基于視覺(jué)的圖像處理，通常要在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行相機(jī)的標(biāo)定，以獲取相應(yīng)的參數(shù)。為方便查閱，遂將常用到的三種相機(jī)標(biāo)定總結(jié)如下。 ?

相機(jī)內(nèi)參標(biāo)定

Step1 : 在相機(jī)前方放置棋盤(pán)格，前后左右方向轉(zhuǎn)動(dòng)棋盤(pán)格，角度不宜超過(guò)45度，采集不同方向的圖片，待后續(xù)處理；

Step2 : 打開(kāi)Matlab,在APP列找到Camera Calibration工具，將采集的棋盤(pán)格圖片導(dǎo)入，保證能夠正確導(dǎo)入的圖片數(shù)量在20-30張之間，測(cè)量每個(gè)黑白格的真實(shí)大小并輸入Matlab中。

Step3 : 觀(guān)察棋盤(pán)格角點(diǎn)都被正確檢測(cè)到后，點(diǎn)擊Calibrate按鈕，觀(guān)察重投影誤差，若圖片數(shù)量較多，可將重投影誤差較大的圖片刪去，重新calibrate，直到達(dá)到一個(gè)較理想狀態(tài)；

Step4 : 選中Export Camera Parameters按鈕，將計(jì)算得到的相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入到Matlab中；若要進(jìn)行更精確的標(biāo)定，可在標(biāo)定時(shí)考慮畸變誤差或采用雙目相機(jī)標(biāo)定方法。

圖示即為我們所需要的相機(jī)的內(nèi)參矩陣，其中fx=1.1259e+03, fy=1.1267e+03, u=480.6138, v=359.5351。

注意事項(xiàng)：

1、 棋盤(pán)格在圖片中的大小不能過(guò)小，要保證角點(diǎn)清晰可探測(cè)；

2、 Matlab所得到的內(nèi)參矩陣與我們通常情況下所計(jì)算的內(nèi)參矩陣互為轉(zhuǎn)置；

3、 若要進(jìn)行雷達(dá)相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定，標(biāo)定步驟需進(jìn)行部分調(diào)整。

逆透視標(biāo)定

Step1 : 在圖片正中間縱向方向繪制一條直線(xiàn)，從車(chē)輛正前方沿著圖片中心線(xiàn)拉直尺，距離根據(jù)要求調(diào)整，一般在15m左右；

Step2 : 在攝像機(jī)的視野范圍內(nèi)的平坦地面選擇一個(gè)矩形，要求矩形的縱軸線(xiàn)與圖片正中心的直線(xiàn)重合；對(duì)所選取的矩形的四個(gè)頂角進(jìn)行標(biāo)記，要求標(biāo)記在攝像機(jī)的圖像畫(huà)面中能夠清晰顯示。

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Step3 : 啟動(dòng)標(biāo)定程序，分別輸入X軸偏移距離a, Y軸偏移距離b, 矩形寬度w，矩形高度h，比例系數(shù)k，一般取經(jīng)驗(yàn)值：1280，445，360，600，4.5，具體可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，依次選取左上角、右上角、左下角、右下角點(diǎn)，使得上圖中綠色的線(xiàn)與標(biāo)定圖像中的紅線(xiàn)重合。標(biāo)定完成后，得到逆透視變換矩陣H，可在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)H的值是否合理。保證圖片能看到本車(chē)道和相鄰車(chē)道，且保持直線(xiàn)平行性不變。

注意事項(xiàng)：

1、 標(biāo)定的逆透視圖像區(qū)域與測(cè)試的逆透視圖像區(qū)域尺寸應(yīng)保持一致；

2、 標(biāo)定時(shí)矩形的靠近攝像機(jī)的兩個(gè)點(diǎn)應(yīng)盡量靠近車(chē)輛，近乎貼合盲區(qū)時(shí)標(biāo)定所得矩陣較準(zhǔn)確；

