一种车辆3D全景环视模型构建方法及装置与流程

一种车辆3d全景环视模型构建方法及装置
技术领域
1.本发明属于图像数据处理技术领域，具体涉及一种车辆3d全景环视模型构建方法及装置。

背景技术：

2.图像拼接技术是近年来汽车电子领域研究的热点，被应用于车载环视显示系统。车载环视主要是利用安装在车头，车尾和两个后视镜上的四个相机获取四幅图像拼接成一幅全景图像的技术。现阶段市面的车载环视系统产品多是2d的环视图像拼接，但是由于2d环视成像具有一定的畸变和视野范围小等缺陷。

技术实现要素：

3.为解决于2d环视成像的畸变和视野范围小的问题，在本发明的第一方面提供了一种车辆3d全景环视模型构建方法，包括：获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定；将每个车载相机拍摄的图像与预设3d模型匹配，构建多个初始3d模型；根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表；基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定；将绑定后的多个初始3d模型进行合成，得到车辆车载3d全景环视模型。
4.在本发明的一些实施例中，所述获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定包括：对每个车载相机进行内参标定；确定每个车载相机进行外参标定的标定板在自身车辆的方向，并测量所述标定板到自身车辆的车身中心的距离；基于所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵。
5.进一步的，所述基于所述标定板在自身车辆的方向、所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵包括：确定标定板的角点在车载相机拍摄的图像中的坐标；根据标定后的内参、标定板的角点在车载相机拍摄的图像中的坐标、所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，计算每个车载相机的外参矩阵。
6.在本发明的一些实施例中，所述根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表包括：读取每个初始3d模型的顶点坐标；根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个车载相机对应的视角图像中的像素的坐标；根据每个初始3d模型的顶点坐标及其对应的视角图像中的像素的坐标，构建对应关系表。
7.进一步的，所述根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个车载相机对应的视角图像中的像素的坐标通过如下方法包括：
[0008][0009]
其中，(u，v)表示视角图像中的像素坐标，为每个车载相机的内参矩阵，为每个车载相机的外参矩阵，(x，y,z)为初始3d模型的顶点坐标。
[0010]
在上述的实施例中，所述基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定包括：基于所述像素坐标对应关系表，查每个顶点坐标对应的像素值；遍历每个车载相机拍摄的图像的每个像素，得到每个初始3d模型的所有顶点对应的像素值。
[0011]
本发明的第二方面，提供了一种车辆3d全景环视模型构建装置，包括：获取模块，用于获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定；匹配模块，用于将每个车载相机拍摄的图像与预设3d模型匹配，构建多个初始3d模型；计算模块，用于根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表；合成模块，用于基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定；将绑定后的多个初始3d模型进行合成，得到车辆车载3d全景环视模型。
[0012]
进一步的，所述获取模块包括：标定单元，用于对每个车载相机进行内参标定；确定单元，用于确定每个车载相机进行外参标定的标定板在自身车辆的方向，并测量所述标定板到自身车辆的车身中心的距离；计算单元，用于基于所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵。
[0013]
本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明在第一方面提供的车辆3d全景环视模型构建方法。
[0014]
本发明的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明在第一方面提供的车辆3d全景环视模型构建方法。
[0015]
本发明的有益效果是：
[0016]
本发明提供了一种车辆3d全景环视模型构建方法，包括：获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定；将每个车载相机拍摄的图像与预设3d模型匹配，构建多个初始3d模型；根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表；基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定；将绑定后的多个初始3d模型进行合成，得到车辆车载3d全景环视模型。可见，本发明通过多个车载相机拍摄图像与3d模型的像素关系计算，实现3d环视模型构建，解决了2d环视成像存在畸变和视野范围
小的问题。由于计算模型和相机的对应表的计算只用于初始化或首次构建时，之后便可利用查表算法实现的像素与顶点之间的高效映射或转换，3d环视流畅度会很高。另一方面，可以任意修改初始3d模型和车辆模型的大小和形状，从而提高模型构建的灵活性和适应性。
附图说明
[0017]
图1为本发明的一些实施例中的车辆3d全景环视模型构建方法的基本流程示意图；
[0018]
图2为本发明的一些实施例中的初始3d模型的示意图；
[0019]
图3为本发明的一些实施例中的初始3d模型经过纹理绑定后的3d模型示意图；
[0020]
图4为本发明的一些实施例中的车辆3d全景环视模型的渲染图；
[0021]
图5为本发明的一些实施例中的车辆3d全景环视模型构建装置的结构示意图；
[0022]
图6为本发明的一些实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0024]
