一种车载摄像头光心校正方法与流程

1.本发明涉及摄像头领域，特别是涉及一种车载摄像头的光心校正方法。


背景技术：

2.近年来随着汽车技术的不断向前发展，相机标定是机器视觉系统中最基础的一步，相机标定精度对视觉测量结果的准确度起着决定性作用，良好的标定精度能提高汽车视觉测量系统的可靠性。将相机用于图像三维重建时,需要事先明确图像上点的位置与空间物体表面相应点几何位置的关系。通过相机成像几何模型,并借助空间物体表面某点的世界坐标系与其在图像中对应点之间的相互关系来确定几何模型参数的过程称为相机标定。相机标定是计算机视觉研究中必不可少的步骤,相机标定结果的精度和标定过程操作难易度分别会影响到相机生产结果的准确性和方便性。
3.现阶段，现有的标定方法基本都是基于棋盘机械手进行标定，相机的标定方法往往都是手动完成标定，标定的做法都是将相机固定在某一位置，多次移动相机成像的标定物，获得标定物的坐标，通过几何关系，从而获得相机的内参。但这种方法需要移动标定物，移动过程较为繁琐，并且不能自动进行标定，使得生产效率低下，特别是安装车上时。每台车都需要进行移动标定物进行手动移动标定物的形式进行标定，耗时耗力，且较为繁琐，不利于汽车生产。在标定环节对硬件环境要求较高，需要专门部署和调试人员，也不方便二次现场标定。


