專利名稱：一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法。
背景技術(shù)：
車輛的運(yùn)行速度測(cè)量是視頻監(jiān)控領(lǐng)域和智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)之一，它不僅涉及道路交通的管理、統(tǒng)計(jì)，還牽扯到事故后的責(zé)任認(rèn)定問(wèn)題。在即時(shí)測(cè)速方面，目前的測(cè)速方法主要采用硬件裝置，如地感線圈測(cè)速，在間隔一定距離的路面下埋設(shè)地感線圈，利用已知距離和車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)間計(jì)算車速；又如激光雷達(dá)測(cè)速，利用激光反射的時(shí)間差計(jì)算目標(biāo)距離，再通過(guò)距離差來(lái)計(jì)算其運(yùn)動(dòng)速度。無(wú)論是雷達(dá)還是地感線圈，由于其測(cè)速原理的限制，監(jiān)控的往往只是一個(gè)相對(duì)固定且范圍較小的區(qū)域。又由于硬件設(shè)施的價(jià)格較高，實(shí)際中這些設(shè)施也往往只安裝在主要路口、高速卡口等重點(diǎn)位置。然而，對(duì)于綿延廣闊的交通網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，這顯然是不夠的。另外，在以責(zé)任認(rèn)定為目的的事后測(cè)速方面，目前主要利用車輛的質(zhì)量、被撞擊物體的質(zhì)量和撞擊后被拋出的距離，根據(jù)物理學(xué)公式來(lái)計(jì)算車輛的速度，再利用剎車痕跡的距離計(jì)算出車輛剎車前的初始速度。這種方法受到諸如撞擊角度、剎車力度、路面狀況等因素的干擾，計(jì)算出的車速往往有著較大的誤差，不能很好的反應(yīng)事故時(shí)的真實(shí)狀況。由于現(xiàn)有上述方案的不足，“視頻測(cè)速”的概念被提出。所謂視頻測(cè)速是指以監(jiān)控視頻為信息源進(jìn)行視頻中運(yùn)行車輛的速度測(cè)量。相比于上述方案，視頻測(cè)速具有很大的優(yōu)勢(shì)，如監(jiān)控范圍廣、無(wú)需另外配置硬件、維護(hù)簡(jiǎn)單、結(jié)果精度高等。例如基于圖像透視投影變換的車輛道路交通視頻測(cè)速方法(申請(qǐng)?zhí)?01110087473. 6，申請(qǐng)人上海交通大學(xué))需要對(duì)非線性畸變的視頻進(jìn)行預(yù)先校正，并且在同一個(gè)點(diǎn)的精確匹配問(wèn)題上中采用檢測(cè)視頻中的角點(diǎn)方法，使得測(cè)速的精度非常依賴于角點(diǎn)檢測(cè)的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法，無(wú)須校正輸入視頻，可以直接測(cè)量，無(wú)須額外的硬件設(shè)備，只需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行場(chǎng)景的標(biāo)注，即可完成場(chǎng)景中車輛的測(cè)速，還可重復(fù)測(cè)量以得到更加精確的測(cè)量速度。為此，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法，其特征在于是按照如下方法進(jìn)行測(cè)速，首先在測(cè)量場(chǎng)景建立三維坐標(biāo)系，選擇至少6個(gè)空間中的點(diǎn)，并記錄每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，同時(shí)在二維場(chǎng)景圖像中，對(duì)記錄了三維坐標(biāo)的點(diǎn)進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注，并錄入每個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過(guò)算法得到攝像機(jī)的三維透視模型，再對(duì)交互模式進(jìn)行選擇，交互模式包括兩種a.在視頻的任意兩幀中手動(dòng)選擇同一車輛的同一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行速度測(cè)量；b.選擇視頻中某一幀運(yùn)動(dòng)車輛上的某一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行車輛的運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量。本發(fā)明采用對(duì)場(chǎng)景三維坐標(biāo)測(cè)量和二維圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)標(biāo)注的方法，得到攝像機(jī)的三維透視模型，無(wú)須對(duì)測(cè)量視頻進(jìn)行校正。交互模式a是根據(jù)運(yùn)動(dòng)車輛的同一個(gè)點(diǎn)在視頻中不同幀(對(duì)應(yīng)不同時(shí)刻)的三維場(chǎng)景坐標(biāo)，可以計(jì)算運(yùn)動(dòng)車輛的位移；再根據(jù)視頻的固有幀率，得到運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，就可以得到汽車運(yùn)動(dòng)的速度，速度V =車輛的位移d+位移的時(shí)間差t。交互模式b根據(jù)每幀測(cè)出的瞬時(shí)速度進(jìn)行平均，有效地克服了測(cè)量誤差，得到更加精確的測(cè)量速度。所述的攝像機(jī)三維透視模型是通過(guò)以下算法得出，圖像上的某個(gè)像素與其三維關(guān) 系符合如下公式