参考图1，在本发明的第一方面，提供了一种车辆3d全景环视模型构建方法，包括：s100.获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定；s200.将每个车载相机拍摄的图像与预设3d模型匹配，构建多个初始3d模型；s300.根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表；s400.基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定；将绑定后的多个初始3d模型进行合成，得到车辆车载3d全景环视模型。需要说明的是，不同部位的车载相机拍摄的多幅图像相对于3d全景图像或3d全景环视模型来讲，相当于其不同视角的图像。
[0025]
在本发明的一些实施例的步骤s100中，所述获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定包括：s101.对每个车载相机进行内参标定；s102.确定每个车载相机进行外参标定的标定板在自身车辆的方向，并测量所述标定板到自身车辆的车身中心的距离；s103.基于所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵。
[0026]
进一步的，在步骤s103中，所述基于所述标定板在自身车辆的方向、所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵包括：确定标定板的角点在车载相机拍摄的图像中的坐标；根据标定后的内参、标定板的角点在车载相机拍摄的图像中的坐标、所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，计算每个车载相机的外参矩阵。具体地，以安装在自身车辆的车头，车尾和两个后视镜上的四个鱼眼相机为例，先通过常规的鱼眼相机内参标定得到相机内参。再将4个标定板放到车的4个方向，然后量出4个标定板的4个角点到车身中心的距离，在4张图片上到4个标定板的角点，可以通过外参估计的方法计算出4个相机的外参矩阵。
[0027]
参考图2，其示出了初始3d模型的示意图，以上述四个车载相机为例，需要根据预
设3d模型，对每个车载相机拍摄的图像进行匹配、裁剪，制作4个初始3d模型，分别对应4个车载相机的所拍摄的图像。
[0028]
在本发明的一些实施例的步骤s300中，所述根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表包括：s301.读取每个初始3d模型的顶点坐标；s302.根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个车载相机对应的视角图像中的像素的坐标；s303.根据每个初始3d模型的顶点坐标及其对应的视角图像中的像素的坐标，构建对应关系表。
[0029]
进一步的，在步骤s302中，所述根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个车载相机对应的视角图像中的像素的坐标通过如下方法包括：
[0030][0031]
其中，(u，v)表示视角图像中的像素坐标，为每个车载相机的内参矩阵，为每个车载相机的外参矩阵，(x，y,z)为初始3d模型的顶点坐标，s表示视角图像。
[0032]
参考图3，在上述的实施例的s400中，所述基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定包括：s401.基于所述像素坐标对应关系表，查每个顶点坐标对应的像素值；s402.遍历每个车载相机拍摄的图像的每个像素，得到每个初始3d模型的所有顶点对应的像素值。在将像素值填充到对应的初始3d模型，得到经过纹理绑定后(填充)的初始3d模型。
[0033]
需要说明的是，初始3d模型带有顶点坐标和纹理坐标这两个参数，每一个顶点坐标都有对应的纹理坐标；纹理坐标是等于得到的像素坐标(u，v)分别除以相机图像的宽高：纹理坐标x＝u/图像宽，纹理坐标y＝v/图像高。像素坐标与顶点的对应关系表，实际就是顶点坐标根据对应的纹理坐标，根据纹理坐标再转成对应的像素坐标，顶点坐标映射的像素值就是对应像素坐标的像素值。
[0034]
参考图4，在将得到的多个经过纹理绑定后的初始3d模型，通过初始3d模型中的顶点投影到同一坐标系中，相同的投影点进行匹配、合并去重(拼接)，再经过渲染，得到最终的3d环视模型。
[0035]
实施例2
[0036]
参考图5，本发明的第二方面，提供了一种车辆3d全景环视模型构建装置1，包括：获取模块11，用于获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定；匹配模块12，用于将每个车载相机拍摄的图像与预设3d模型匹配，构建多个初始3d模型；计算模块13，用于根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表；合成模
块14，用于基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定；将绑定后的多个初始3d模型进行合成，得到车辆车载3d全景环视模型。
[0037]
进一步的，所述获取模块11包括：标定单元，用于对每个车载相机进行内参标定；确定单元，用于确定每个车载相机进行外参标定的标定板在自身车辆的方向，并测量所述标定板到自身车辆的车身中心的距离；计算单元，用于基于所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵。
[0038]
实施例3
[0039]
参考图6，本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明在第一方面的方法。
[0040]
电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom 502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。
[0041]
通常以下装置可以连接至i/o接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图6中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。
[0042]