技术实现要素：

4.基于现有技术中存在的缺陷之一，本发明提供一种车载摄像头的光心校正方法，至少包括：
5.获取摄像头夹持部件，利用摄像头夹持部件固定摄像头；
6.放置量测中心适配板，将量测中心适配板与摄像头的镜头进行适配对准；
7.通过摄像头拍摄量测中心适配板形成第一图像，检测第一图像的特征点；
8.获取第一图像特征点中的第一特征中心的坐标，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值；
9.多次调整摄像头cmos芯片开窗x方向和y方向随机位移获得多次中心偏移值对坐标差值进行校正后获取偏差坐标；
10.根据偏差坐标，调整摄像头cmos芯片开窗位置。
11.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，所述摄像头夹持部件为立方体支架构，量测中心适配板处于立方体支架构的下方，在量测中心适配板的正中心设置圆形特征检测点；
12.调节测中心适配板的正中心正对于摄像头镜头的中心。
13.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，cmos芯片开窗位移的调整方式包括：
14.通过上位机发送控制指令给摄像头，摄像头接收控制指令后，将寄存器中存储cmos芯片感光范围行阵列与列阵列范围以及行和列的起始坐标发送给上位机；
15.上位机在cmos芯片感光范围内产生x方向和y方向的位移根据行和列的起始坐标以及所读取像素范围形成像素读取控制参数发送给摄像头；
16.摄像头对像素读取控制参数进行解析后进行计划将存储器像素寄存器的数据发送给上位机。
17.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，所述量侧中心适配板设有特征点，特征点设置十字交叉圆的标定色卡；
18.标定色卡采用r、g、b三种颜色中的其中一种；
19.选择颜色时，选择与标定环境场景中具备最大差异的颜色作为标定色卡的颜色。
20.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，在每次cmos开窗调整x方向和y方向的位移时,通过摄像头拍摄量测中心适配板形成第一图像，检测第一图像的特征点；
21.获取第一图像特征点中的第一特征中心的坐标，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值；
22.将坐标差值与cmos开窗调整x方向和y方向的位移时进行校正，获取每次cmos开窗后形成偏差坐标。
23.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，分别在x方向和y方向对获得所有偏差坐标进行均值处理，获得最终的偏差坐标。
24.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，设置多块量测中心适配板，多块量测中心适配板设置直径不同的十字交叉圆的标定色卡作为特征点；
25.在每次校正时，依次选择测中心适配板的特征点与摄像头的镜头中心进行适配对准；
26.分别获取每块量侧中心适配板下的偏差坐标；
27.分别在x方向和y方向对获得所有偏差坐标进行均值处理，获得最终的偏差坐标。
28.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值具体包括：
29.在图像在一定区域内受到的光照比较接近，采用预设大小的滑窗扫描图像，并取滑窗中心点亮度与滑窗内其他区域的亮度进行比较；
30.如果中心点亮度高于邻域亮度，则将中心点标记为255，否则标记为0；
31.遍历第一图像，获取第一图像特征点的轮廓和十字交叉点的坐标；
32.通过第一图像特征点的轮廓计算出轮廓的中心坐标；
33.十字交叉点的坐标减去轮廓的中心坐标获得坐标差值。
34.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，所述上位机与摄像头之间通过udp协议进行控制信号和数据信号进行通信；
35.摄像头采用鱼眼相机，通信端口为车载以太网接口。
36.一种车载摄像头光心校正方法，进一步可选的，车载摄像头安装于车身尾部，用于形成倒车影像。
37.有益效果：
38.本发明提供的技术方案中，通过设置量测中心适配板中的特征点与摄像头的镜头
中心进行对准，通过多次调整摄像头cmos芯片开窗x方向和y方向随机位移获得多次中心偏移值对坐标差值进行校正后获取偏差坐标，从而完成摄像头镜头与cmos芯片的偏移校正。通过这种方法，相比与传统的摄像头标定方法，操作简单并且精度有所提升。
附图说明
39.以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
40.图1为本发明一实施例上位机与摄像头的组成模块示意图。
41.图2为本发明一实施例量测中心适配板特征点示意图。
42.图3为本发明一实施例摄像头镜头与量测中心适配板的对中示意图。
具体实施方式
43.为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
44.关于控制系统，功能模块、应用程序(app)本领域技术人员熟知的是，其可以采用任何适当的形式，既可以是硬件也可以是软件，既可以是离散设置的多个功能模块，也可以是集成到一个硬件上的多个功能单元。作为最简单的形式，所述控制系统可以是控制器，例如组合逻辑控制器、微程序控制器等，只要能够实现本技术描述的操作即可。当然，控制系统也可以作为不同的模块集成到一个物理设备上，这些都不偏离本发明的基本原理和保护范围。
45.本发明中“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。
46.本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合
47.应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
