[發(fā)明專利]一種基于單目視覺的車輛長度測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010096182.2
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111272139B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高飛;劉浩然;盧書芳;陸佳煒;程振波;肖剛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G06T7/80
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發(fā)明提出了一種基于單目視覺的車輛長度測量方法，基于深度學(xué)習(xí)輕量級網(wǎng)絡(luò)，采用成本較低的單目攝像頭，先通過相機內(nèi)參標(biāo)定與車道線平面的單應(yīng)性矩陣標(biāo)定，并錄制在車道線上的車輛行駛視頻進行車輛長度計算，同時根據(jù)是否偏離行駛設(shè)計兩種不同算法進行車輛長度計算。本方法實現(xiàn)了基于行駛道路路邊相機對車輛的長度的精確測量，可以極大降低人力資源成本、增加車輛違法改裝的檢查力度、減少交通負荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高通行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深度學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于單目視覺的車輛長度測量方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們生活水平的提高，我國汽車的年擁有量也不斷的增加，以此同時由于道路運輸車輛和不規(guī)范運營引發(fā)的道路交通事故率也有擴大的趨勢。部分運營者對車型進行私自的改裝，以求增加車輛的運載能力，造成汽車的超限、超載，此為引發(fā)重大交通事故的主要誘因。因此，如何有效、高精度且低成本地實現(xiàn)車輛長度的計算是當(dāng)前交通領(lǐng)域面臨的難題。

車輛長度是交通車輛信息中重要的參數(shù)，一般都采用檢測站激光或光幕法進行慢速測車長，然而采用這種方式設(shè)備造價較高，且當(dāng)車輛之間距離很近時，會帶來較大檢測誤差甚至導(dǎo)致檢測失敗。視頻技術(shù)作為一種低成本的檢測技術(shù)，目前被廣泛研究，但其檢測精度仍不理想。而車輛長度是作為車型分類的重要指標(biāo)，其有效且低成本的計算方法目前仍較欠缺。

當(dāng)前與本發(fā)明相關(guān)的車輛長度方法有：發(fā)明專利(公開號：CN110307791A，名稱：基于三維車輛邊界框的車輛長度及速度計算方法)公開了一種基于三維車輛邊界框的車輛長度及速度計算方法，但該發(fā)明專利使用的攝像頭為道路中放置于龍門架中的高處攝像頭，使用的Mask R-CNN形成車輛掩膜時間較長，難以進行實施測長。袁涵(基于計算機視覺的車輛外廓尺寸測量系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D]；安徽：安徽大學(xué)，2014，)使用雙目相機測量貨車長寬高，這樣的方法可以大大減少檢測站中測量器件的成本，但是由于相機畸變引起的測量誤差與算法復(fù)雜導(dǎo)致測量時間較長，該方法實現(xiàn)并不理想。梁春疆(基于機器視覺原理的車輛外廓尺寸在線測量系統(tǒng)[D].天津：天津大學(xué)，2015)使用激光雷達和雙目攝像頭測量貨車長寬高，該方法可以實現(xiàn)比雙目測量更高的準(zhǔn)確度，但成本太高，激光雷達本身就可以測量車輛長寬高，增加雙目相機顯得更多此一舉。朱菲婷(基于激光點云3D檢測的車輛外廓尺寸測量研究[J].機械化工學(xué)報，2019，371(03):170-171)使用激光雷達不僅可測得車輛長寬高同時使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)轉(zhuǎn)換為3D檢測效果，但該方法成本高，檢測速度慢，只適用于車檢站的貨車車輛外廓檢測，并不適用普通道路交通中行駛車輛的檢測。

綜上所述，對于車輛長度檢測的方案中，主要問題在于：1)檢測設(shè)備多為激光雷達，設(shè)備成本高；2)使用雙目攝像頭進行檢測精度難以符合要求且計算時間長；3)使用深度學(xué)習(xí)中的不同網(wǎng)絡(luò)模型與檢測時長直接相關(guān)，需要選擇輕量級網(wǎng)絡(luò)。考慮到這些不足，本方法基于深度學(xué)習(xí)輕量級網(wǎng)絡(luò)，采用成本較低的單目攝像頭，使用車道線標(biāo)定及相應(yīng)算法進行車輛長度檢測。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)上檢測精度低、檢測速度慢的不足，本發(fā)明提供了一種基于單目視覺的車輛長度測量方法，用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN特征進行車輛目標(biāo)檢測，并結(jié)合基于單應(yīng)性矩陣的相機標(biāo)定的像素對應(yīng)物理距離相等的特征對車輛長度改進算法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明，采用的技術(shù)方案如下：

一種基于單目視覺的車輛長度測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：使用張正友標(biāo)定法進行相機標(biāo)定，得到相機光心對應(yīng)于圖像中的橫坐標(biāo)x_g；

步驟2：根據(jù)實際場地大小定制一張正方形黑白格組成的標(biāo)定板，將標(biāo)定板垂直于地面車道線處拍取一張圖片，計算該圖片對應(yīng)的相機圖像坐標(biāo)到車道線平面坐標(biāo)的單應(yīng)性矩陣H，公式(1)表示圖像坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的對應(yīng)關(guān)系，則相機光心橫坐標(biāo)對應(yīng)的物理橫坐標(biāo)為x_wg，同時通過Hough直線檢測算法檢測得到車道線并標(biāo)記為L；