路上事故頻發(fā)，發(fā)生交通事故的數(shù)量大大高于發(fā)達(dá)國(guó)家，也高于其他發(fā)展中國(guó)家。據(jù)交通管理局和國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，我國(guó)每年因?yàn)榻煌ㄊ鹿手苯咏?jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元，而且還呈逐年上升趨勢(shì)，而在這些日益增多的交通事故中，倒車時(shí)發(fā)生的事故超過(guò)一半，這和現(xiàn)在越來(lái)越擁堵的城市路況以及眾多非專業(yè)司機(jī)有密切的關(guān)系，女性司機(jī)和剛獲得駕駛執(zhí)照的駕駛員倒車時(shí)出現(xiàn)事故的概率更大。
[0003]在主動(dòng)安全系統(tǒng)所采用的傳感器中，攝像機(jī)具有低成本、易維護(hù)和高集成性等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在倒車輔助駕駛系統(tǒng)之中，倒車攝像頭系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始在中國(guó)乘用車市場(chǎng)慢慢普及。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)越來(lái)越多地被應(yīng)用到汽車電子領(lǐng)域。由于安裝在汽車尾部的倒車攝像頭只能檢測(cè)汽車后方的區(qū)域，而車兩側(cè)和前方的視覺(jué)盲區(qū)無(wú)疑增加了交通事故發(fā)生的概率，而且現(xiàn)在單一攝像頭拍攝到的圖像都存在一定失真，不符合駕駛員的視覺(jué)習(xí)慣。在狹隘而擁堵的停車場(chǎng)，尤其是在左右兩邊都已有車的情況下，如果僅靠后方攝像頭輸入的圖像來(lái)輔助駕駛，駕駛員在泊車時(shí)視野當(dāng)中仍然存在很多盲區(qū)，這都很容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。而全景顯示系統(tǒng)能提供最好的視覺(jué)效果，讓汽車四個(gè)方向的圖像同時(shí)顯示，產(chǎn)生一種從汽車正上方俯視全車的鳥(niǎo)瞰全景圖，完全消除汽車四周環(huán)境盲區(qū)，從而為駕駛員駕駛提供一個(gè)全方位環(huán)境信息的視圖，讓駕駛員駕駛更輕松，并且減少發(fā)生事故的概率。
[0004]這種全景顯示系統(tǒng)需要4路或者4路以上的攝像頭輸入的視頻信號(hào)，這4路或者4路以上安裝在車輛前后左右每個(gè)方向上面，用來(lái)感知個(gè)個(gè)方向上環(huán)境信息，然后再把每個(gè)攝像頭輸入視頻拼接成一個(gè)全景鳥(niǎo)瞰圖，顯示在駕駛室中控臺(tái)的顯示器上面。由于攝像頭安裝位置限制，不能安裝的太高，所有每個(gè)攝像頭不能采用普通透視攝像頭，需要加裝魚(yú)眼鏡頭才能在較低的安裝高度上獲得較寬視野的環(huán)境信息，而魚(yú)眼鏡頭拍攝的圖像會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的失真，所以在開(kāi)始視頻拼接之前需要對(duì)魚(yú)眼圖像進(jìn)行校正，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確校正的圖像才能拼接出清晰的全景顯示圖。
[0005]魚(yú)眼圖像的校正就是把魚(yú)眼鏡頭拍攝的嚴(yán)重畸變的圖像校正得到能反應(yīng)被拍攝物體正確形狀的圖像。作為全景顯示系統(tǒng)軟件的第一個(gè)部分，魚(yú)眼圖像校正算法只有準(zhǔn)確地校正魚(yú)眼圖像，后期的拼接融合算法才能得到清晰的全景顯示圖，所以它也是全景顯示系統(tǒng)中最重要的最關(guān)鍵的一步。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于單位正方形還原的車輛全景顯示系統(tǒng)魚(yú)眼圖像校正方法，該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)處理器要求低，有很強(qiáng)的通用性和實(shí)時(shí)性。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種基于單位正方形還原的車輛全景顯示系統(tǒng)魚(yú)眼圖像校正方法，包括以下步驟:
[0008](I)根據(jù)全景顯示的要求，選擇車輛某一個(gè)方向需要校正的長(zhǎng)方形區(qū)域A ;
[0009](2)根據(jù)區(qū)域A的大小確定校正所需使用的單位正方形大小，所述單位正方形滿足區(qū)域A的長(zhǎng)H和寬W與單位正方形的邊長(zhǎng)L的比值均為整數(shù)；
[0010](3)將單位正方形組合框放入?yún)^(qū)域A中，使區(qū)域A正好包括η個(gè)完整的單位正方形；
[0011](4)用Harris角點(diǎn)探測(cè)器對(duì)包括η個(gè)完整的單位正方形的魚(yú)眼圖像進(jìn)行角點(diǎn)提取，并且對(duì)每個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，并記錄每個(gè)角點(diǎn)在魚(yú)眼圖像中的坐標(biāo)；
