360°泊车辅助系统全景成像的研究

360°泊车辅助系统全景成像的研究360°全景泊车是高级驾驶辅助系统中的关键技术。相比于单目摄像头的行车记录仪,360 °全景泊车可以获取车身四周更广范围的影像信息, 实现无死角环视, 因而得到广泛关注和研究。

目前,360 °全景泊车系统尚处于探索期, 且大部分的研究仅局限于二维全景环视, 针对二维与三维全景环视, 尚未有一种通用的算法实现。本文以二维和三维全景泊车为研究场景, 对全景环视成像算法进行了研究与改进, 包括鱼眼摄像头的内参标定、外参标定、球面重投影、四路鱼眼摄像头的曲面投影与成像等算法。

本文针对二维与三维全景成像的共同性, 对鱼眼相机模型和标定算法进行了研究, 并采用了一种可以同时用于二维与三维全景环视的鱼眼相机模型及其标定算法。标定得到的内参和外参可以同时用于二维和三维全景环视, 实现了二维和三维全景泊车的统一。

本文提出了一种利用鱼眼摄像头标定参数进行球面重投影算法, 并利用OpenGL进行了验证。通过球面纹理映射后移动视点,远离球心,当距离远大于球面半径时, 近似认为视线平行, 并比较位移前后的观察效果, 从而验证了标定数据的正确性和球面重投影算法的可行性。

本文研究了多坐标系变换关系, 将多个标定板坐标系统一于车身坐标系下, 并在该坐标系下生成统一全景环视图像。由最终生成的全景环视图像按比例映射到车身周围的统一坐标系下, 通过对全景图像分区, 对四个子区域对应的四路摄像头逐像素遍历, 经过坐标变换, 最终索引到原始鱼眼图像的像素信息。

在二维全景环视的基础上, 通过组合平面和虚拟球面, 得到切球面, 并假

设光线来自该切球面上的点。由全景图像到切球面的映射关系, 得到切球面上点的三维坐标值,并分区索引原始图像中的像素信息, 得到内侧区域为平面投影外侧区域为曲面投影的混合重投影全景图。

本文对360°全景泊车系统算法进行模块化归类, 并通过标定实验和全景成像实验对算法进行验证。实验表明, 本文采用的标定算法可以用于二维和三维全景环视,本文的全景成像算法可以实现二维到三维全景的统一, 并且三维成像算法具有近距离无畸变和视场范围广的特点,满足360°全景泊车的需求。