48.此外，本公开的控制器可被具体化为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器或类似物执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括，但不限于，rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光
学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在通过网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(can)以分布式方式存储和执行。
49.本发明提供一种车载摄像头光心校正方法，对摄像头生产过程中由于摄像头镜头中心与感光芯片cmos的光轴中心产生偏移在后期使用过程中进行校正。如图1至图3所示。
50.现有技术中，这种镜头中心与感光芯片cmos的光轴中心的偏移在使用过程中往往通过对摄像头进行标定，获取相机的内参对图片进行校正，即相机在捕获图片时，往往通过后续的算法进行校正。这样会导致摄像头拍摄图片传输至处理器处理时将消耗系统资源进行处理后才能进行正确的图像显示。但并非显示设备都具备算法处理的功能，因此通过标定获取内参的方法对偏心进行校正在很多使用场合中是受到限制的。如：通过手机无线连接摄像头获取图像时，手机并不想汽车那样具备图像处理车载娱乐主机，使得手机观看车载摄像头的图像出现失真。
51.因此，本实施例提供一种摄像头不用标定就能使用的解决方案，具体实施方式如下：
52.包括：上位机、摄像头夹持部件、量测中心适配板；
53.上位机通过以太网与摄像头相连接并进行通信，如：发送控制命令控制摄像头的参数以及获取摄像头拍摄的图像数据等功能；
54.如图1所示，上位机设有：
55.图像数据缓存模块，用户缓存摄像头拍摄的图像数据；
56.摄像头指令模块，用于产生控制摄像头参数从而对摄像头的调参数进行调节；
57.算法模块，设置图像处理程序，通过封装多种函数计算出摄像头的镜头与cmos光轴中心的偏移；
58.图像显示模块，用于对图像数据进行传输至显示器进行显示。
59.上位机与摄像头之间通过udp协议进行控制信号和数据信号进行通信；
60.摄像头夹持部件用于夹持摄像头并且摄像头至少在x方向、y方向、x方向可以调节，通过摄像头夹持部件进行调节，可以实现摄像头的镜头与量测中心适配板中的关键特征点对准；
61.摄像头夹持部件为立方体支架构；
62.量测中心适配板，两侧中心适配板设有特征点，特征点设置十字交叉圆的标定色卡；
63.标定色卡采用r、g、b三种颜色中的其中一种；
64.选择颜色时，选择与标定环境场景中具备最大差异的颜色作为标定色卡的颜色。
65.为了精准的实现对准，消除认为误差带来的影响，量测中心适配板可以为多个；
66.每个量测中心适配板设置直径不同的十字交叉圆作为特征点；
67.通过采用不同直径的特征点量测中心适配板，多次进行计算获每次的偏移值，最后求取平均值，可以消除误差。
68.具体地，本实施例提供一种校正方法，至少包括以下步骤：如图3所示，
69.获取摄像头夹持部件，利用摄像头夹持部件固定摄像头；
70.放置量测中心适配板，将量测中心适配板与摄像头的镜头进行适配对准；
71.通过摄像头拍摄量测中心适配板形成第一图像，检测第一图像的特征点；
72.获取第一图像特征点中的第一特征中心的坐标，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值；
73.多次调整摄像头cmos芯片开窗x方向和y方向随机位移获得多次中心偏移值对坐标差值进行校正后获取偏差坐标；
74.根据偏差坐标，调整摄像头cmos芯片开窗位置。
75.具体地，在上述方法中，可以实施的方式之一为：
76.摄像头夹持部件为立方体支架构，量测中心适配板处于立方体支架构的下方，在量测中心适配板的正中心设置圆形特征检测点；
77.调节量测中心适配板的正中心正对于摄像头镜头的中心。
78.具体地，本实施例采用通过cmos芯片开窗进行调节光心偏移，具体开窗调节处理如下：
79.cmos芯片开窗位移的调整方式包括：
80.通过上位机发送控制指令给摄像头，摄像头接收控制指令后，将寄存器中存储cmos芯片感光范围行阵列与列阵列范围以及行和列的起始坐标发送给上位机；
81.上位机在cmos芯片感光范围内产生x方向和y方向的位移根据行和列的起始坐标以及所读取像素范围形成像素读取控制参数发送给摄像头；
82.摄像头对像素读取控制参数进行解析后进行计划将存储器像素寄存器的数据发送给上位机。
83.具体地，量侧中心适配板设有特征点，特征点设置十字交叉圆的标定色卡；如图2所示，
84.标定色卡采用r、g、b三种颜色中的其中一种；
85.选择颜色时，选择与标定环境场景中具备最大差异的颜色作为标定色卡的颜色。
86.具体地，在获取第一图像特征点中的第一特征中心的坐标，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值；
87.第一特征的中心坐标通过对拍摄图像进行处理，进行边缘检测后，如：特征点原始为十字交叉圆，在成像后十字交叉圆由于几何成像关系，其，在成像后并不是圆，而是椭圆，其原始的十字交叉圆的原心位置在成像后会发生偏移；
88.偏移的大小反应出摄像头的镜头中心与cmos光轴光心的偏离程度；
89.具体地，第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值具体包括：在图像在一定区域内受到的光照比较接近，采用预设大小的滑窗扫描图像，并取滑窗中心点亮度与滑窗内其他区域的亮度进行比较；
90.如果中心点亮度高于邻域亮度，则将中心点标记为255，否则标记为0；
91.遍历第一图像，获取第一图像特征点的轮廓和十字交叉点的坐标；
92.通过第一图像特征点的轮廓计算出轮廓的中心坐标；
93.十字交叉点的坐标减去轮廓的中心坐标获得坐标差值dx,dy。
94.具体地，本实施例通过多次的cmos芯片获取偏差的步骤具体包括：
95.在每次cmos开窗调整x方向和y方向的位移时,通过摄像头拍摄量测中心适配板形成第一图像，检测第一图像的特征点；
96.获取第一图像特征点中的第一特征中心的坐标，计算第一特征点中心坐标偏离真实中心的坐标差值；
97.将坐标差值与cmos开窗调整x方向和y方向的位移时进行校正，获取每次cmos开窗后形成偏差坐标。
98.具体地，具体计算方法如下：
99.假设经过n次cmos开窗；
