许宇能朱西产马志雄李霖

（同济大学）

基于单目摄像头的车辆前方道路三维重建

许宇能朱西产马志雄李霖

（同济大学）

通过构建6自由度车载单目摄像头测距模型，实现了摄像头任意方位变换下车辆前方道路信息的三维重建。同时考虑摄像头的5个畸变参数，可消除由于畸变引起的测距误差。提出一种基于地平线位置的标定方法，在非车载情况下完成了对摄像头的标定，给出了一种利用道路消失点计算道路坡度和车辆偏航角的方法。试验结果表明，所提测距模型和标定方法具有良好的精度和可操作性。

1 前言

基于单目摄像头的前方车辆三维位置估算被广泛应用于驾驶辅助系统开发中。2003年Mobileye提出一种基于单目摄像头的ACC算法，介绍了单目测距的基本原理[1]，并着重讨论了图像几何参数对测距和测速精度的影响。2005年Daniel Ponsa研究了地平线位置与车辆实际宽度间的耦合关系[2]，降低了前方车辆三维位置预估的不确定性，给出了无畸变情况下摄像头坐标系与世界坐标系之间的关系。2006年郭磊等人采用几何关系推导法得到路面坐标系和图像坐标系之间的关系[3]，模型中考虑车辆俯仰角，但不考虑畸变。2010年Jianzhu Cui在FCW算法的研究中利用消失点（vanish point）对摄像头进行标定[4]，利用交比不变性计算本车与前车间的距离，但未考虑车辆俯仰运动对测距的影响。

本文在标定法[5]基础上，构建了一个考虑摄像头畸变和车辆俯仰运动等参数的测距模型，消除了摄像头畸变和车辆俯仰运动等对测距的影响；……