一种汽车摄像头标定装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车摄像头标定装置及方法。

背景技术

无人驾驶汽车是未来的发展趋势，摄像头是无人驾驶汽车的重要传感器之一，对环境感知起到重要作用，摄像头的测量准确性会直接影响无人驾驶功能的使用，因此对摄像头的标定具有非常重要的意义。

目前，对汽车摄像头标定的工作均需在车间内进行，车间内需设置固定的标定板，然后再将待标定车辆移动至指定位置，并需严格控制车身姿态、保持车身水平，不允许标定场所地面不平以及车身姿态倾斜。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种汽车摄像头标定装置及方法，能够摆脱标定过程中对标定环境的苛刻要求，允许标定场所地面不平、车身姿态倾斜等情况，提高标定的灵活性。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种汽车摄像头标定装置，其包括：

第一安装架，用于与车身相连；

第一激光发射器，安装于所述第一安装架上；

第二激光发射器，安装于所述第一安装架上且能够相对于所述第一激光发射器发生位移；

基座，用于放置于所述第一安装架的前方，所述基座能够沿竖直方向伸缩；

第二安装架，转动安装于所述基座的顶部；

中心校准对齐卡，安装于所述第二安装架上，所述中心校准对齐卡上开设有透光孔，所述中心校准对齐卡上经过所述透光孔的中心轴线的位置处设置有第一靶位，所述第二激光器发射的激光线束能够通过所述透光孔对准所述第一靶位；

第二靶位，安装于所述第二安装架上且能够相对所述第一靶位发生位移，所述第一激光发射器发射的激光线束能够对准所述第二靶位；及

标定板，其安装于所述第二安装架的背面，且所述标定卡与所述透光孔的中心轴线垂直。

作为优选方案，所述第二安装架上还设置有水平校准对齐卡，所述水平校准对齐卡上开设有直线滑槽，所述直线滑槽与所述标定板平行，且与所述透光孔的中心轴线垂直，所述第二靶位滑动设于所述直线滑槽内。

作为优选方案，所述中心校准对齐卡与所述水平校准对齐卡均卡接于所述第二安装架上。

作为优选方案，所述中心校准对齐卡包括：

板体，垂直于所述标定板安装于所述第二安装架上；

第一外延部，沿所述板体的前端向上或向下延伸形成，所述透光孔开设于所述第一外延部上；及

第二外延部，沿所述板体的后端向上或向下延伸形成，所述第一靶位设于所述第二外延部与所述第一外延部相向的面上。

作为优选方案，所述第一安装架包括：

连接件，其后端与车身相连；及

支撑件，与所述连接件垂直设置；

其中，所述支撑件包括滑动相连的第一支撑杆及第二支撑杆，所述第一支撑杆与所述连接件转动相连，所述第一激光发射器安装于所述第一支撑杆上与所述连接件相连的位置处，所述第二激光器安装于所述第二支撑杆上。

作为优选方案，所述第一支撑杆上还设置有：

第一锁紧件，用于锁紧所述第一支撑杆与所述连接件；及

第二锁紧件，用于锁紧所述第二支撑杆与所述第一支撑杆。

作为优选方案，所述第二安装架包括：

第一调节架，与所述基座转动相连，及

第二调节架，与所述第一调节架转动相连；

其中，所述第一调节架的转动轴线与所述第二调节架的转动轴线相垂直，所述中心校准对齐卡及所述第二靶位均安装于所述第二调节架上。

作为优选方案，所述第一调节架上开设有第一弧形安装槽，所述第一弧形安装槽内滑动穿设有第一紧固件，所述第一紧固件连接所述第一调节架及所述基座；

所述第二调节架上开设有第二弧形安装槽，所述第二弧形安装槽内滑动穿设有第二紧固件，所述第二紧固件连接所述第一调节架及所述基座。

同样的目的，本发明的第二方面还提供一种汽车摄像头标定方法，其利用如第一方面任一项所述的汽车摄像头标定装置，具体包括以下步骤：

步骤一、将所述第一安装架连接于车身的前侧或后侧，将所述基座设于所述第一安装架的上方；

步骤二、移动所述第二激光发射器，使得第二激光发射器与所述第一激光发射器的连接线平行于车辆坐标系中的y轴，同时使得所述第二激光发射器位于车身沿车辆坐标系的y轴方向的中心轴线处；

步骤三、打开所述第二激光发射器，通过移动所述基座、调节所述基座的高度及转动所述第二安装架，使得所述第二激光发射器发出的激光束穿过所述透光孔后对准所述第一靶位；打开所述第一激光发射器，通过移动所述第二靶位，使得所述第一激光发射器发出的激光束对准所述第二靶位；此时，完成标定板在车辆坐标系中的定位，从而在标定坐标系与车辆坐标系之间建立位置关系函数；

步骤四、在所述标定板上设置标定点，根据该标定点在标定坐标系的坐标值以及所述位置关系函数，确定标定点在车辆坐标系中的坐标值；通过摄像头测量该标定点在相机坐标系中的坐标值，通过比较该标定点在相机坐标系的坐标值与在车辆坐标系的坐标值，以对摄像头进行标定。

