一種單目攝像頭輪胎痕跡測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于車輛輪胎痕跡測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單目攝像頭輪胎痕跡測量 方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來交通事故總量和所造成的人員傷亡與財產(chǎn)損失呈上升趨勢。重現(xiàn)交通事 故的發(fā)生過程，對事故成因分析和快速、公正的裁定事故責(zé)任具有重要意義。事故發(fā)生后， 在事故現(xiàn)場留下一些事故信息，事故再現(xiàn)就是通過分析這些信息判斷事故時如何發(fā)生的。 輪胎痕跡是事故現(xiàn)場最重要的事故分析依據(jù)，因此分析輪胎痕跡就成為事故處理最常用手 段。在傳統(tǒng)的事故處理中，交警通常利用皮尺直接測量輪胎痕跡，然后利用痕跡長度估算汽 車速度，此方法比較簡單，但精度較低。
[0003]目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，采取攝像測量方法進行輪胎痕跡的測試，得到輪胎痕跡的圖 像特征；采用多通道采集儀采集測量姿態(tài)參數(shù)(如速度、加速度、橫擺角、側(cè)傾角、俯仰角等） 獲得車輛參數(shù)信息?，F(xiàn)有技術(shù)只能單獨獲得實驗過程輪胎痕跡的圖像特征或車輛姿態(tài)參 數(shù)，但無法獲得車輛運動過程中輪胎痕跡圖像相對應(yīng)的實時車輛運動姿態(tài)參數(shù)，既難以將 圖像參數(shù)與姿態(tài)參數(shù)實時匹配，無法精確量化分析車輛的輪胎痕跡圖像幀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種單目攝像 頭輪胎痕跡測量方法和系統(tǒng)，其設(shè)計合理、智能化程度高、功能完備且使用效果好，實現(xiàn)了 輪胎痕跡圖像參數(shù)與姿態(tài)參數(shù)實時匹配，實現(xiàn)了車輛輪胎痕跡圖像幀的準(zhǔn)確量化分析。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種單目攝像頭輪胎痕跡測量方法，包括以下步驟： 弟一步：CCD攝像機的標(biāo)定 利用平面棋盤標(biāo)定物對相機進行標(biāo)定。用便攜式設(shè)備上的相機從不同角度拍攝帶有標(biāo) 定板的圖像，系統(tǒng)自動提取圖像中標(biāo)定板上的角點，同時利用系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)定好的標(biāo)定板 尺寸，計算出相機的內(nèi)參矩陣。內(nèi)參矩陣是相機鏡頭的特征參數(shù)，一旦相機標(biāo)定完成，如果 不再變焦，則相機的內(nèi)參矩陣不再變化； 第二步：外參求解 將標(biāo)定板放置在交通事故現(xiàn)場的輪胎剎車痕跡附近，用便攜式設(shè)備上的相機機獲取一 張事故現(xiàn)場圖。通過實際標(biāo)定板中角點位置和系統(tǒng)自動搜索到圖像中角點的位置關(guān)系，可 以計算出圖像與空間的關(guān)系矩陣，也就是外參； 第三步：空間點重建 選取圖像中的任意點，系統(tǒng)可以自動根據(jù)內(nèi)參和外參重建出點在實際空間中的坐標(biāo)； 第四步：輪胎路面痕跡測量 進行輪胎路面痕跡測量，首先要確定路基線，通過選取圖片中路面基 線上的兩點并對其進行空間點重建，以確定路基的線方程，設(shè)路基線方程為 A+辦+ C = O。然后，選取輪胎剎車痕跡上的點，假設(shè)選取點A并進行重建后點的坐 *示力?，胃十胃失口點、至1以各白勺#1足巨胃力
【主權(quán)項】
1. 一種單目攝像頭輪胎痕跡測量方法，包含下述步驟： 第一步：CCD攝像機的標(biāo)定，利用平面棋盤標(biāo)定物對相機進行標(biāo)定： 用便攜式設(shè)備上的相機從不同角度拍攝帶有標(biāo)定板的圖像，系統(tǒng)自動提取圖像中標(biāo)定 板上的角點，同時利用系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)定好的標(biāo)定板尺寸，計算出相機的內(nèi)參矩陣；內(nèi)參矩陣 是相機鏡頭的特征參數(shù)，一旦相機標(biāo)定完成，如果不再變焦，則相機的內(nèi)參矩陣不再變化； 第二步：外參求解 將標(biāo)定板放置在交通事故現(xiàn)場的輪胎剎車痕跡附近，用便攜式設(shè)備上的相機獲取一張 事故現(xiàn)場圖，通過實際標(biāo)定板中角點位置和系統(tǒng)自動搜索到圖像中角點的位置關(guān)系，可以 計算出圖像與空間的關(guān)系矩陣，也就是外參； 第三步：空間點重建 選取圖像中的任意點，系統(tǒng)可以自動根據(jù)內(nèi)參和外參重建出點在實際空間中的坐標(biāo)； 第四步：輪胎路面痕跡測量 進行輪胎路面痕跡測量，確定路基線，通過選取圖片中路面基線上 的兩點并對其進行空間點重建，以確定路基的線方程，設(shè)路基線方程為
