[發明專利]一種基于計算機視覺自動校準交通監控相機的方法

在審

• 申請號: 201710297055.7
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107067755A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 夏春秋
• 申請（專利權）人: 深圳市唯特視科技有限公司
• 主分類號: G08G1/054
• 分類號: G08G1/054;G06K9/00;G06T7/00;G06T7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及智能相機領域，尤其是涉及了一種基于計算機視覺自動校準交通監控相機的方法。

背景技術

智能相機是常用于科研、生產、生活等各個領域，是一種高度集成化的微小型機器視覺系統，集圖像采集、圖像處理與數據通信等功能于一體，可滿足多種視覺檢測的應用需求。具體地，如工業生產中的產品缺陷檢測，農業生產中的各類種子分檢系統，交通系統中的車輛檢測，日常生活中的人臉檢測等。智能相機的另一個重要的應用是在視覺測量放米按視覺測量是通過將被測物的圖像作為檢測和傳遞信息的手段，提取其中的有用信息進而獲得被測物體幾何參數的一種測量技術。視覺測量被廣泛地應用于幾何量的在線測量、航空航天遙感測量、精密復雜零件的微尺寸測量等相關技術領域。迄今，針對光學成像與數字圖像采集系統的各項參數進行檢測校正與標定的問題已經存在很多方法，如何將其應用在智能相機系統中，完成對智能相機的校準的同時，滿足一定精度與速度上的要求，這具有重要的實際意義。

本發明提出了一種基于計算機視覺自動校準交通監控相機的方法，用于車輛的速度測量。基于一個交通相機模型，通過精確檢測消失點改善相機校準，并使用車輛3D模型來推斷場景比例，通過測量Faster-RCNN檢測到的車速，對車輛進行跟蹤，從而降低了速度測量的誤差且改善了相機校準方法。本發明突破了現有方法受相機布置約束的局限，通過精確檢測兩個消失點改善相機校準方法，提高精度的同時實現自動校準，并且提出場景比例推算的方法，能夠處理存在顯著視點變化的情況，且保證了優于手動校準更高的精度，適用于大規模部署，在無需停止交通的情況下對監控相機進行安裝或校準測量，并可推廣到其他領域。

發明內容

針對本發明突破了現有方法受相機布置約束的局限，通過精確檢測兩個消失點改善相機校準方法，提高精度的同時實現自動校準，并且提出場景比例推算的方法，能夠處理存在顯著視點變化的情況，且保證了優于手動校準更高的精度，適用于大規模部署，在無需停止交通的情況下對監控相機進行安裝或校準測量。

為解決上述問題，本發明提供一種基于計算機視覺自動校準交通監控相機的方法，其主要內容包括：

(一)交通監控相機模型；

(二)相機校準和車輛跟蹤；

(三)比例推算；

(四)速度測量。

其中，所述的交通監控相機模型，目標是測量道路平面上任意兩點之間的距離，因此構建相機模型，假設圖像中心具有零像素偏移和主點c，齊次2D圖像坐標用p＝[p_x,p_y]^T表示，3D模型中由表示，其中f是焦距，其他3D點(道路平面上)用P＝[P_x,P_y,P_z]^T表示，假設圖像坐標系的原點在圖像中心，則主點c具有2D齊次坐標[0,0,1]^T(相機投影中心的3D坐標為[0,0,0]^T)，道路平面用ρ表示，用以下方式對消失點進行編碼，第一個(在車輛流動的方向)被稱為u，第二個消失點(垂直于第一個消失點并且位于道路平面上)由v表示，第三個(垂直于道路平面的方向)是w，使用前兩個消失點u，v和主點c，可以計算焦距f，第三個消失點w，道路平面歸一化向量n，以及主要路面ρ，然而道路平面只能按比例計算(因無法僅根據消失點找回到路面的距離)，因此添加任意值δ＝1作為等式(6)的常數項，

ρ＝[n^T,δ]^T(6)

已知道路平面ρ，在路面上對p＝[p_x,p_y]^T進行投影，可計算其3D坐標P＝[P_x,P_y,P_z]^T：

可直接用3D坐標P測量道路平面上的距離，點P₁和P₂之間的距離‖P₁-P₂‖，并非直接以米(或其他距離單位)表示，因此需要引入另一個校準參數——場景比例λ，將距離‖P₁-P₂‖從路面上的偽單位通過縮放到λ‖P₁-P₂‖轉換成以米為單位，在圖像中心的主點和零像素偏移的假設下，校準方法必須與場景比例λ一起計算兩個消失點(u和v)。