[发明专利]一种基于车身控制点的移动车辆三维运动轨迹的测定方法

摘要

本发明公开了一种基于车身控制点的移动车辆三维运动轨迹的测定方法，该测定方法包括以下步骤：10.建立车身控制点数据库；20．获得移动车辆的车身控制点的三维坐标；30.测定不同时刻的移动车辆的车身三维坐标系与图像空间坐标系的转换关系；40.测定移动车辆的三维运动轨迹和姿态变化。该测定方法利用固定摄影摄像设备，基于移动车辆上的车身控制点，对移动车辆进行近景摄影测量，能够方便实现车辆在行驶过程中车速和姿态的准确测定。

主权项

1.一种基于车身控制点的移动车辆三维运动轨迹的测定方法，其特征在于，该测定方法包括以下步骤：10.建立车身控制点数据库：101.选择车身控制点：对每种型号的车辆，在车身外表面选择n个车身特征点，作为车身控制点，n个车身特征点不处于同一平面内，其中，n为整数，且n≥6，102.建立车身三维坐标系：车身三维坐标系以一个车身控制点为原点，以车辆前进方向为Z轴，垂直车辆前进方向的左侧为X轴，垂直车辆前进方向的指向天顶方向为Y轴，X、Y、Z轴构成右手坐标系；103.测量车身控制点的三维坐标：用几何测量的方法，测量每个车身控制点的三维坐标(X_i、Y_i、Z_i)，其中，1≤i≤n；104.建立车身控制点数据库：对每种型号的车辆分别按照步骤101-103进行测量，然后将测量结果输入数据库，构成车身控制点数据库；20.获得移动车辆的车身控制点的三维坐标：201.建立图像空间坐标系：图像空间坐标系以固定摄影设备物镜中心S点为原点，摄影主光轴的反方向为Z轴，平行于图像平面水平方向为X轴的右手坐标系；202.利用固定摄影摄像设备，连续拍摄移动车辆的视频或像片；203.在步骤202拍摄的像片中提取t₁时刻的像片P₁和t₂时刻的像片P₂，根据该移动车辆型号从步骤104建立的车身控制点数据库中读取该移动车辆的车身控制点的三维坐标(X_i、Y_i、Z_i)，其中，t₁不等于t₂，1≤i≤n；30.测定不同时刻的移动车辆的车身三维坐标系与图像空间坐标系的转换关系：利用移动车辆在t₁时刻和t₂时刻的车身控制点，测定固定摄影设备物镜中心S在t₁时刻和t₂时刻车身坐标系中的坐标，以及t₁时刻和t₂时刻的车身三维坐标系与图像空间坐标系之间的姿态角，利用姿态角构成旋转矩阵；40.测定移动车辆的三维运动轨迹和姿态变化：401.测定移动车辆的三维运动轨迹：t₂时刻的车身三维坐标系的原点相对于t₁时刻的车身三维坐标系中坐标，就是移动车辆的三维运动轨迹，即 式(1)在式(1)中，ΔX、ΔY、ΔZ表示移动车辆的三维运动轨迹，其中ΔX表示车辆的左右位移量，ΔY表示车辆的上下位移量，ΔZ表示车辆的前进或后退的位移量；移动车辆的三维绝对位移402.测定移动车辆的姿态变化：第一张像片P₁与第二张像片P₂在车身三维坐标系之间的旋转矩阵可得R中的A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3参数，即式(2)式(2)根据式(3)可得移动车辆的姿态变化量(Φ、Ω、K)，式(3)在式(3)中，Φ表示车辆的左右转向角、Ω表示上下俯仰角、K表示车辆的左右倾角。