[发明专利]一种基于车载视频的交通标识定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于车载视频的交通标识定位方法，属于智能交通领域的交通标识信息收集技术。

背景技术

当前车载导航中使用的交通路线图、交通标识一般是通过车载摄像机通过实地跑车进行摄像，后期通过整理视频资料获得。

起初，交通标识是通过人为发现和标记完成的。随着图像处理与识别技术的发展，交通标识识别实现了部分自动或半自动化，相关的技术发明包括西门子共同研究公司.交通标志检测方法.中国发明专利，CN101023436A，2007-08-22、江苏物联网研究发展中心.基于视频的交通信息采集方法.中国发明专利，CN102768804A，2012-12-07、重庆邮电大学.基于GPU实现PSO-SVM对道路标志的识别方法.中国发明专利，CN102999756A，2013-03-27等，在如上技术中已经能够对连续视频的交通标识进行实时的识别，并能大概确定交通标识在图像中的位置区域。

而交通标识的实际地理位置并不能直接获得。因为摄像机镜头朝向行车前方，在获得交通标识时，车上GPS收集的位置信息与交通标识本身的位置并不一致，一般的做法通过操作员的估计或借助交通标识所在的地面对应位置获得其位置信息，不直观、误差也大。

根据摄影测量的原理，利用对同一点的两次观察，结合相机的成像参数进行前方交会，可以解算出非接触点的空间位置。检索发现“一种基于球面全景视频的交通标志定位方法”，CN103345630A,2013-10-09，该方法利用立体成像原理进行空间位置解算，它是通过两次全景观察，根据标识中心点位置的方位角来进行前方交会解算的，这必然受到车载全景相机的姿态的影响，在没有精确姿态测量的条件下会产生较大误差，另外由于两个全景影像之间的成像时的差异较大，增加了交通标识匹配的难度。

发明内容

本发明要解决的问题为：克服现有技术的不足，提供一种基于车载视频的交通标识定位方法，通过车载视频设备记录的视频图像和同时记录的GPS位置，在连续识别出交通标识的前提下，对该交通标识进行自动的精确定位，避免人为估计造成的不准确，同时提高了工作效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种基于车载视频的交通标识定位方法，实现步骤如下：

第一步，图像帧获取位置确定

去除初始视频帧序列中具有相同GPS坐标位置的视频帧，得到一个位置变动的视频帧序列{F_i|i=1,2,...,N}，对应的位置点序列记为{P_i|i=1,2,...,N}，对应的GPS序列记为{Lo_i,La_i|i=1,2,...,N}，Lo_i和La_i分别是经度和纬度坐标;设汽车在两个记录GPS坐标位置之间的行进路线为直线，根据间隔的帧数平均分配距离，插值计算出每一帧对应的GPS坐标；

第二步，交通标识区域畸变校正

进行摄像机的标定，得出相机的几何模型即求解其变换矩阵；再根据标定得到的变换矩阵对第一步得到的视频帧序列进行畸变校正，得到校正视频帧序列；

第三步，交通标识精确定位

对第二步中得到的校正视频帧序列，进行标识的检测定位，得到一个粗略的位置，再采用交通标识精确定位方法，确定交通标识的外接四边形，得到精确定位到图像中的交通标识；

第四步，标识区域大小计算

精确定位到图像中的交通标识后，根据确定的外接四边形对目标进行大小估计；再根据两帧F_i和F_i+k中目标的面积比例，估算目标尺度变化比例r_ik，其中i，k表示基于第i和第i+k帧计算；

第五步，交通标识视距估算

设两个视频帧F_i和F_i+k对应的GPS坐标位置分别为P_i:(Lo_i,La_i)和P_i+k:(Lo_i+k,La_i+k)，计算P_i和P_i+k之间的距离记为d（i,i+k）；利用d（i,i+k）和上一步的结果r_ik，并根据相机成像原理，计算出拍摄位置距交通标识所在位置的距离即视距u_ik；

第六步，基于GPS轨迹的路径位置估算