[发明专利]一种车轮与地面接触点的自动检测方法

权利要求书

1.一种车轮与地面接触点的自动检测方法，实现步骤包括：

步骤1：建立摄像机内参数模型，获得摄像机的内参数矩阵，用于在交通事故现场拍摄的任意图像经过简单计算，获得摄像机的内参数；

步骤2：根据交通事故现场的情况自动地调节摄像机的有效焦距，用于提取清晰的现场图像；

步骤3：对每幅现场图像的摄像机内参数重新进行估计；

步骤4：对含有车轮的现场图像进行处理，提取车轮图像的主轮廓线；

步骤5：确定车轮中心投影点和垂直消影点，用于获取中心投影点和垂直消影点的投影直线；

步骤6：在投影直线上寻找车轮与地面的接触点。

2.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于，所述车轮与地面的接触点，是在三维空间中车轮与地面的接触点在图像上的投影。

3.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于，所述车轮中心投影点是检测车轮图像主轮廓线的中心来近似车轮中心点的图像；垂直消影点是在垂直于地面方向的直线的消影点。

4.根据权利要求2所述的自动检测方法，其特征在于，所述三维空间中车轮与地面的接触点是：

在三维空间中车轮与地面的接触点位于过车轮中心点且垂直于地面的直线上，在图像中车轮与地面的接触点位于直线的投影直线上；

车轮中心投影点与垂直消影点的连接直线为投影直线，得到垂直消影点和车轮中心投影点后，直线唯一确定；

在车轮图像中从车轮中心投影点开始沿直线指向地面的方向寻找梯度变化最大的像素点，则该点即为车轮与地面的接触点。

5.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于，所述车轮与地面的接触点的确定，根据图像中车轮的个数和分布情况确定车轮与地面的接触点步骤包括：

当图像中只有一个车轮时，根据调和共轭的性质对车轮中心点所对应的图像点和垂直消影点进行优化，获得车轮与地面的接触点；

对于单幅图像、多个车轮的情况：当图像中存在分别位于不同车辆的多个车轮时，对每个车轮分别进行优化；

当图像中存在位于同一辆车的两个车轮时，两个车轮中心点连线方向的消影点必位于回字形模板所在的平面π的消影线上，根据调和共轭和消影线的性质，同时优化两个车轮与地面的接触点。

6.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于，所述的估计步骤还包括：

利用放置在地面上的回字形模板来估计模板平面与回字形模板像平面之间的单应矩阵；

利用单应矩阵来测量地平面上任意两点间距离，用来确定摄像机的当前有效焦距、摄像机外参数和垂直消影点。

7.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于，

提取车轮图像主轮廓线步骤包括：

在提取车轮中心投影点之前，把原始的彩色车轮图像变为灰度图像，依次利用维纳滤波去除图像噪声、直方图均衡化增强图像对比度、填充图像中的孔洞；

最后，利用Canny边缘检测算子提取车轮图像的轮廓线，去掉其中较小的连通区域，从而得到车轮图像的主轮廓线。

8.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于，对于检测到的车轮主轮廓线，利用基于弦中点的椭圆中心检测方法来确定车轮中心投影点，具体步骤包括：

利用椭圆上任意一点与椭圆上的其它点的连线构成椭圆的一组弦，则这组弦的中点构成的椭圆即为原椭圆在该点的内切椭圆；

任意通过椭圆中心的弦都被椭圆中心平分，椭圆上任意一点的内切椭圆必过椭圆的中心，通过椭圆中心的内切椭圆的数量要多于其它位置；

利用椭圆上所有点的内切椭圆必经过椭圆中心这一性质，通过检测累加器的最大值来确定椭圆的中心点即为车轮中心投影点。

9.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于，在检测时对车轮与地面的接触点的约束条件：在直线l_c指向地面的方向上，接触点前面的n₁个点必须是黑色的，且接触点的灰度值与后面的n₂个点的灰度值之差必须大于阈值。