[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

说明书

本发明公开了一种基于近景摄影测量解算监控视频中车辆运动的方法，包括：逐帧获取每帧视频图像；计算固定摄像镜头畸变参数并对每帧图像进行畸变矫正处理；选取地面坐标系中路面上的多个标定点，获取标定点在地面坐标系中的坐标；建立图像平面坐标系，逐帧获取标定点在每帧图像上的图像坐标值，独立求解每帧图像上的DLT系数；选取视频中目标车辆一轮胎接地点为参照点，获取参照点在每帧图像上的坐标值，根据各帧图像的DLT系数依次求解参照点的地面坐标值；将求解的参照点地面坐标值按时间顺序拟合为光滑曲线；针对不同类型的运动轨迹解算车辆相应的运动状态。本发明通过获取参照点的运动轨迹，解算目标车辆的运动状态且解算误差小。

技术领域

本发明涉及一种道路交通安全领域的车辆运动状态解算方法，具体是一种基于近景摄影测量中的二维直接线性变换解法解算监控视频中目标车辆运动的方法。

背景技术

基于视频图像进行车辆行驶速度解算，是道路交通事故司法鉴定领域常见的鉴定项目，随着国家有关标准的推进以及人们交通安全意识的不断提升，越来越多的车辆安装具有车载视频行驶记录功能的装置，如行车记录仪等，但由于多种因素影响，在车速鉴定时更多的还是采用交通监控布网中的固定摄像监控设备。

GA/T1133-2014《基于视频图像的车辆行驶速度技术鉴定》中给出了固定视频(指摄像头相对地面固定不动)计算车辆行驶速度的方法。但是，在某些特殊情况下，采用此方法计算会导致结果误差大或无法解算，例如固定摄像头受风力作用出现抖动、晃动、旋转等移动状态下，所以固定视频中车速的计算方法在上述移动状态下并不适用于车速的计算。

目前在道路安全领域，车辆速度的计算方法主要存在以下几点问题：1)参照固定视频中车辆速度的计算方法无法用来解算固定视频移动状态下的目标车辆速度；2)固定监控设备在移动状态下，会导致镜头与物体的焦距产生变化，焦距的变化引起监控视角的变化，监控视角的变化导致获得的监控画面出现畸变，而忽视了道路固定监控视频图像存在的镜头畸变问题，会存在计算精度差的问题，导致车速鉴定结果出现较大误差。

中国专利号为201310350137.5的发明专利公布了一种基于车身特征点定位的车速鉴定方法，该发明专利提出利用车身特征点结合帧间插值计算车速的方法，该方法可应用于固定监控视频中目标车辆速度的计算，要求必须存在合适的车身特征点作为参照点，是传统的利用车身特征点计算车速的一种改进方法。但是对于固定监控视频图像，如果固定监控视频处于移动状态下，会导致拍摄视角的相对运动，如果仍选取车身特征点作为参照点，那么该相对运动会导致根据参照点确定的参照距离不可避免地出现较大偏差，进而导致车速计算出现较大误差，因此该发明专利在原理和实践上都不适用于计算固定视频移动状态中目标车辆行驶状态。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题及不足，本发明提供了一种基于近景摄影测量解算监控视频中车辆运动的方法，利用近景摄影测量中的二维直接线性变换解法解算目标车辆的行驶速度，该方法对固定视频摄像镜头进行畸变矫正，显著减小了镜头畸变对车辆运动状态解算精度的影响；建立路面坐标系，选取标定点和参照点并对每帧图像中的直接线性变换关系进行独立求解，避免了固定摄像镜头抖动、晃动、旋转等对目标车辆运动状态解算的影响；根据选取参照点的运动轨迹不同，提供了相对应的解算目标车辆的方法。

本发明提供了一种基于近景摄影测量解算监控视频中车辆运动的方法，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；

步骤S2：计算上述固定视频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；

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；