In dit blogbericht worden de principes onderzocht waarmee 360-gradencamera's beelden rondom een voertuig genereren en vervormingen corrigeren om de veiligheid van de bestuurder te verbeteren.
Er bestaan diverse hulpmiddelen om bestuurders te helpen bij het parkeren of het navigeren op smalle wegen. Een bijzonder opvallend systeem maakt gebruik van beelden van camera's rondom het voertuig om een vogelperspectief van de 360°-omgeving te creëren. Dit beeld wordt vervolgens weergegeven op een monitor in de auto. Dit systeem helpt bestuurders veilig te navigeren en te parkeren door direct een overzicht van de omgeving te bieden. Laten we nu eens kijken hoe dit beeld aan de bestuurder wordt gepresenteerd.
Eerst wordt een rasterpatroon op de grond rondom het voertuig aangebracht, dat vervolgens door de camera's wordt vastgelegd. De camera's die in dit systeem worden gebruikt, hebben doorgaans groothoeklenzen, wat een groot gezichtsveld oplevert. Dit vermindert dode hoeken, waardoor de bestuurder beter zicht behoudt. Groothoeklenzen vervormen echter inherent beelden door de kromming van het licht dat door de lens gaat. Het midden van het beeld lijkt convex en de vervorming neemt toe naarmate je verder van het midden af beweegt. Dit wordt lensvervorming genoemd. De eigenschappen van de camera zelf die deze vervorming beïnvloeden, worden interne variabelen genoemd en worden weergegeven door vervormingscoëfficiënten. Nauwkeurige kennis van de interne variabelen maakt het mogelijk om een vervormingsmodel in te stellen om de vervorming te corrigeren.
Het corrigeren van vervorming vereist zeer geavanceerd werk. Alleen door de vervorming in de door de camera vastgelegde beelden te minimaliseren, kunnen de beelden die de bestuurder ziet zo goed mogelijk overeenkomen met de werkelijke situatie. Hiervoor worden algoritmes voor vervormingscorrectie gebruikt, waarbij de eigenschappen van de lens, samen met de positie en hoek van de op het voertuig gemonteerde camera, een cruciale rol spelen. Vervorming veroorzaakt door factoren zoals de kanteling van de op het voertuig gemonteerde camera wordt een externe variabele genoemd. Door het vastgelegde beeld te vergelijken met een rasterplaat uit de werkelijkheid, kan de kantelhoek van de camera worden bepaald op basis van de rotatiehoek van de rasterplaat in het beeld of veranderingen in de positie ervan. Deze informatie wordt gebruikt om de externe variabelen aan te passen en de vervorming te corrigeren.
Nadat de vervormingscorrectie is voltooid, is de volgende stap perspectieftransformatie. Dit houdt in dat de corresponderende 3D-punten in de werkelijke wereld worden geschat voor de punten in de afbeelding, waardoor een afbeelding wordt verkregen zonder perspectiefeffecten. Over het algemeen lijken objecten van dezelfde grootte kleiner naarmate ze verder van de camera verwijderd zijn, wanneer een camera de 3D-wereld projecteert op een 2D-afbeelding. Omdat een afbeelding die van bovenaf wordt bekeken echter geen veranderingen in de grootte van objecten op basis van afstand mag vertonen, is het cruciaal om dit perspectiefeffect te verwijderen.
Als we de posities kennen van verschillende punten in het beeld dat is verkregen door middel van gezichtspuntstransformatie, en hun corresponderende punten op het raster in de echte wereld, kunnen we de correspondentie tussen alle punten in het beeld en de rasterpunten beschrijven met behulp van een virtueel coördinatensysteem. Door deze correspondentie te gebruiken en de beeldpunten op een vlak te plaatsen, waarbij de vorm van het raster en de relatieve groottes tussen de rasterpunten identiek blijven aan die in de echte wereld, ontstaat een tweedimensionaal beeld. Dit resulterende beeld is precies het vogelperspectief. Door op deze manier beelden vanuit elke richting te synthetiseren, kan de bestuurder een 360°-beeld op de monitor bekijken, alsof hij van bovenaf rond het voertuig kijkt.
De technologie die bij dit proces wordt gebruikt, is zeer complex en nauwkeurig, maar het resultaat biedt de bestuurder aanzienlijke ondersteuning. Vooral in smalle parkeerplaatsen of complexe verkeerssituaties spelen dergelijke apparaten een cruciale rol in de veiligheid van de bestuurder. De verdere ontwikkeling van deze technologie verbetert de veiligheid en het gebruiksgemak van voertuigen aanzienlijk en zal een essentiële basis vormen voor de ontwikkeling van toekomstige autonome voertuigen.