100.第i次cmos开窗的位移为xi,yi,通过图像处理计算获得第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值dxi,dyi,偏差坐标为cxi，cyi：
101.cxi＝dx
i-xi102.cyi＝dy
i-yi103.经过n次开窗后，获得最终的偏差坐标cx,cy：
[0104][0105][0106]
具体地，本实施例还提供另一种消除误差的方式，具体包括：
[0107]
设置多块量测中心适配板，多块量测中心适配板设置直径不同的十字交叉圆的标定色卡作为特征点；
[0108]
在每次校正时，依次选择测中心适配板的特征点与摄像头的镜头中心进行适配对准；
[0109]
分别获取每块量侧中心适配板下的偏差坐标；
[0110]
分别在x方向和y方向对获得所有偏差坐标进行均值处理，获得最终的偏差坐标。
[0111]
具体地，当获得最终的偏心坐标cx,cy；
[0112]
通过udp将最终的偏心坐标cx,cy发送给摄像头，通过cmos开窗移动调整偏移位置并进行固定，实现镜头中心与感光芯片cmos的光轴中心产生偏移校正。
[0113]
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，至少包括：获取摄像头夹持部件，利用摄像头夹持部件固定摄像头；放置量测中心适配板，将量测中心适配板与摄像头的镜头进行适配对准；通过摄像头拍摄量测中心适配板形成第一图像，检测第一图像的特征点；获取第一图像特征点中的第一特征中心的坐标，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值；多次调整摄像头cmos芯片开窗x方向和y方向随机位移获得多次中心偏移值对坐标差值进行校正后获取偏差坐标；根据偏差坐标，调整摄像头cmos芯片开窗位置。2.如权利要求1所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，所述摄像头夹持部件为立方体支架构，量测中心适配板处于立方体支架构的下方，在量测中心适配板的正中心设置圆形特征检测点；调节量测中心适配板的正中心正对于摄像头镜头的中心。3.如权利要求2所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，cmos芯片开窗位移的调整方式包括：通过上位机发送控制指令给摄像头，摄像头接收控制指令后，将寄存器中存储cmos芯片感光范围行阵列与列阵列范围以及行和列的起始坐标发送给上位机；上位机在cmos芯片感光范围内产生x方向和y方向的位移根据行和列的起始坐标以及所读取像素范围形成像素读取控制参数发送给摄像头；摄像头对像素读取控制参数进行解析后进行计划将存储器像素寄存器的数据发送给上位机。4.如权利要求1所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，所述量测中心适配板设有特征点，特征点设置十字交叉圆的标定色卡；标定色卡采用r、g、b三种颜色中的其中一种；选择颜色时，选择与标定环境场景具备最大差异的颜色作为标定色卡的颜色。5.如权利要求1所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，在每次cmos开窗调整x方向和y方向的位移时,通过摄像头拍摄量测中心适配板形成第一图像，检测第一图像的特征点；获取第一图像特征点中的第一特征中心的坐标，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值；将坐标差值与cmos开窗调整x方向和y方向的位移时进行校正，获取每次cmos开窗后形成偏差坐标。6.如权利要求1所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，分别在x方向和y方向对获得所有偏差坐标进行均值处理，获得最终的偏差坐标。7.如权利要求1所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，设置多块量测中心适配板，多块量测中心适配板设置直径不同的十字交叉圆的标定色卡作为特征点；在每次校正时，依次选择量测中心适配板的特征点与摄像头的镜头中心进行适配对准；分别获取每块量测中心适配板下的偏差坐标；
分别在x方向和y方向对获得所有偏差坐标进行均值处理，获得最终的偏差坐标。8.如权利要求1所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值，具体包括：图像在一定区域内受到的光照比较接近，采用预设大小的滑窗扫描图像，并取滑窗中心点亮度与滑窗内其他区域的亮度进行比较；如果中心点亮度高于邻域亮度，则将中心点标记为255，否则标记为0；遍历第一图像，获取第一图像特征点的轮廓和十字交叉点的坐标；通过第一图像特征点的轮廓计算出轮廓的中心坐标；十字交叉点的坐标减去轮廓的中心坐标获得坐标差值。9.如权利要求3所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，所述上位机与摄像头之间通过udp协议进行控制信号和数据信号的通信；摄像头采用鱼眼相机，通信端口为车载以太网接口。10.如权利要求1所述一种车载摄像头光心校正方法，其特征在于，车载摄像头安装于车身尾部，用于形成倒车影像。

技术总结
本发明提供一种车载摄像头光心校正方法，至少包括：获取摄像头夹持部件，利用摄像头夹持部件固定摄像头；放置量测中心适配板，将量测中心适配板与摄像头的镜头进行适配对准；通过摄像头拍摄量测中心适配板形成第一图像，检测第一图像的特征点；获取第一图像特征点中的第一特征中心的坐标，计算第一特征中心坐标偏离真实中心的坐标差值；多次调整摄像头CMOS芯片开窗X方向和Y方向随机位移获得多次中心偏移值对坐标差值进行校正后获取偏差坐标；根据偏差坐标，调整摄像头CMOS芯片开窗位置。相比与传统的摄像头标定方法，本发明提供的技术方案操作简单并且精度有所提升。案操作简单并且精度有所提升。案操作简单并且精度有所提升。


技术研发人员：肖文平 黄飞 梁柱
受保护的技术使用者：上海赫千电子科技有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/16