[发明专利]基于透视畸变补偿的非接触车辆荷载识别方法

说明书

本发明公开一种基于透视畸变补偿的非接触车辆荷载识别方法，该方法包括：标定用于非接触式车辆荷载识别的相机内参；计算轮胎侧面与相机像平面的夹角，以及轮辋中心在相机坐标系下发生透射畸变的两个坐标；识别图像中的轮胎‑地面接触线的端点，计算轮辋中心点在轮胎‑地面接触线上的垂直投影；根据空间向量在像平面上的投影关系，结合标定的相机内参和步骤二得到的轮胎侧面与相机像平面的夹角、发生透射畸变的两个坐标，计算得到实际轮胎‑地面接触线的长度；基于此进行车辆荷载识别。本发明可以在不加装任何标记物的情况下，实现非接触式车辆荷载识别中透视畸变的自动补偿。

技术领域

本发明属于车辆荷载识别领域，具体涉及一种基于透视畸变补偿的非接触车辆荷载识别方法。

背景技术

由于非接触式车辆荷载识别技术能显著降低动态称重系统的安装和维护成本，因而得到了越来越多的关注。然而，在实际公路场景中，车辆行驶方向并不总是与相机的像平面平行；同时，不同车辆在同一路段的行驶轨迹也不可能完全一致。因此，非接触式车辆荷载识别系统采集的图像不可避免地会存在透视畸变，这会对其车重估算的准确性造成负面的影响。然而，由于公路上的车辆行驶方向的随机性，很难利用统一的算法去自动校正上述图像中的透视畸变。目前最普遍使用的方法是先由人工选取四个角点，再由算法进行图像校正，但是这种方法人力成本高而且效率太低，难以应对当前庞大车流量带来的海量数据。当然，在一些领域内，开发了自动拾取四个角点的算法，但是这类方法通常需要在待测物上事先固定标记物(如棋盘格)。因此，除非强制所有车辆按照统一标准在其各车轮上安装棋盘格之类的标记物，否则这类方法将很难移植于非接触式车辆荷载识别。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于透视畸变补偿的非接触车辆荷载识别方法，具体技术方案如下：

一种基于透视畸变补偿的非接触车辆荷载识别方法，该方法包括：

步骤一：标定用于非接触式车辆荷载识别的相机内参，所述相机内参包括相机主距f、主点坐标(c_x,c_y)以及相机传感器上的水平像素间距s_x和垂直像素间距s_y；所述相机需安装于路边且像平面垂直于路面；相机坐标系为以投影中心O_c为原点的直角坐标系，以平行于像平面及路面的直线为相机坐标系的x_c轴，垂直于路面的直线为y_c轴，垂直于像平面的方向为z_c轴；x_c轴以车辆前进方向为正，y_c轴以远离路面的方向为正，z_c轴以远离像平面的方向为正；

步骤二：实时计算轮胎侧面与相机像平面的夹角θ，以及轮辋中心C在相机坐标系下沿x_c轴方向上的坐标p和z_c轴上的坐标d；

步骤三：识别图像中的轮胎-地面接触线的端点，计算轮辋中心点在轮胎-地面接触线上的垂直投影；根据空间向量在像平面上的投影关系，结合步骤一标定的相机内参和步骤二得到的θ、p、d，计算得到实际轮胎-地面接触线的长度；

步骤四：基于经过透视畸变补偿的实际轮胎-地面接触长度进行车辆荷载识别。

进一步地，所述步骤二具体包括如下子步骤：

S2.1：通过字符识别技术获得轮胎型号标记，通过查询得到轮辋的真实直径D_rim；

S2.2：识别图像中轮辋边缘上的点的最大行坐标A′_θ(r)和最小行坐标B′_θ(r)，并基于下式计算轮辋中心C在相机坐标系下垂直于像平面的方向上的坐标d：