[發明專利]一種基于三維標定和特征點匹配的視頻測速方法

有效

• 申請號: 201210162324.6
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102722886A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 尚凌輝;楊永明;杜雅慧;高勇;劉嘉
• 申請（專利權）人: 浙江捷尚視覺科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/20;G08G1/052
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所 33230
• 代理人: 陳輝

技術領域

本發明屬于視頻監控技術領域，尤其是一種基于三維標定和特征點匹配的視頻測速方法。

背景技術

車輛的運行速度測量是視頻監控領域和智能交通領域的應用熱點之一，它不僅涉及道路交通的管理、統計，還牽扯到事故后的責任認定問題。在即時測速方面，目前的測速方法主要采用硬件裝置，如地感線圈測速，在間隔一定距離的路面下埋設地感線圈，利用已知距離和車輛經過的時間計算車速；又如激光雷達測速，利用激光反射的時間差計算目標距離，再通過距離差來計算其運動速度。無論是雷達還是地感線圈，由于其測速原理的限制，監控的往往只是一個相對固定且范圍較小的區域。又由于硬件設施的價格較高，實際中這些設施也往往只安裝在主要路口、高速卡口等重點位置。然而，對于綿延廣闊的交通網絡來講，這顯然是不夠的。

另外，在以責任認定為目的的事后測速方面，目前主要利用車輛的質量、被撞擊物體的質量和撞擊后被拋出的距離，根據物理學公式來計算車輛的速度，再利用剎車痕跡的距離計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，計算出的車速往往有著較大的誤差，不能很好的反應事故時的真實狀況。

由于現有上述方案的不足，“視頻測速”的概念被提出。所謂視頻測速是指以監控視頻為信息源進行視頻中運行車輛的速度測量。相比于上述方案，視頻測速具有很大的優勢，如監控范圍廣、無需另外配置硬件、維護簡單、結果精度高等。例如基于圖像透視投影變換的車輛道路交通視頻測速方法（申請號：201110087473.6，申請人：上海交通大學）需要對非線性畸變的視頻進行預先校正，并且在同一個點的精確匹配問題上中采用檢測視頻中的角點方法，使得測速的精度非常依賴于角點檢測的質量。

發明內容

本發明針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于三維標定和特征點匹配的視頻測速方法，無須校正輸入視頻，可以直接測量，無須額外的硬件設備，只需要在現場進行場景的標注，即可完成場景中車輛的測速，還可重復測量以得到更加精確的測量速度。

為此，本發明采取如下技術方案：一種基于三維標定和特征點匹配的視頻測速方法，其特征在于是按照如下方法進行測速，首先在測量場景建立三維坐標系，選擇至少6個空間中的點，并記錄每個點的三維坐標，同時在二維場景圖像中，對記錄了三維坐標的點進行手動標注，并錄入每個對應點的三維坐標，通過算法得到攝像機的三維透視模型，再對交互模式進行選擇，交互模式包括兩種：a.在視頻的任意兩幀中手動選擇同一車輛的同一個點，進行速度測量；b.選擇視頻中某一幀運動車輛上的某一個點，進行車輛的運動速度測量。

本發明采用對場景三維坐標測量和二維圖像對應點標注的方法，得到攝像機的三維透視模型，無須對測量視頻進行校正。交互模式a是根據運動車輛的同一個點在視頻中不同幀（對應不同時刻）的三維場景坐標，可以計算運動車輛的位移；再根據視頻的固有幀率，得到運動的時間，就可以得到汽車運動的速度，速度v?=?車輛的位移d÷位移的時間差t。交互模式b根據每幀測出的瞬時速度進行平均，有效地克服了測量誤差，得到更加精確的測量速度。