基于3D空间球面的车载全景快速生成方法

来源：中国血液净化杂志2020年第1期北京时间：

作者：曹立波, 夏家豪, 廖家才, 张冠军, 张瑞锋

单位：1. 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;2. 湖南大学 深圳研究院, 广东深圳 518063;3. 清华大学深圳研究生院, 广东深圳 518000"],"fundList_en":["Shenzhen Science and Technology R & D Special Fund Project (JCYJ 20160530192230252);[JP] State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body (31715013); National Natural Science Foundation of China (51205118)

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。

关键词：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

基金资助：深圳市科技研发专项资金项目（JCYJ 20160530192230252）；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）