[发明专利]车载自主测速方法

权利要求书

1.车载自主测速方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定测速模型：将车辆运动速度V的测量问题转化为序列图像匹配位置的搜索问题；

S2：依次从特征提取、相似性度量、搜索空间和搜索策略4个方面对序列图像匹配方法进行分析，并设计序列图像匹配算法，从而实现自主测速。

2.根据权利要求1所述的车载自主测速方法，其特征在于，测速模型确定方法如下：

1）假定车辆在路面上做刚体运动，成像设备安装在车辆左侧靠近后轮位置处；相机坐标系以成像设备瞬时成像点为原点，X轴与车辆瞬时运动方向相同，Z轴向下，始终与地面垂直；成像设备采集地面的瞬时图像信息，相邻两帧序列图像的成像间隔恒定不变；

2）假设p为地面上某点，点O和O’是相邻两帧图像的成像点，A’和B’分别是从成像点O和O’处拍摄的相邻帧图像，相邻帧图像之间拥有共同的地面成像区域，即点p在A’和B’中均有像点；

3）假定序列图像A’和B’的匹配位置为，成像设备的像素尺寸为l，则：

；

4）对成像设备进行标定，再结合成像设备的内外参数，可以确定成像设备透镜放大倍率β，根据下式间接求出车辆的运动速度V：

，

式中，像素尺寸l、透镜放大倍率β和序列图像相邻帧的时间间隔均为已知量。

3.根据权利要求1所述的车载自主测速方法，其特征在于，特征提取为对图像像素灰度值的提取。

4.根据权利要求1所述的车载自主测速方法，其特征在于，相似性度量采用MAD函数作为相似性度量函数：

。

5.根据权利要求1所述的车载自主测速方法，其特征在于，搜索空间确定如下：

设序列图像的大小为M×N像素，在当前帧图像中选取大小为m×n像素的窗口图像，采集到的序列图像满足以下约束条件：

1）根据车速的连续性原理，如果已经测得时刻相邻两帧序列图像的匹配位置为，车速为V，则在t时刻，车速通常非常接近V，相邻两帧序列图像的匹配位置非常接近；

2）根据车辆最大加速度有限原理，如车辆最大加速度为a，时刻车速为V，则在t时刻，车速的范围为[V-a×，V+a×]，因此可确定t时刻相邻两帧序列图像的匹配位置的搜索范围；

根据约束条件可以分别确定匹配搜索的起点和范围，进而确定搜索空间。

6.根据权利要求1所述的车载自主测速方法，其特征在于，搜索策略具体方法如下：

1）根据时刻序列图像的匹配位置，确定t时刻匹配搜索的起点和范围；

2)以为t时刻匹配搜索的起点，依次完成，，3像素点处的序列图像匹配；

3)若像素处的平均绝对误会函数最小，则即为序列图像在t时刻沿X轴方向的最佳匹配位置，记为；否则，以上所述3像素点中平均绝对误差函数最小的像素点为新搜索的起点，返回步骤2）；

4）以序列图像在t时刻沿X轴方向的最佳匹配位置为搜索的起点，依次完成周围3×3范围内9像素点处的序列图像匹配；

5）若像素处的平均绝对误差函数最小，则即为t时刻序列图像的匹配位置，即为，匹配搜索结束；否则，以该9像素点中平均绝对误差函数最小的像素点为新的搜索的起点，返回步骤4）。

7.根据权利要求1所述的车载自主测速方法，其特征在于，匹配算法如下：

1）在序列图像当前帧中选取一个适当的窗口图像，对该窗口图像进行二值化处理，得到其二值图像；

2）在前一帧图像中确定当前帧窗口图像可能的匹配区域，并提取该待匹配区域的二值图像；

3）利用MAD函数最小准则和搜素策略对前两步获得的二值图像进行搜素匹配，完成序列图像间的匹配。