[发明专利]一种基于近景摄影测量解算监控视频中车辆运动的方法

权利要求书

1.一种基于近景摄影测量解算监控视频中车辆运动的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤S1：在固定摄像镜头移动状态下，标记目标车辆在监控视频中运动的时间段，逐帧获取该时间段内的每帧视频图像，获得的每帧视频图像中至少包含目标车辆的一个轮胎接地点或能够代表车辆运动的地面上的点；

步骤S2：计算上述固定摄像镜头的畸变参数，并利用计算所得畸变参数对所述每帧视频图像进行畸变矫正处理，得到矫正后的每帧图像，所述畸变矫正处理，其包括：利用棋盘格板计算车载摄像镜头畸变参数，在计算时要求棋盘格板完成覆盖车载视频画面，再利用相机标定软件或程序获取镜头畸变参数，之后根据所得的畸变参数，完成上述获取的每帧视频图像的畸变矫正处理；

步骤S3：建立地面坐标系，选取矫正后的每帧图像中路面上共有的至少四个特征点作为标定点，且满足任意三个标定点不在同一条直线上，获取所述标定点在地面坐标系中的坐标值；

步骤S4：建立图像平面坐标系，在同一所述图像平面坐标系下逐帧获取所述标定点在每帧图像上的图像坐标值，并独立求解每帧图像上的DLT系数，在对所述DLT系数求解时，在同一坐标系下对每帧图像的DLT系统进行独立求解，所述DLT系数利用近景摄影测量中二维直接线性变换解法求解；

步骤S5：选取视频中目标车辆某一轮胎接地点或能够代表车辆运动的地面上的点为参照点，所述参照点选择距离车载摄像装置最近或视频画面中最清晰可见的且周围路面特征点较多的轮胎外侧接地位置中心点，获取参照点在每帧图像上的像素坐标的坐标值，再根据各帧图像的DLT系数依次求解在每帧时刻对应的参照点在地面坐标系中的坐标值；并将求解的参照点连续的地面坐标值拟合为地面坐标系中的光滑曲线，该曲线即为目标车辆上所述参照点的运动轨迹；

其中，获取的每帧图像还包括时间信息；

若所述运动轨迹近似直线运动，则进入步骤S6，否则进入步骤S7；

步骤S6：若所述运动轨迹近似为直线运动，则对该运动轨迹进行积分、微分运算即可得目标车辆的运动状态参数，所述运动参数包括运动轨迹、运动距离、速度和加速度；

步骤S7：若所述运动轨迹为曲线运动，则先对该运动轨迹进行运算得到该参照点的运动距离、转弯半径和运动速度，再测量目标车辆的尺寸信息、各轴载荷情况确定质心位置，进而解算目标车辆质心的运动状态参数，所述运动参数包括运动轨迹、运动距离、速度和加速度；

在步骤S7中，由于车辆转弯时车体各部分的角速度相同，而线速度与转弯半径有关，所以在求车辆质心的运动速度之前应先求车辆质心的转弯半径，根据车辆类型、车辆尺寸及车辆各轴载荷情况可确定车辆质心的位置；再根据弧长、弦长及半径三者几何关系求解参照点的转弯半径，公式如下：

X＝2Rsin[C/(2R)]

式中，C为圆弧弧长，即运动轨迹长度；X为圆弧弦长，即运动轨迹两端点连线；R为所求半径，即参照点转弯半径；

再根据下列车辆各部运动几何关系确定车辆质心的转弯半径：

(1)参照点为内侧后轮接地点时：

(2)参照点为外侧后轮接地点时：

(3)参照点为内侧前轮接地点时：

(4)参照点为外侧前轮接地点时：

最后根据下式求解车辆质心的速度：

上述各式中，n为大于0的自然数；R₁、R₂、R₃、R₄、R_n分别为各参照点转弯半径；R₀为车辆质心转弯半径；v_n为参照点的速度；v₀为车辆质心的速度；l为质心到后轴的距离；b为质心到后内轮的横向垂直距离；L为轴距；B为轮距。

2.根据权利要求1所述的一种基于近景摄影测量解算监控视频中车辆运动的方法，其特征在于，所述参照点同时选取多个轮胎的接地点并获取多个参照点的运动轨迹，通过均值法获取车辆质心的速度。

3.根据权利要求2所述的一种基于近景摄影测量解算监控视频中车辆运动的方法，其特征在于，所述标定点选择距离所述参照点较近的，且在每帧图像中存在明显特征的易于识别或辨别的路面标志点、标志线或标志物位置。

4.根据权利要求3所述的一种基于近景摄影测量解算监控视频中车辆运动的方法，其特征在于，当各帧图像中共有的特征点大于四个时，选取至少一个特征点作为观测值，迭代运算求解DLT系数的精确值。