權(quán)利要求
1.一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法，其特征在于是按照如下方法進(jìn)行測(cè)速，首先在測(cè)量場(chǎng)景建立三維坐標(biāo)系，選擇至少6個(gè)空間中的點(diǎn)，并記錄每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，同時(shí)在二維場(chǎng)景圖像中，對(duì)記錄了三維坐標(biāo)的點(diǎn)進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注，并錄入每個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過(guò)算法得到攝像機(jī)的三維透視模型；在視頻的任意兩幀中手動(dòng)選擇同一車輛的同一個(gè)點(diǎn)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)車輛的同一個(gè)點(diǎn)在視頻中不同幀的三維場(chǎng)景坐標(biāo)，可以計(jì)算運(yùn)動(dòng)車輛的位移，再根據(jù)視頻的固有幀率，得到運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，速度V =車輛的位移d+位移的時(shí)間差to
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法，其特征在于重建三維透視模型后，通過(guò)另一種交互模式進(jìn)行速度測(cè)量，直接選擇視頻中某一幀運(yùn)動(dòng)車輛上的某一個(gè)點(diǎn)，在后續(xù)的幀中，算法依次跟蹤每一幀中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，并計(jì)算其三維坐標(biāo)，從而得到視頻中車輛在后續(xù)幀中的平均速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法，其特征在于所述的攝像機(jī)三維透視模型是通過(guò)以下算法得出，圖像上的某個(gè)像素與其三維關(guān)系 符合如下公式
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法，其特征在于在交互模式a中，根據(jù)視頻中某一幀的運(yùn)動(dòng)車輛上的某一個(gè)點(diǎn)，在另一幀中搜索同一車輛的同一個(gè)點(diǎn)，并可對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行修正，修正的步驟a)生成目標(biāo)點(diǎn)的sift特征向量I ；b)根據(jù)上一幀的搜索結(jié)果得到當(dāng)前搜索幀的預(yù)測(cè)點(diǎn)；c)在以預(yù)測(cè)點(diǎn)為中心的搜索域中多尺度的計(jì)算搜索圖像每個(gè)點(diǎn)sift特征向量P, (/ =1,2,··-in),其中m為生成的搜索鄰域的sift特征向量的總數(shù)；d)計(jì)算每一個(gè)P, (/ = 1,2,··. )與I的歐式距離，尋找距離最小的sift向量^ , 所對(duì)應(yīng)的圖像上的點(diǎn)就是與 目標(biāo)點(diǎn)最匹配的搜索點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于三維標(biāo)定和特征點(diǎn)匹配的視頻測(cè)速方法?，F(xiàn)有的視頻測(cè)速方法計(jì)算出的車速往往有著較大的誤差，不能很好的反應(yīng)事故時(shí)的真實(shí)狀況。本發(fā)明是按照如下方法進(jìn)行測(cè)速，首先在測(cè)量場(chǎng)景建立三維坐標(biāo)系，選擇至少6個(gè)空間中的點(diǎn)，并記錄每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，同時(shí)在二維場(chǎng)景圖像中，對(duì)記錄了三維坐標(biāo)的點(diǎn)進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注，并錄入每個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過(guò)算法得到攝像機(jī)的三維透視模型，再對(duì)交互模式進(jìn)行選擇，交互模式包括兩種a.在視頻的任意兩幀中手動(dòng)選擇同一車輛的同一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行速度測(cè)量；b.選擇視頻中某一幀運(yùn)動(dòng)車輛上的某一個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行車輛的運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量。本發(fā)明可以直接測(cè)量，無(wú)須額外的硬件設(shè)備，只需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行場(chǎng)景的標(biāo)注，即可完成場(chǎng)景中車輛的測(cè)速，還可重復(fù)測(cè)量以得到更加精確的測(cè)量速度。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102722886SQ20121016232
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者劉嘉, 尚凌輝, 杜雅慧, 楊永明, 高勇 申請(qǐng)人:浙江捷尚視覺(jué)科技有限公司