[0012](5)利用魚(yú)眼圖像中每個(gè)單位正方形的四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)和正方形的幾何約束對(duì)圖像A區(qū)域中每個(gè)單位正方形進(jìn)行校正；
[0013](6)利用雙線性插值法，對(duì)校正過(guò)程中遇到的非整數(shù)點(diǎn)進(jìn)行插值運(yùn)算，最后得到車輛某一個(gè)方向完整的A區(qū)域校正圖。
[0014]按上述方案，所述步驟(4)中利用Harris角點(diǎn)探測(cè)器對(duì)魚(yú)眼圖像中角點(diǎn)進(jìn)行提取
時(shí)需要用到三個(gè)參數(shù):高斯平滑函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差σ，局部窗口的大小w和角點(diǎn)判斷閾值T ;高
斯平滑函數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種基于單位正方形的車輛全景顯示系統(tǒng)魚(yú)眼圖像校正方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據(jù)全景顯示的要求，選擇車輛某一個(gè)方向需要校正的長(zhǎng)方形區(qū)域A; (2)根據(jù)區(qū)域A的大小確定校正所需使用的單位正方形大小，所述單位正方形滿足區(qū)域A的長(zhǎng)H和寬W與單位正方形的邊長(zhǎng)L的比值均為整數(shù)； (3)將單位正方形組合框放入?yún)^(qū)域A中，使區(qū)域A正好包括η個(gè)完整的單位正方形； (4)用Harris角點(diǎn)探測(cè)器對(duì)包括η個(gè)完整的單位正方形的魚(yú)眼圖像進(jìn)行角點(diǎn)提取，并且對(duì)每個(gè)角點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，并記錄每個(gè)角點(diǎn)在魚(yú)眼圖像中的坐標(biāo)； (5)利用魚(yú)眼圖像中每個(gè)單位正方形的四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)和正方形的幾何約束對(duì)圖像A區(qū)域中每個(gè)單位正方形進(jìn)行校正； (6)利用雙線性插值法，對(duì)校正過(guò)程中遇到的非整數(shù)點(diǎn)進(jìn)行插值運(yùn)算，最后得到車輛某一個(gè)方向完整的A區(qū)域校正圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述步驟(4)中利用Harris角點(diǎn)探測(cè)器對(duì)魚(yú)眼圖像中角點(diǎn)進(jìn)行提取的具體步驟如下:

使用高斯平滑函數(shù):
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校正方法，其特征在于，利用Harris角點(diǎn)探測(cè)器對(duì)魚(yú)眼圖像中角點(diǎn)進(jìn)行提取時(shí)通過(guò)調(diào)整以下三個(gè)參數(shù):高斯平滑函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差σ，局部窗口的大小w和角點(diǎn)判斷閾值T確保區(qū)域A內(nèi)所有角點(diǎn)都檢測(cè)到；調(diào)整原則為:σ越大，被檢測(cè)的角點(diǎn)數(shù)量越少，角點(diǎn)位置精度越差；w越大,被檢測(cè)角點(diǎn)數(shù)量越少；T越大,被檢測(cè)角點(diǎn)數(shù)量越少。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述步驟(5)中校正的具體步驟如下: · 5.1)設(shè)校正之后區(qū)域A的圖像為I, I大小為U*V個(gè)像素點(diǎn)； ·5.2)采用步驟2)中確定的單位正方形對(duì)圖像I進(jìn)行單位正方形劃分，并獲得所有單位正方形的角點(diǎn)在圖像I中的坐標(biāo)； ·5.3)根據(jù)正方形的幾何約束，得到圖像I中單位正方形中任一點(diǎn)a(v，u)在魚(yú)眼圖像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)b (X，y)坐標(biāo)；設(shè)校正前每個(gè)單位正方形四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)為:bl (xl, yl), b2(x2, y2), b3 (x3, y3)和b4(x4, y4);校正后單位正方形四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)為:al (vl, ul), a2 (v2, u2), a3 (v3, u3)和 a4 (v4, u4),其映射關(guān)系為
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103824296SQ201410080520
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】劉建國(guó), 李雪松, 章輝, 王光偉, 賈波 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)