作为优选方案，在所述步骤一中，将所述第一安装架与车身的前牵引孔或后牵引孔相连。

本发明实施例一种汽车摄像头标定装置及方法，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明实施例的汽车摄像头标定装置及标定方法，通过在车身上安装第一安装架，在车身前放置连接有标定板的第二安装架，第一安装架上设置有第一激光发射器和第二激光发射器，第二安装架上对应设置有第二靶位及第一靶位；在摄像头标定过程中，先分别将第一激光发射器及第二激光发射器调整至车辆坐标系中的确定位置，然后再调整标定板，使得第二激光发射器发出的激光束穿过透光孔后对准第一靶位、第一激光发射器发出的激光束对准第二靶位，以完成对标定板的定位，从而在标定坐标系与车辆坐标系之间建立位置关系函数；本实施例中，降低了对标定环境的苛刻要求，仅需通过调整标定板与车身之间的位置关系，即可进行摄像头标定，标定的灵活性高。

附图说明

图1是本发明实施例中一种汽车摄像头标定装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中汽车摄像头标定过程示意图；

图3是本发明实施例中汽车摄像头标定过程中第一安装架的安装结构示意图；

图4是本发明实施例中一种汽车摄像头标定装置关于第二安装架的局部示意图；

图5是本发明实施例中一种汽车摄像头标定装置关于第一安装架的局部示意图。

图中，1、第一安装架；11、连接件；12、支撑件；121、第一支撑杆；122、第二支撑杆；13、第一锁紧件；14、第二锁紧件；2、第一激光发射器；3、第二激光发射器；4、基座；5、第二安装架；51、第一调节架；511、第一弧形安装槽；52、第二调节架；521、第二弧形安装槽；53、第一紧固件；54、第二紧固件；6、中心校准对齐卡；61、透光孔；62、第一靶位；63、板体；64、第一外延部；65、第二外延部；7、水平校准对齐卡；71、第二靶位；72、直线滑槽；8、标定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1-图5所示，本发明优选实施例的一种汽车摄像头标定装置，其包括：第一安装架1、第一激光发射器2、第二激光发射器3、基座4、第二安装架5、中心校准对齐卡6、第二靶位71及标定板8；具体地，第一安装架1用于与车身相连，第一激光发射器2安装于所述第一安装架1上，第二激光发射器3安装于所述第一安装架1上且能够相对于所述第一激光发射器2发生位移，基座4用于放置于所述第一安装架1的前方，所述基座4能够沿竖直方向发生伸缩，第二安装架5转动安装于所述基座4的顶部，中心校准对齐卡6安装于所述第二安装架5上，所述中心校准对齐卡6上开设有透光孔61，所述中心校准对齐卡6上经过所述透光孔61的中心轴线的位置处设置有第一靶位62，所述第二激光器发射的3激光线束能够通过所述透光孔61对准所述第一靶位62，第二靶位71安装于所述第二安装架5上且能够相对所述第一靶位62发生位移，所述第一激光发射器2发射的激光线束能够对准所述第二靶位71，标定板8安装于所述第二安装架5的背面，且所述标定卡8与所述透光孔61的中心轴线垂直。

具体地，利用上述装置对汽车摄像头进行标定的具体步骤为：

步骤一、将所述第一安装架1连接于车身的前侧或后侧，将所述基座4于第一安装架1前方；具体地，当标定前摄像头时，则将第一安装架1安装于车身的前侧，当标定后摄像头时，则将第一安装架1安装于车身的后侧；

步骤二、移动所述第二激光发射器3，使得第二激光发射器3与所述第一激光发射器2的连接线平行于车辆坐标系中的y轴(具体地，车辆坐标系为x-y-z，参阅图2所示)，同时使得所述第二激光发射器3位于车身沿车辆坐标系的y轴方向的中心轴线处，即保证第二激光发射器3位于沿车身的宽度的中心处，具体可参阅附图3所示；

步骤三、打开所述第二激光发射器3，通过移动所述基座4、调节所述基座4的高度及转动所述第二安装架5，使得所述第二激光发射器3发出的激光束穿过所述透光孔61后对准所述第一靶位62，此时即保证标定板8与车辆坐标系的x轴相垂直；打开所述第一激光发射器2，通过移动所述第二靶位71，使得所述第一激光发射器2发出的激光束对准所述第二靶位71，此时保证第一靶位62在标定板8上的正投影与第二靶位71在标定板8上的正投影之间的连线平行于车辆坐标系的y轴；此时，则完成标定板8在车辆坐标系中的定位，从而在标定坐标系与车辆坐标系之间建立了确定的位置关系函数；

步骤四、在所述标定板8上设置标定点，根据该标定点在标定坐标系的坐标值以及所述位置关系函数，确定标定点在车辆坐标系的坐标值；通过摄像头测量该标定点在相机坐标系的坐标值，通过比较该标定点在相机坐标系的坐标值与在车辆坐标系的坐标值，以对摄像头进行标定。