;然后，選取輪胎剎車痕跡上的點，假設(shè)選取點A并進行重建后點的坐 標(biāo)為m，可以計算出已知點到路基線的垂直距離為
，同時利 用互相垂直的線的特征，可以求出Aa (a點為A點投影到路基線上的點）的直線方程
,利用Aa直線方程和路基線方程的垂直關(guān)系兩，可以求出 a點的坐標(biāo)
；同樣方法，可以求出 B⑶E的相關(guān)參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上，可以求出剎車痕跡AB⑶E的長度，AB⑶E到路基線的垂直 距離Aa、Bb、Cc、DcU Ee，以及剎車痕跡的投影abcde的長度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單目攝像頭輪胎痕跡測量方法，其特征在于，步驟一所 述的CCD攝像頭為便攜式設(shè)備上的相機，通過不同角度拍攝帶有標(biāo)定板的圖像。
3. -種單目攝像頭輪胎痕跡測量系統(tǒng)，其特征在于，包括用來對相機進行標(biāo)定的平面 棋盤標(biāo)定物，用來采集實驗過程中車輛輪胎痕跡及不同角度拍攝帶有標(biāo)定板圖像的便攜式 設(shè)備，還包括角點識別模塊、相機標(biāo)定模塊、空間點重建模塊、距離測量模塊以及輪胎路面 痕跡測量模塊，其中輪胎路面痕跡包括剎車痕跡長度(具體又分為直線、折線、曲線三種)、 剎車痕跡在路基線上的投影長度以及剎車痕跡上特殊點到路基線的垂直距離等部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單目攝像頭輪胎痕跡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的角 點識別模塊，用于自動提取便攜式設(shè)備上的攝像頭從不同角度拍攝的帶有標(biāo)定板圖像的角 點。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單目攝像頭輪胎痕跡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的相 機標(biāo)定模塊，用于便攜式攝像頭采集到的圖像，通過角點識別模塊，得到圖像中標(biāo)定物角點 在圖像坐標(biāo)中的位置，然后通過內(nèi)外參數(shù)求解模塊計算出相機的內(nèi)外參數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單目攝像頭輪胎痕跡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的空 間點重建模塊，用于根據(jù)求解到的內(nèi)外參數(shù)求出圖像中的點對應(yīng)的空間點的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單目攝像頭輪胎痕跡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的距 離測量模塊及路面痕跡測量模塊，在顯示的待測輪胎痕跡圖像上首先選取路基線上的亮 點，確定路基線方程，然后選取輪胎痕跡上的點，可以得到輪胎痕跡間亮點的距離、輪胎痕 跡點到基線的垂直距離與輪胎痕跡兩點到基線的投影距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單目攝像頭輪胎地面痕跡測量方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含帶有CCD攝像頭的便攜式設(shè)備（可以為觸屏手機或者平板電腦）和內(nèi)嵌的軟件，使用者通過攝像頭獲取一張帶有事故現(xiàn)場輪胎痕跡和其他待測目標(biāo)的圖像，并且通過觸屏選取道路基線和輪胎痕跡，便可以實現(xiàn)輪胎地面痕跡的快速計算。根據(jù)本發(fā)明，可以解決交警在處理交通事故中繁瑣的手動測量和復(fù)雜的計算問題，投資費用少，檢測方便、計算結(jié)果直觀、準(zhǔn)確，保證了測量的精度，且操作更加方便。
【IPC分類】G01C11-08, G01C11-00
【公開號】CN104677341
【申請?zhí)枴緾N201510013849
【發(fā)明人】張長隆, 李勇
【申請人】張長隆, 李洪
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月12日