[发明专利]一种基于车身控制点的移动车辆三维运动轨迹的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动车辆三维运动轨迹的测定方法，具体来说，涉及一种基于车身控制点的移动车辆三维运动轨迹的测定方法。

背景技术

交通系统在车辆管理方面需要对车辆速度进行监测。传统测量车速的方法有：第一种方法是配合两个地感线圈进行测量；第二种方法是应用多普勒效应进行雷达测量；第三种方法是基于视频图像对车速测量。第一种方法受到线圈必须固定的限制，第二种方法的缺点是由于雷达本身的不足导致车速可能与车辆不匹配。基于视频图像的车速测量方法一般可以分为单目视频图像测量和双目视频图像测量，其中基于双目视频图像的测量方法受到摄影摄像设备布设位置要求较高的限制，同时需要在测速位置布设一定数量的空间三维控制点，实际很少采用。基于单目视频图像的车速测量根据不同时刻车辆在图像上的位置变化、利用数字图像处理方法、由车辆移动的像素值的变化转化为空间位置的变化，该方法受图像成像的精度限制，该方法测速的精度较低。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是：提供一种基于车身控制点的移动车辆三维运动轨迹的测定方法，该测定方法利用固定摄影摄像设备，基于移动车辆上的车身控制点，对移动车辆进行近景摄影测量，能够方便实现车辆在行驶过程中车速和姿态的准确测定。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用一种基于车身控制点的移动车辆三维运动轨迹的测定方法，该测定方法包括以下步骤：

10.建立车身控制点数据库：

101.选择车身控制点：对每种型号的车辆，在车身外表面选择n个车身特征点，作为车身控制点，n个车身特征点不处于同一平面内，其中，n为整数，且n≥6，

102.建立车身三维坐标系：车身三维坐标系以一个车身控制点为原点，以车辆前进方向为Z轴，垂直车辆前进方向的左侧为X轴，垂直车辆前进方向的指向天顶方向为Y轴，X、Y、Z轴构成右手坐标系；

103.测量车身控制点的三维坐标：用几何测量的方法，测量每个车身控制点的三维坐标(X_i、Y_i、Z_i)，其中，1≤i≤n；

104.建立车身控制点数据库：对每种型号的车辆分别按照步骤101-103进行测量，然后将测量结果输入数据库，构成车身控制点数据库；

20.获得移动车辆的车身控制点的三维坐标：

201.建立图像空间坐标系：图像空间坐标系以固定摄影设备物镜中心S点为原点，摄影主光轴的反方向为Z轴，平行于图像平面水平方向为X轴的右手坐标系；

202.利用固定摄影摄像设备，连续拍摄移动车辆的视频或像片；

203.在步骤202拍摄的像片中提取t₁时刻的像片P₁和t₂时刻的像片P₂，根据该移动车辆型号从步骤104建立的车身控制点数据库中读取该移动车辆的车身控制点的三维坐标(X_i、Y_i、Z_i)，其中，t₁不等于t₂，1≤i≤n；

30.测定不同时刻的移动车辆的车身三维坐标系与图像空间坐标系的转换关系：利用移动车辆在t₁时刻和t₂时刻的车身控制点，测定固定摄影设备物镜中心S在t₁时刻和t₂时刻车身坐标系中的坐标，以及t₁时刻和t₂时刻的车身三维坐标系与图像空间坐标系之间的姿态角，利用姿态角构成旋转矩阵；

40.测定移动车辆的三维运动轨迹和姿态变化：

401.测定移动车辆的三维运动轨迹：t₂时刻的车身三维坐标系的原点相对于t₁时刻的车身三维坐标系中坐标，就是移动车辆的三维运动轨迹，即