車載視覺環視系統實驗平臺

董延超， 劉宇灝， 李勁松， 張露露， 曾 超， 鄧海洋

（同濟大學電子與信息工程學院，上海 201804）

0 引 言

車載視覺系統［1-2］通過攝像頭獲取車輛周邊環境信息，是目前應用最廣泛、最有前景的傳感器之一。車載環視系統通過安裝在車輛前、后、左、右的多臺魚眼廣角相機實時采集車輛四周視頻數據，經過一系列的圖像矯正、變換等處理生成以車輛為參考中心的俯視圖，然后通過合成算法拼接為一幅完整的環視鳥瞰圖，以“天空視角”為駕駛員提供無死角的車輛360°實時環境視覺信息。

設計并開發了一款車載環視系統實驗平臺，該實驗平臺的理論及技術涉及多項計算機視覺內容，如魚眼相機成像原理、相機參數標定、最優化求解、圖像矯正、投影變換、圖像拼接融合［3］等。

1 實驗平臺硬件系統

本實驗平臺將縮小版汽車模型作為載體，在周邊安裝了4 臺魚眼相機，如圖1 所示。

相機選用海康的PoE（Power over Ethernet）供電板級工業相機，分辨率為1 440 ×1 080，可以通過程序控制相機的運行參數（曝光時間、白平衡、gamma 矯正、同步觸發等）。鏡頭焦距為1.7 mm，是M12 標準接口。本實驗平臺的其他主要部件包括移動電源、PoE交換機、MiniPC、便攜式顯示器。只要一條網線連接相機與PoE交換機就可進行供電及圖像采集。

2 魚眼相機模型

考慮到魚眼相機的視野范圍可達180°左右，傳統小孔相機模型不適用于魚眼相機，因此本實驗平臺使用統一相機模型（UCM）［4-5］對環視系統的魚眼相機進行建模。UCM 如圖2 所示，在UCM 中，空間中的點χ首先投影到單位球體上得到點xs，然后投影到針孔相機的圖像平面上得到點mu。……