一种汽车全景影像监测系统图像拼接品质测试方法的研究

2021-08-24甘长红孙玉祥

汽车电器 2021年8期

甘长红，白云，彭俊，孙玉祥

（河南凯瑞车辆检测认证中心有限公司，河南焦作454900）

汽车全景影像监测系统可以实时向驾驶人员展示车辆周围的环境信息（360°鸟瞰图像），同时也可显示单一视图，并配合标尺线确定与障碍物的距离，帮助驾驶员及时掌握车身周围的交通环境，辅助驾驶员泊车入位、窄道会车、障碍规避等难题，有效减少行车剐蹭等交通事故，对提高行车安全性具有重大意义［1］。

汽车全景影像监测系统尚处于发展阶段，图像拼接算法还在不断优化。但由于技术和成本制约，还存在图像拼接品质普遍不高，图像拼接品质评价以主观评价为主的现象。对汽车全景影像监测系统图像拼接环节，可能存在的形变、丢失、重影、算法过度美化等问题，还未有一致的实车测试方案。而这些新“盲区”的存在，会给驾驶员带来额外的安全隐患。面对这种情况，本文设计一种汽车全景影像监测系统图像拼接品质的测试方法，在棋盘格的基础上，增加激光点扫描步骤，并进行了实际测试和总结思考。

1 测试需求分析

1.1 汽车全景影像监测系统及图像拼接过程介绍

汽车全景影像监测系统的硬件一般由处理器、显示器和4个鱼眼镜头构成。4个鱼眼镜头分别采集车辆前、后、左、右4个方向的图像信息传递给处理器，经过算法处理，在显示器上显示一个可直观监测车辆周围环境的鸟瞰画面［2］。

汽车全景影像监测系统图像的拼接环节主要包括：畸变校正、透视变换、图像拼接和图像融合。

首先要对原始图像信息进行畸变校正，鱼眼镜头虽可以采集到更多的图像信息，但图像边缘区域会有较大畸变产生，对此一般采用张氏标定法进行校正。之后得到4个略微失真有重叠区域的图像。这时图像视角仍为摄像机视角，还要将4个校正后的图像视角统一透视变换为鸟瞰视角（红线分割区域为校正、透视变换后图像），见图1。

变换视角后，通常用基于不变特征点的方法对图像进行拼接，基于不变特征点的方法是通过识别重叠区域的相同特征点（黄色框内区域为重叠区域），对4个画面进行拼接。最后使用图像融合算法消除拼接区域的缝隙［3］，得到车辆鸟瞰画面。

图1 鸟瞰画面

1.2 图像拼接测试需求分析

分析图像拼接的全过程，找出主要测试需求点。

1）图像畸变一般在图像边缘区域比较严重，而图像拼接的区域也正是在图像边缘区域，因此要增加畸变校正品质的测试要求，仍选用棋盘格图卡。

2）图像拼接过程一般采用基于不变特征点的方法。此时拼接用的图像为校正畸变后的图像（会有一定失真），基于不变特征点的算法在自动选取特征点时又有不确定性，这使得汽车全景影像监测系统在图像的拼接区域可能出现图像畸变、图像拼接不齐、拼接重影等问题，形成一种新的“盲区”。为此在棋盘格测试的基础上，增加激光点扫描的测试方法。通过观察车内显示器中激光点是否有形变、消失、重影等现象，测试汽车全景影像监测系统拼接区域的图像品质。

2 测试过程

本测试采用一套分辨率为360P的汽车全景影像监测系统，具体测试过程如下。

2.1 试验准备

将汽车全景影像监测系统打开，用黑色贴纸遮挡前后摄像头。此时显示器中车辆前后端出现扇形阴影区域，阴影区域即为此鱼眼镜头的图像采集区域。

接着对阴影区域进行标记画线，画线需两人配合，一人在车内，一人在车外。车内人员通过观察显示器画面进行指挥，车外人员主要移动卷尺和做标记。车外人员先观察显示器，然后将卷尺拉长放在正常显示区域和阴影区域的交界处，听车内人员指挥，调整卷尺位置，使其覆盖在正常显示区域和阴影区域的交界线上，接着把粉笔作为可移动标记，放在拉长后的卷尺上，前后移动确定线的起止点（线的中点也就确定了），用粉笔连接起止点。用同样的方法画出剩下的线，得到图像拼接的重叠区域。

分区结果见图2、图3，其中前后鱼眼镜头的采集区域用红色粉笔线标记，左右鱼眼镜头的采集区域用蓝色粉笔标记，可见到4个重叠区域。