3、 世界坐標(biāo)系：智能車(chē)所在地面組成的二維平面，橫軸為X軸，縱軸為Y軸，原點(diǎn)左邊是X軸正軸，下面是Y軸正軸。圖像坐標(biāo)系：圖像左上角為原點(diǎn)，橫軸為X軸，縱軸為Y軸。所以矩形四個(gè)角的坐標(biāo)依次為：(a/k ,b/k),((a+w)/k,b/k),(a/k,(b+h)/k),((a+w)/k, (b+h)/k)，所涉及到的四個(gè)參數(shù)a、b、h、k的單位均為厘米，當(dāng)a為正值時(shí)，逆透視圖像向右偏移，b為正值時(shí)，逆透視圖像向下偏移。(橫向偏移越大，則鳥(niǎo)瞰圖像中橫向的視野就越寬；縱向偏移越大，則縱向視野就越遠(yuǎn))。

單目測(cè)距標(biāo)定

（1）縱向距離標(biāo)定：

準(zhǔn)備工具：測(cè)距所涉及到的原理和公式：

根據(jù)攝像機(jī)成像原理，以及攝像機(jī)與路面的關(guān)系建立了圖像像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)距離的幾何模型，如下圖所示：

根據(jù)幾何模型可推導(dǎo)出圖像物理坐標(biāo)與世界坐標(biāo)距離關(guān)系式為：

根據(jù)圖像物理坐標(biāo)與像素坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系得：

其中，ay表示攝像頭的有效焦距，α表示攝像頭的俯仰角，可通過(guò)公式反推通過(guò)標(biāo)定求得，v0表示主點(diǎn)縱坐標(biāo)，v是像素行數(shù)。

實(shí)驗(yàn)操作步驟：

Step1 : 通過(guò)棋盤(pán)格標(biāo)定法獲取相機(jī)內(nèi)參fv和v0的值，測(cè)量相機(jī)離地高度h。

Step2 : 在圖片正中間縱向方向繪制一條直線(xiàn)，從車(chē)輛正前方沿著圖片中心線(xiàn)拉直尺，距離大約60m左右，測(cè)量相機(jī)到直尺原點(diǎn)的距離；

Step3 : 從遠(yuǎn)到近依次取15個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，分別輸入他們到相機(jī)的真實(shí)距離，建立像素點(diǎn)與真實(shí)點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，借助程序即上述幾何關(guān)系求解出攝像頭的俯仰角，從而進(jìn)行前方物體縱向距離的計(jì)算。

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（2）橫向距離標(biāo)定：

標(biāo)定原理：

單目攝像機(jī)在拍攝時(shí)，所有平行與攝像機(jī)光軸的直線(xiàn)均匯聚與一點(diǎn)（即消失點(diǎn)L），且在待測(cè)點(diǎn)與消失點(diǎn)連線(xiàn)上的任意一點(diǎn)到光軸的距離均相等。

在圖像左上角建立基于圖像像素的平面坐標(biāo)系，將待測(cè)點(diǎn)用像素坐標(biāo)表示出來(lái)，求出待測(cè)點(diǎn)與消失點(diǎn)的連線(xiàn)在圖像上的連線(xiàn)與光軸之間的角度，與實(shí)際待測(cè)點(diǎn)距光軸的距離進(jìn)行匹配，最后根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)定進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合即可完成橫向標(biāo)定。

實(shí)驗(yàn)操作步驟：

Step1 : 將車(chē)輛停在車(chē)道中央，保持車(chē)道線(xiàn)方向與車(chē)身縱軸方向平行，利用鼠標(biāo)在圖片中的車(chē)道線(xiàn)上選兩點(diǎn)，圖片中心線(xiàn)上取一點(diǎn)，計(jì)算出消失點(diǎn)坐標(biāo)；

Step2 : 在車(chē)輛前方某一距離處（一般取15m），在車(chē)輛縱軸線(xiàn)一側(cè)橫向擺放10個(gè)障礙物，鼠標(biāo)在圖片中從左到右依次取點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)障礙物與消失點(diǎn)連線(xiàn)與光軸之間的角度，并記錄每個(gè)障礙物到車(chē)輛中心的真實(shí)橫向距離，建立角度與真實(shí)距離之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并通過(guò)Matlab進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，測(cè)試時(shí)，只需獲取像素點(diǎn)，即可通過(guò)計(jì)算角度和擬合所得到的曲線(xiàn)獲得目標(biāo)距離本車(chē)的橫向距離。

編輯：黃飛

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