基于高速公路车道线的车载摄像机定标方法研究

摘要

目前，智能车辆视觉导航技术多被高档汽车所采纳，因此具有广阔的实际需求和应用前景。本文的研究工作是“高速公路道路识别”的一部分，主要涉及车载摄像机定标方法的研究，从而为道路图像的坐标变换提供必要参数，为进一步研究车辆测距和辅助驾驶提供必要前提。本文在前人工作的基础上，针对高速公路车道线的特点，利用消失点和消失线的性质，找到车载摄像机的外部参数与消失点和斜率之间的内在联系，从而实现外部参数的标定。主要研究工作和内容如下： (1)对车载摄像机定标方法的研究中所涉及到的图像处理和目标识别方法做了深入的研究，介绍了计算机视觉中几种有代表性的摄像机定标原理及方法。 (2)给出了一种基于交叉垂直直线的摄像机标定算法，利用两条垂直相交的直线作为标定物，运用直线的特点以及交叉垂直的约束条件建立线性方程组，求解摄像机的内参数。 (3)针对本课题的应用实践，结合高速公路车道线的特点，经过数学推导建立摄像机的外部参数与消失点和成像斜率之间的解析表达式。只要已知三条车道线相对车辆纵轴线的偏移量、摄像机的内部参数，通过手工或软件编程进行图像处理就能确定出这三条直线成像的交点和斜率，标定出摄像机的外部参数。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2摄像机定标技术

1.3国内外研究现状

1.4论文的主要工作

第2章计算机视觉中摄像机定标原理及方法

2.1成像几何模型

2.2传统的摄像机定标方法

2.2.1利用最优化算法的摄像机定标方法

2.2.2利用透视变换矩阵的摄像机定标方法

2.2.3两步法

2.2.4双平面定标方法

2.3摄像机自定标方法

2.3.1利用本质矩阵和基本矩阵的摄像机定标方法

2.3.2利用绝对二次曲线和外极线变换性质的摄像机定标方法

2.3.3利用主动系统控制摄像机做特定运动的自定标方法

2.3.4利用多幅图像之间的直线对应关系的摄像机定标方法

2.4消失点和消失线

2.4.1消失点

2.4.2消失线

第3章利用消失点描述场景中的几何关系

3.1利用消失点的射影不变量描述平面直线关系

3.1.1射影几何知识

3.1.2利用消失点的射影不变量判断直线关系

3.2利用图像中的消失点描述平面直线关系

3.2.1无穷远平面与绝对二次曲线

3.2.2绝对二次曲线像ω(IAC)

3.2.3计算空间角度

3.2.4计算消失点

3.2.5摄像机内参数矩阵

3.2.6计算绝对二次曲线像

3.2.7算法步骤

3.2.8仿真实验

3.2.9实验

第4章车载摄像机内部参数标定

4.1标定模型的建立与标定算法的实现

4.2仿真实验

4.3实验

第5章车载摄像机外部参数标定

5.1三线法的基本原理描述

5.2实现过程

5.2.1建立坐标系(以下都是左手坐标系)

5.2.2透视投影成像模型

5.2.3摄像机外部参数解析表达式的推导

5.3具体实现步骤

5.4实验

第6章总结全文与展望

6.1论文工作总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文