[发明专利]适用低质量监控视频的车辆运行状态的重建方法和系统

说明书

本发明提供了一种适用低质量监控视频的车辆运行状态的重建方法和系统。重建方法包括：获取监控视频，选定初始图像；在初始图像中选取场景控制点，建立物方空间坐标系并获得控制点像方坐标和控制点物方坐标；解算相机位姿坐标，求解变换系数矩阵；选取车辆特征点，逐帧标定获取车辆特征点的虚拟坐标集合；获取车辆特征点的等高位空间节点坐标集合；以及构建车辆的位移—时间曲线。本发明的一种适用低质量监控视频的车辆运行状态的重建方法和系统可以不受视频质量和应用场景的限制而准确高效的还原车辆运行状态，提高车辆运行状态重建的可靠性和通用性。

技术领域

本发明主要涉及道路交通事故司法鉴定领域，尤其涉及一种适用低质量监控视频的车辆运行状态的重建方法和系统。

背景技术

近年来，交通和安防视频监控设备的广泛使用为各类案件的取证及侦破提供了重要线索，道路(尤其是城区道路)的监控录像作为交通事故鉴定工作中重要的信息载体，不仅可以直观地还原道路交通事故过程，也为定量开展车辆运行状态重建提供新的途径。

另一方面，以近景摄影测量和三维激光扫描为代表的新型事故现场勘查手段的应用也使得车辆运动状态重建的场景资料更为丰富，如何更为有效地开展事故过程的重建是事故再现领域面临的一项瓶颈问题。

行业内目前普遍利用已知长度的环境/车身外廓特征，通过在视频画面上逐帧对准特征参照进行车辆运行速度的求解，但该方法仅仅能够获取车辆运行区间的平均速度，难以解析车辆运行过程全貌。

另一方面，现有技术也发展了基于直接线性变换的平面几何解析手段以获取车辆运行的状态信息。但该方法需要标定视频画面中车辆与道路平面的接触位置(即为车轮接地点)，在高质量视频中，技术人员尚可以较为准确的定位车轮接地点，但是当视频质量较差(阴雨天气、夜间或者视频分辨率有限)，车轮接地点的定位误差较大(甚至不可见)，且难以进行有效的识别跟踪，从而使得计算精度和效率难以保证。

由此，行业内尚缺少一种针对低质量监控视频条件下开展车辆运行状态分析、重建的有效方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用低质量监控视频的车辆运行状态的重建方法和系统，可以不受视频质量和应用场景的限制而准确高效的还原车辆运行状态，提高车辆运行状态重建的可靠性和通用性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用低质量监控视频的车辆运行状态的重建方法，包括如下的步骤：获取监控视频，对所述监控视频中包含车辆运行过程的视频时段进行逐帧提取，以获得图像帧序列及其对应的时间戳信息，并从所述图像帧序列中选定初始图像；在所述初始图像中选取不少于5个的多个场景控制点，以所述多个场景控制点中位于道路平面的路面控制点为基准建立物方空间坐标系，并获取所述场景控制点在所述初始图像的像平面中的控制点像方坐标以及在所述物方空间坐标系中的控制点物方坐标；根据所述多个场景控制点的控制点像方坐标和控制点物方坐标解算所述监控视频的摄录相机的投影中心在所述物方空间坐标系中的相机位姿坐标，并根据所述路面控制点的控制点像方坐标和控制点物方坐标解算所述道路平面与所述像平面的二维直接线性变换关系的变换系数矩阵；在所述初始图像中选取位于车辆上的可清晰辨识的车辆特征点，根据在所述图像帧序列中的所述初始图像及其之后的多幅图像的像平面中所述车辆特征点的特征点像方坐标、以及所述变换系数矩阵解算所述车辆特征点投射在所述道路平面中的虚拟坐标集合；根据所述相机位姿坐标和所述虚拟坐标集合构建透视成像虚拟线束集合，并利用空间三角测量在所述车辆特征点的离地高度平面对所述虚拟线束集合进行裁剪，以获取所述车辆特征点在所述离地高度平面的等高位空间节点坐标集合；以及对所述等高位空间节点坐标集合进行拟合以获取车辆的轨迹曲线，将所述轨迹曲线的积分作为位移参数、所述时间戳信息作为时间参数构建所述车辆的位移—时间曲线。