[發明專利]基于標識虛線物理坐標的交通監控模型標定方法及系統

有效

• 申請號: 201710702384.5
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107481291B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 王偉;王崇曉;姚鎮宇;余志成
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06F30/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張弘

本發明提供了一種基于標識虛線物理坐標的交通監控模型標定方法及系統，包括以下步驟：1)通過VLH自標定算法確定道路監控攝像機的內參矩陣；2)利用步驟1)所確定的內參矩陣與交通視頻中標識虛線的坐標進行求解攝像機姿態參數；3)在步驟2)執行后得到交通攝像機的姿態參數，將姿態參數傳遞到交通監控模型中，利用交通監控模型對攝像機的姿態進行相應分析計算，得到正確的道路監控結果。該交通監控模型標定的速度較傳統的攝像機標定方法快，標定實時，魯棒性強，基于標識虛線物理的坐標獲取方便的特點，本發明能夠通過實際道路交通視頻進行交通監控設施的快速標定，并能夠實時準確的仿真模擬出交通視頻情況。

技術領域

本發明屬于信息技術的機器視覺技術領域，涉及一種基于標識虛線物理坐標的交通監控模型標定方法及系統。

背景技術

由于人們制造水平的提高，傳統相機和處理器的成本持續下降，基于視覺的傳感器越來越流行并且逐漸替代傳統的傳感器去收集交通數據。許多研究和商業公司都聲明能夠在交通視頻中提取諸如車速，車輛的容量和車輛的種類等信息。除了成本下降之外，由于基于機器視覺的方法安裝簡易和豐富的數據采集能力吸引大量相關人員進行這方面研究。

在實際的應用中，對攝像機的標定主要集中在通過常用的棋盤法進行標定，然而棋盤法對于交通攝像機來說標定過于復雜，并且實用的價值不高。因此針對該問題本發明提出基于標識虛線以及攝像機高度的交通攝像機自標定方法(VLH算法)。該發明能夠不借助棋盤等常用的輔助工具，利用交通道路上的國家規定的道路信息實現交通攝像機的自標定。

在交通領域中機器視覺的主要應用是通過交通監控攝像機去監控交通情況，跟蹤所要觀察的車輛信息。在現實實際應用中，通常是在攝像機內部添加額外硬件去測量交通監控攝像機的上下搖動角度與交通監控攝像機的左右擺動角度，在添加額外硬件后一方面因為硬件成本較高，占用空間較多，導致每個交通監控方法的造價高，維護麻煩。另一方面還需要考慮數據的傳輸是否出錯或者掉幀，需要額外的校驗，造成通過硬件測量角度的不方便。本發明為了克服上述采用硬件帶來的成本較高，空間占用率高以及測量不方便的缺點提出P4P方法進行攝像機姿態估計。

目前存在的交通監控方法采集到交通視頻后沒有合適的仿真方法去對道路方法進行較為實際的模擬攝像機所觀測到場景。而對交通視頻仿真能夠根據交通路口的交通情況勘查資料，運用計算機技術輔助分析模擬道路交通情況并采用動畫形式在屏幕上再現真實道路交通實況發生的全過程，這樣實際道路交通狀況可以實時的反應出來，又可以更加直觀、快速、準確地對交通流進行指導，減少交通擁堵。

P4P算法是基于四個控制點，此處控制點的定義為已知在視頻中圖像坐標系下的點與其在現實世界坐標系下的對應點的坐標。在知道四個控制點后，通過讀取交通監控攝像機的內參矩陣然后利用公式(1)去求取交通監控攝像機的旋轉角度與平移向量。

其中fx、fy、u₀、v₀等4個參數只與攝像機內部結構有關，因此稱為攝像機內部參數。u、v是圖像坐標系下的控制點坐標。Z_c是控制點在世界坐標系下的Z軸坐標。R矩陣與T矩陣分別表示為旋轉矩陣與平移矩陣。

發明內容

本發明的目標在于克服現有技術的不足之處，提出一種基于標識虛線物理坐標的交通監控模型標定方法及系統。其目的在于利用交通監控所錄制的視頻對監控所用的攝像機進行自標定以及姿態估計并通過交通監控模型方法進行仿真模擬。利用本發明能夠快速準確的求解出交通監控攝像機的自標定后的內參矩陣以及姿態參數并做出相應的仿真。通過對交通路口進行科學的交通流管理和控制，不僅能夠大幅地提高城市道路的運行效率，使得單位時間平均道路通行流量保持在較高水平；同時能減少新增、改造交通設施的數量，完善交通方法，使得城市空間利用率得到提升。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于標識虛線物理坐標的交通監控模型標定方法，包括以下步驟：