上述标定过程中，标定坐标系为X-Y，其为平面坐标系，当将第一靶位62在标定板8上的正投影设于标定坐标系的原点，第一靶位62在标定板8的正投影与第二靶位71在标定板8上的正投影之间的连线为Y轴，则标定坐标系的Y轴与车辆坐标系的y轴平行，标定坐标系的X轴与车辆坐标系的x轴平行；此时，若已知第二激光发射器3在车辆坐标系的坐标值为(x1,y1,z1)，且第二激光发射器3与第一靶位62的距离为L1，第一靶位62与标定板8之间的距离为L2，则可知标定坐标系的原点在车辆坐标系的坐标值为(x1+L1+L2,y1,z1)，标定板8上任意一点(δy,δz)在车辆坐标系中的坐标值为(x1+L1+L2,y1+δy,z1+δz)，因此在标定坐标系与车辆坐标系之间建立了确定的位置关系函数。

基于上述技术方案，本实施例中，在对汽车摄像头进行标定过程中，仅需对标定板8进行定位后，便能在标定坐标系与车辆坐标系之间建立确定的位置关系函数，而无需保证车身的水平度，因此降低了对标定环境的要求，标定简单、灵活性高，且标定装置的结构简单，携带方便。

另外，由于绝大多数车辆均在车身前侧设有前牵引孔、及在车身后侧设有后牵引孔；因此在标定过程中，将第一安装架1安装于前牵引孔或者后牵引孔中。

本实施例中，为了便于调节第二靶位71，所述第二安装架5上还设置有水平校准对齐卡7，所述水平校准对齐卡7上开设有直线滑槽72，所述直线滑槽72与所述标定板8平行，且与所述透光孔61的中心轴线垂直，所述第二靶位71滑动设于所述直线滑槽72内。

示例性地，本实施例中，为了便于拆卸，所述中心校准对齐卡6及所述水平校准卡7均卡接于第二安装架5上。

进一步地，为了便于将标定板8调整至垂直于第二激光发射器3发射的激光束设置，所述中心校准对齐卡6包括板体63、第一外延部64及第二外延部65；板体63垂直于所述标定板8安装于所述第二安装架5上，第一外延部64沿所述板体63的前端向上或向下延伸形成，所述透光孔61开设于所述第一外延部64上，第二外延部65沿所述板体63的后端向上或向下延伸形成，所述第一靶位62设于所述第二外延部65与所述第一外延部64相向的面上。

为了便于安装及调节，所述第一安装架1包括连接件11及支撑件12；连接件11的后端与车身相连，支撑件12与所述连接件11垂直设置，且所述支撑件12包括滑动相连的第一支撑杆121及第二支撑杆122，所述第一支撑杆121与所述连接件11转动相连，所述第一激光发射器2安装于所述第一支撑杆121上与所述连接件11相连的位置处，所述第二激光器3安装于所述第二支撑杆122上，具体参阅附图5所示；通过将第二支撑杆122沿第一支撑杆121滑动，便能够调节第二激光发射器3相对于第一激光发射器2的相对位置。

本实施例中，为了能够锁定第一支撑杆121与连接件11的位置关系、以及第二支撑杆122与第一支撑杆121的位置关系，所述第一支撑杆121上还设置有第一锁紧件13及第二锁紧件14；第一锁紧件13用于锁紧所述第一支撑杆121与所述连接件11，第二锁紧件14用于锁紧所述第二支撑杆122与所述第一支撑杆121。

同样地，如图4所示，为了便于调节标定板8的位置，所述第二安装架5包括第一调节架51及第二调节架52，第一调节架51与所述基座4转动相连，第二调节架52与所述第一调节架51转动相连；其中，所述第一调节架51的转动轴线与所述第二调节架52的转动轴线相垂直，所述中心校准对齐卡6及所述第二靶位71均安装于所述第二调节架52上，第一调节架51主要用于调节俯仰角度，第二调节架52用于调节侧倾角度。

进一步地，为了便于调节及锁定，所述第一调节架51上开设有第一弧形安装槽511，所述第一弧形安装槽511内滑动穿设有第一紧固件53，所述第一紧固件53连接所述第一调节架51及所述基座4；所述第二调节架52上开设有第二弧形安装槽521，所述第二弧形安装槽521内滑动穿设有第二紧固件54，所述第二紧固件54连接所述第一调节架51及所述第二调节架52，具体如图4所示。示例性地，上述第一紧固件53及第二紧固件54均为紧固螺栓。

示例性地，本实施例中的基座4为液压驱动进行高度调节。

综上，本发明实施例提供一种汽车摄像头标定装置及方法，在对汽车摄像头进行标定过程中，仅需对标定板进行定位后，便能在标定坐标系与车辆坐标系之间建立确定的位置关系函数，而无需保证车身的水平度，因此可摆脱对苛刻的标定环境的依赖，标定简单、灵活性高，且标定装置的结构简单，携带方便。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。