基于視覺的圖像處理，通常要在實驗前進(jìn)行相機的標(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標(biāo)定總結(jié)如下。 ?

相機內(nèi)參標(biāo)定

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

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

Step3 : 觀察棋盤格角點都被正確檢測到后，點擊Calibrate按鈕，觀察重投影誤差，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)到一個較理想狀態(tài)；

Step4 : 選中Export Camera Parameters按鈕，將計算得到的相關(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)定時考慮畸變誤差或采用雙目相機標(biāo)定方法。

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

注意事項：

1、 棋盤格在圖片中的大小不能過小，要保證角點清晰可探測；

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

3、 若要進(jìn)行雷達(dá)相機聯(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，從車輛正前方沿著圖片中心線拉直尺，距離根據(jù)要求調(diào)整，一般在15m左右；

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

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Step3 : 啟動標(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)驗值：1280，445，360，600，4.5，具體可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，依次選取左上角、右上角、左下角、右下角點，使得上圖中綠色的線與標(biāo)定圖像中的紅線重合。標(biāo)定完成后，得到逆透視變換矩陣H，可在實際實驗中檢驗H的值是否合理。保證圖片能看到本車道和相鄰車道，且保持直線平行性不變。

注意事項：

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

2、 標(biāo)定時矩形的靠近攝像機的兩個點應(yīng)盡量靠近車輛，近乎貼合盲區(qū)時標(biāo)定所得矩陣較準(zhǔn)確；

3、 世界坐標(biāo)系：智能車所在地面組成的二維平面，橫軸為X軸，縱軸為Y軸，原點左邊是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，橫軸為X軸，縱軸為Y軸。所以矩形四個角的坐標(biāo)依次為：(a/k ,b/k),((a+w)/k,b/k),(a/k,(b+h)/k),((a+w)/k, (b+h)/k)，所涉及到的四個參數(shù)a、b、h、k的單位均為厘米，當(dāng)a為正值時，逆透視圖像向右偏移，b為正值時，逆透視圖像向下偏移。(橫向偏移越大，則鳥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))。

單目測距標(biāo)定

（1）縱向距離標(biāo)定：

準(zhǔn)備工具：測距所涉及到的原理和公式：

根據(jù)攝像機成像原理，以及攝像機與路面的關(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，可通過公式反推通過標(biāo)定求得，v0表示主點縱坐標(biāo)，v是像素行數(shù)。

實驗操作步驟：

Step1 : 通過棋盤格標(biāo)定法獲取相機內(nèi)參fv和v0的值，測量相機離地高度h。

Step2 : 在圖片正中間縱向方向繪制一條直線，從車輛正前方沿著圖片中心線拉直尺，距離大約60m左右，測量相機到直尺原點的距離；

Step3 : 從遠(yuǎn)到近依次取15個標(biāo)志點，分別輸入他們到相機的真實距離，建立像素點與真實點之間的一一對應(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算。

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（2）橫向距離標(biāo)定：

標(biāo)定原理：

單目攝像機在拍攝時，所有平行與攝像機光軸的直線均匯聚與一點（即消失點L），且在待測點與消失點連線上的任意一點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，將待測點用像素坐標(biāo)表示出來，求出待測點與消失點的連線在圖像上的連線與光軸之間的角度，與實際待測點距光軸的距離進(jìn)行匹配，最后根據(jù)數(shù)據(jù)對標(biāo)定進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合即可完成橫向標(biāo)定。

實驗操作步驟：

Step1 : 將車輛停在車道中央，保持車道線方向與車身縱軸方向平行，利用鼠標(biāo)在圖片中的車道線上選兩點，圖片中心線上取一點，計算出消失點坐標(biāo)；

Step2 : 在車輛前方某一距離處（一般取15m），在車輛縱軸線一側(cè)橫向擺放10個障礙物，鼠標(biāo)在圖片中從左到右依次取點，計算每個障礙物與消失點連線與光軸之間的角度，并記錄每個障礙物到車輛中心的真實橫向距離，建立角度與真實距離之間的一一對應(yīng)關(guān)系，并通過Matlab進(jìn)行曲線擬合，測試時，只需獲取像素點，即可通過計算角度和擬合所得到的曲線獲得目標(biāo)距離本車的橫向距離。

編輯：黃飛

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