基于3D空间球面的车载全景快速生成方法

作     者：曹立波 夏家豪 廖家才 张冠军 张瑞锋 CAO Li-bo;XIA Jia-hao;LIAO Jia-cai;ZHANG Guan-jun;ZHANG Rui-feng

作者机构：湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 湖南大学深圳研究院广东深圳518063 清华大学深圳研究生院广东深圳518000 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2020年第33卷第1期

页      面：153-162,171页

核心收录：

学科分类：1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0813[工学-建筑学] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：深圳市科技研发专项资金项目(JCYJ20160530192230252) 汽车车身先进设计制造国家重点实验室开放基金项目(31715013) 国家自然科学基金项目(51205118)。 

主　　题：交通工程 车载全景 算法优化 车载辅助驾驶系统 3D空间球面 视角重构 图像融合 

摘      要：为了高效生成具有低失真度的车载全景,以保证基于此影像信息的辅助驾驶系统的实时性,提出针对运算效率进行优化的车载全景生成方法。首先,利用多扫描线趋近、圆拟合的方法实现鱼眼成像有效区域的准确自动提取,并对参数进行优化以提升算法鲁棒性。基于鱼眼成像有效区域轮廓,计算得到有效区域半径以及圆心。以圆心为原点,半径为单位长度重构笛卡尔坐标系。再基于此坐标系,将鱼眼成像通过经纬映射投射至3D空间球面并在球心建立虚拟相机,利用梯度下降获取视锥体最优旋转角后进行视角重构并成像,直接获取该方向鸟瞰图,实现通过一步变换完成鱼眼校正与逆透视变换,达到提升车载全景影像生成速率与减少图像失真的效果。最后,对图像位置进行配准,使虚拟相机直接成像在指定位置,并对4幅图像进行融合,从而降低由于拼接缝带来的图像信息损失,保证生成的车载全景影像最大程度保留道路信息。研究结果表明:使用该方法在同等硬件平台下,基于标定参数计算生成车载全景影像速率提升接近1倍,从视觉上图像失真程度明显降低;该算法可以提升车载全景生成速率,减少计算资源占用,降低图像失真,从而提升基于车载全景影像的辅助驾驶系统的实时性与可靠性。