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从rom502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd－rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的
组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
[0043]
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：
[0044]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++、python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0045]
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。需要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0046]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种车辆3d全景环视模型构建方法，其特征在于，包括：获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定；将每个车载相机拍摄的图像与预设3d模型匹配，构建多个初始3d模型；根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表；基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定；将绑定后的多个初始3d模型进行合成，得到车辆车载3d全景环视模型。2.根据权利要求1所述的车辆3d全景环视模型构建方法，其特征在于，所述获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定包括：对每个车载相机进行内参标定；确定每个车载相机进行外参标定的标定板在自身车辆的方向，并测量所述标定板到自身车辆的车身中心的距离；基于所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵。3.根据权利要求2所述的车辆3d全景环视模型构建方法，其特征在于，所述基于所述标定板在自身车辆的方向、所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵包括：确定标定板的角点在车载相机拍摄的图像中的坐标；根据标定后的内参、标定板的角点在车载相机拍摄的图像中的坐标、所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，计算每个车载相机的外参矩阵。4.根据权利要求1所述的车辆3d全景环视模型构建方法，其特征在于，所述根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表包括：读取每个初始3d模型的顶点坐标；根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个车载相机对应的视角图像中的像素的坐标；根据每个初始3d模型的顶点坐标及其对应的视角图像中的像素的坐标，构建对应关系表。5.根据权利要求4所述的车辆3d全景环视模型构建方法，其特征在于，所述根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个车载相机对应的视角图像中的像素的坐标通过如下方法包括：
其中，(u，v)表示视角图像中的像素坐标，为每个车载相机的内参矩阵，为每个车载相机的外参矩阵，(x，y,z)为初始3d模型的顶点坐标。6.根据权利要求1至5任一项所述的车辆3d全景环视模型构建方法，其特征在于，所述基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定包括：基于所述像素坐标对应关系表，查每个顶点坐标对应的像素值；遍历每个车载相机拍摄的图像的每个像素，得到每个初始3d模型的所有顶点对应的像素值。7.一种车辆3d全景环视模型构建装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定；匹配模块，用于将每个车载相机拍摄的图像与预设3d模型匹配，构建多个初始3d模型；计算模块，用于根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3d模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表；合成模块，用于基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3d模型进行纹理绑定；将绑定后的多个初始3d模型进行合成，得到车辆车载3d全景环视模型。8.根据权利要求7所述的车辆3d全景环视模型构建装置，其特征在于，所述获取模块包括：标定单元，用于对每个车载相机进行内参标定；确定单元，用于确定每个车载相机进行外参标定的标定板在自身车辆的方向，并测量所述标定板到自身车辆的车身中心的距离；计算单元，用于基于所述标定板在自身车辆的方向和所述标定板到自身车辆的车身中心的距离，通过外参估计方法计算每个车载相机的外参矩阵。9.一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至6任一项所述的车辆3d全景环视模型构建方法。10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的车辆3d全景环视模型构建方法。

技术总结

本发明涉及一种车辆3D全景环视模型构建方法及装置，其方法包括：获取部署在自身车辆上的不同部位的车载相机拍摄的多幅图像，并根据其对每个车载相机进行内外参标定；将每个车载相机拍摄的图像与预设3D模型匹配，构建多个初始3D模型；根据标定后的每个车载相机的内外参，计算每个初始3D模型与其对应的车载相机拍摄的图像的像素坐标对应关系表；基于所述像素坐标对应关系表，对每个初始3D模型进行纹理绑定；将绑定后的多个初始3D模型进行合成，得到车辆车载3D全景环视模型。本发明通过多个车载相机拍摄图像与3D模型的像素关系计算，实现3D全景环视模型的构建，解决了2D环视成像存在畸变和视野范围小的问题。变和视野范围小的问题。变和视野范围小的问题。