[发明专利]基于标识虚线物理坐标的交通监控模型标定方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于标识虚线物理坐标的交通监控模型标定方法及系统，包括以下步骤：1)通过VLH自标定算法确定道路监控摄像机的内参矩阵；2)利用步骤1)所确定的内参矩阵与交通视频中标识虚线的坐标进行求解摄像机姿态参数；3)在步骤2)执行后得到交通摄像机的姿态参数，将姿态参数传递到交通监控模型中，利用交通监控模型对摄像机的姿态进行相应分析计算，得到正确的道路监控结果。该交通监控模型标定的速度较传统的摄像机标定方法快，标定实时，鲁棒性强，基于标识虚线物理的坐标获取方便的特点，本发明能够通过实际道路交通视频进行交通监控设施的快速标定，并能够实时准确的仿真模拟出交通视频情况。

技术领域

本发明属于信息技术的机器视觉技术领域，涉及一种基于标识虚线物理坐标的交通监控模型标定方法及系统。

背景技术

由于人们制造水平的提高，传统相机和处理器的成本持续下降，基于视觉的传感器越来越流行并且逐渐替代传统的传感器去收集交通数据。许多研究和商业公司都声明能够在交通视频中提取诸如车速，车辆的容量和车辆的种类等信息。除了成本下降之外，由于基于机器视觉的方法安装简易和丰富的数据采集能力吸引大量相关人员进行这方面研究。

在实际的应用中，对摄像机的标定主要集中在通过常用的棋盘法进行标定，然而棋盘法对于交通摄像机来说标定过于复杂，并且实用的价值不高。因此针对该问题本发明提出基于标识虚线以及摄像机高度的交通摄像机自标定方法(VLH算法)。该发明能够不借助棋盘等常用的辅助工具，利用交通道路上的国家规定的道路信息实现交通摄像机的自标定。

在交通领域中机器视觉的主要应用是通过交通监控摄像机去监控交通情况，跟踪所要观察的车辆信息。在现实实际应用中，通常是在摄像机内部添加额外硬件去测量交通监控摄像机的上下摇动角度与交通监控摄像机的左右摆动角度，在添加额外硬件后一方面因为硬件成本较高，占用空间较多，导致每个交通监控方法的造价高，维护麻烦。另一方面还需要考虑数据的传输是否出错或者掉帧，需要额外的校验，造成通过硬件测量角度的不方便。本发明为了克服上述采用硬件带来的成本较高，空间占用率高以及测量不方便的缺点提出P4P方法进行摄像机姿态估计。

目前存在的交通监控方法采集到交通视频后没有合适的仿真方法去对道路方法进行较为实际的模拟摄像机所观测到场景。而对交通视频仿真能够根据交通路口的交通情况勘查资料，运用计算机技术辅助分析模拟道路交通情况并采用动画形式在屏幕上再现真实道路交通实况发生的全过程，这样实际道路交通状况可以实时的反应出来，又可以更加直观、快速、准确地对交通流进行指导，减少交通拥堵。

P4P算法是基于四个控制点，此处控制点的定义为已知在视频中图像坐标系下的点与其在现实世界坐标系下的对应点的坐标。在知道四个控制点后，通过读取交通监控摄像机的内参矩阵然后利用公式(1)去求取交通监控摄像机的旋转角度与平移向量。

其中fx、fy、u₀、v₀等4个参数只与摄像机内部结构有关，因此称为摄像机内部参数。u、v是图像坐标系下的控制点坐标。Z_c是控制点在世界坐标系下的Z轴坐标。R矩阵与T矩阵分别表示为旋转矩阵与平移矩阵。

发明内容

本发明的目标在于克服现有技术的不足之处，提出一种基于标识虚线物理坐标的交通监控模型标定方法及系统。其目的在于利用交通监控所录制的视频对监控所用的摄像机进行自标定以及姿态估计并通过交通监控模型方法进行仿真模拟。利用本发明能够快速准确的求解出交通监控摄像机的自标定后的内参矩阵以及姿态参数并做出相应的仿真。通过对交通路口进行科学的交通流管理和控制，不仅能够大幅地提高城市道路的运行效率，使得单位时间平均道路通行流量保持在较高水平；同时能减少新增、改造交通设施的数量，完善交通方法，使得城市空间利用率得到提升。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于标识虚线物理坐标的交通监控模型标定方法，包括以下步骤：