[发明专利]一种基于摄影测量解算车载视频中目标车辆运动的方法

说明书

本发明公开了一种基于摄影测量解算车载视频中目标车辆运动的方法，包括：逐帧获取每帧视频图像；计算车载视频摄像镜头畸变参数并对每帧图像进行畸变矫正处理；选取地面坐标系中路面上的多个标定点，获取标定点在地面坐标系中的坐标；建立图像平面坐标系，逐帧获取标定点在每帧图像上的图像坐标值，独立求解每帧图像上的DLT系数；选取视频中目标车辆一轮胎接地点为参照点，获取参照点在每帧图像上的坐标值，根据各帧图像的DLT系数依次求解参照点的地面坐标值；将求解的参照点地面坐标值按时间顺序拟合为光滑曲线；针对不同类型的运动轨迹解算车辆相应的运动状态。本发明通过获取参照点的运动轨迹，解算目标车辆的运动状态且解算误差小。

技术领域

本发明涉及一种道路交通安全领域的车辆运动状态解算方法，具体是一种基于近景摄影测量中的二维直接线性变换解法解算车载视频中目标车辆运动的方法。

背景技术

基于视频图像进行车辆行驶速度解算，是道路交通事故司法鉴定领域常见的鉴定项目，但是随着国家有关标准的推进以及人们交通安全意识的不断提升，越来越多的车辆安装具有车载视频行驶记录功能的装置，如行车记录仪等。正由于此，越来越多交通事故车速鉴定中涉及到根据车载视频图像进行车速的计算，基于车载视频的车速鉴定根据车辆对象的不同，又可分为本车速度计算和目标车辆速度计算。本车车速是指：安装该车载视频记录装置的车辆的速度；目标车辆车速是指：车载视频中除本车以外的其他车辆的速度。

GA/T1133-2014《基于视频图像的车辆行驶速度技术鉴定》中只给出了计算本车速度的常用方法，对于计算目标车辆速度的方法只是参照固定视频(指摄像头相对地面固定不动)中车速的计算方法。但是，由于车载视频相对于固定式视频具有很大的不同之处，即摄像镜头通常处于移动状态，这导致鉴定实践中发现在很多情况下，如视频中没有可选取的路面参照物，或者本车和目标车辆存在较大的相对位置变化，选取的车身参照物或虚拟参照物，由于拍摄视角的变化导致参照距离增大或减小，进而导致解算结果误差大或无法解算。所以固定视频中车速的计算方法在一些情况下并不适用于车载视频中车速的计算。本发明运用摄影测量中的直接线性变换解法可以很好地解决该问题。

目前在道路安全领域，车辆速度的计算方法主要存在以下几点问题：1)参照固定视频中车辆速度的计算方法在一些情况下无法用来解算车载视频中目标车辆的速度，且尚无其他有效方法用于计算车载视频中目标车辆速度；2)忽视了车载视频图像普遍存在的较大畸变，存在计算精度差的问题；3)现有技术中“直接线性变换”已被应用于解算车载视频中本车速度或固定视频中目标车辆速度，但尚未能应用于解算车载视频中的目标车辆速度。

中国专利号为201310350137.5的发明专利公布了一种基于车身特征点定位的车速鉴定方法，该发明专利提出利用车身特征点结合帧间插值计算车速的方法，该方法可应用于固定监控视频中目标车辆速度的计算，要求必须存在合适的车身特征点作为参照点，是传统的利用车身特征点计算车速的一种改进方法。相对于固定监控视频图像，车载视频图像中本车与目标车辆通常存在相对运动，相对运动会导致拍摄视角的相对运动，如果仍选取车身特征点作为参照点，那么该相对运动会导致根据参照点确定的参照距离不可避免地出现较大偏差，进而导致车速计算出现较大误差，因此该发明专利在原理和实践上都不适用于计算车载视频中目标车辆行驶状态。

中国专利号为201110231117.7的发明专利公布了一种“基于监控录像的交通事故现场数字化重构方法”，该发明专利提出在监控视频图像上标定控制点，并解算相应的直接线性变换系数，再通过解算观察点的物方空间坐标进而求解车辆的位置坐标，最终计算车辆的行驶轨迹。但该专利提出的方法仅适用于固定的监控视频，并不适用于移动的车载视频图像，或摄像机在旋转过程中拍摄的视频，或固定摄像头由于风吹抖动情况，并且实践中发现车载视频摄像镜头为了达到较大的拍摄广角，往往导致镜头畸变量很大，像点坐标也出现很大的非线性变化，对车速计算结果精度影响很大。因此，该专利提出的方法并不能解决车载视频图像中车速的计算问题。