專利名稱：一種基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動車輛三維運動軌跡的測定方法，具體來說，涉及一種基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法。
背景技術(shù)：
交通系統(tǒng)在車輛管理方面需要對車輛速度進(jìn)行監(jiān)測。傳統(tǒng)測量車速的方法有第一種方法是配合兩個地感線圈進(jìn)行測量；第二種方法是應(yīng)用多普勒效應(yīng)進(jìn)行雷達(dá)測量；第三種方法是基于視頻圖像對車速測量。第一種方法受到線圈必須固定的限制，第二種方法的缺點是由于雷達(dá)本身的不足導(dǎo)致車速可能與車輛不匹配。基于視頻圖像的車速測量方法一般可以分為單目視頻圖像測量和雙目視頻圖像測量，其中基于雙目視頻圖像的測量方法受到攝影攝像設(shè)備布設(shè)位置要求較高的限制，同時需要在測速位置布設(shè)一定數(shù)量的空間三維控制點，實際很少采用?；趩文恳曨l圖像的車速測量根據(jù)不同時刻車輛在圖像上的位置變化、利用數(shù)字圖像處理方法、由車輛移動的像素值的變化轉(zhuǎn)化為空間位置的變化，該方法受圖像成像的精度限制，該方法測速的精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法，該測定方法利用固定攝影攝像設(shè)備，基于移動車輛上的車身控制點，對移動車輛進(jìn)行近景攝影測量，能夠方便實現(xiàn)車輛在行駛過程中車速和姿態(tài)的準(zhǔn)確測定。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用一種基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法，該測定方法包括以下步驟10.建立車身控制點數(shù)據(jù)庫101.選擇車身控制點對每種型號的車輛，在車身外表面選擇n個車身特征點，作為車身控制點，n個車身特征點不處于同一平面內(nèi)，其中，n為整數(shù)，且n≥6，102.建立車身三維坐標(biāo)系車身三維坐標(biāo)系以一個車身控制點為原點，以車輛前進(jìn)方向為Z軸，垂直車輛前進(jìn)方向的左側(cè)為X軸，垂直車輛前進(jìn)方向的指向天頂方向為Y軸，X、Y、Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系；103.測量車身控制點的三維坐標(biāo)用幾何測量的方法，測量每個車身控制點的三維坐標(biāo)(XpYpZi),其中，I≤i ^ n ；104.建立車身控制點數(shù)據(jù)庫對每種型號的車輛分別按照步驟101-103進(jìn)行測量，然后將測量結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫，構(gòu)成車身控制點數(shù)據(jù)庫；20.獲得移動車輛的車身控制點的三維坐標(biāo)201.建立圖像空間坐標(biāo)系圖像空間坐標(biāo)系以固定攝影設(shè)備物鏡中心S點為原點，攝影主光軸的反方向為Z軸，平行于圖像平面水平方向為X軸的右手坐標(biāo)系；202.利用固定攝影攝像設(shè)備，連續(xù)拍攝移動車輛的視頻或像片；
203.在步驟202拍攝的像片中提取&時刻的像片P1和t2時刻的像片P2，根據(jù)該移動車輛型號從步驟104建立的車身控制點數(shù)據(jù)庫中讀取該移動車輛的車身控制點的三維坐標(biāo)(XiJpZi)，其中，不等于t2,1≤i≤n ;30.測定不同時刻的移動車輛的車身三維坐標(biāo)系與圖像空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系利用移動車輛在A時刻和t2時刻的車身控制點，測定固定攝影設(shè)備物鏡中心S在h時刻和t2時刻車身坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，以及A時刻和t2時刻的車身三維坐標(biāo)系與圖像空間坐標(biāo)系之間的姿態(tài)角，利用姿態(tài)角構(gòu)成旋轉(zhuǎn)矩陣；40.測定移動車輛的三維運動軌跡和姿態(tài)變化401.測定移動車輛的三維運動軌跡t2時刻的車身三維坐標(biāo)系的原點相對于&時刻的車身三維坐標(biāo)系中坐標(biāo)，就是移動車輛的三維運動軌跡，即
權(quán)利要求
1.一種基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法，其特征在于，該測定方法包括以下步驟 ·10.建立車身控制點數(shù)據(jù)庫 ·101.選擇車身控制點對每種型號的車輛，在車身外表面選擇n個車身特征點，作為車身控制點，n個車身特征點不處于同一平面內(nèi)，其中，n為整數(shù)，且n彡6， ·102.建立車身三維坐標(biāo)系車身三維坐標(biāo)系以一個車身控制點為原點，以車輛前進(jìn)方向為Z軸，垂直車輛前進(jìn)方向的左側(cè)為X軸，垂直車輛前進(jìn)方向的指向天頂方向為Y軸，X、Y、Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系； ·103.測量車身控制點的三維坐標(biāo)用幾何測量的方法，測量每個車身控制點的三維坐標(biāo)(XiJpZi)，其中，I ≤ i ≤ n ； ·104.建立車身控制點數(shù)據(jù)庫對每種型號的車輛分別按照步驟101-103進(jìn)行測量，然后將測量結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫，構(gòu)成車身控制點數(shù)據(jù)庫； ·20.獲得移動車輛的車身控制點的三維坐標(biāo) ·201.建立圖像空間坐標(biāo)系圖像空間坐標(biāo)系以固定攝影設(shè)備物鏡中心S點為原點,攝影主光軸的反方向為Z軸，平行于圖像平面水平方向為X軸的右手坐標(biāo)系； ·202.利用固定攝影攝像設(shè)備，連續(xù)拍攝移動車輛的視頻或像片； ·203.在步驟202拍攝的像片中提取h時刻的像片P1和t2時刻的像片P2，根據(jù)該移動車輛型號從步驟104建立的車身控制點數(shù)據(jù)庫中讀取該移動車輛的車身控制點的三維坐標(biāo)(XiJpZi)，其中，不等于t2,1≤i≤n ; ·30.測定不同時刻的移動車輛的車身三維坐標(biāo)系與圖像空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系利用移動車輛在h時刻和t2時刻的車身控制點，測定固定攝影設(shè)備物鏡中心S在h時刻和t2時刻車身坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，以及h時刻和t2時刻的車身三維坐標(biāo)系與圖像空間坐標(biāo)系之間的姿態(tài)角，利用姿態(tài)角構(gòu)成旋轉(zhuǎn)矩陣； ·40.測定移動車輛的三維運動軌跡和姿態(tài)變化 ·401.測定移動車輛的三維運動軌跡t2時刻的車身三維坐標(biāo)系的原點相對于^時刻的車身三維坐標(biāo)系中坐標(biāo)，就是移動車輛的三維運動軌跡，即
2.按照權(quán)利要求I所述的基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法，其特征在于，所述的步驟30包括以下步驟 -301.獲取移動車輛的車身控制點在圖像空間坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(Xpyi)； -302.利用式(4)測得三維直接線性變換參數(shù)和像片的畸變系數(shù)Ic1；
3.按照權(quán)利要求2所述的基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法，其特征在于，步驟30先測定h時刻的移動車輛的車身三維坐標(biāo)系與圖像空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系測定h時刻固定攝影設(shè)備物鏡中心S在h時刻的車身三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)為XS1、YS1、Zsi，再測定圖像空間坐標(biāo)系與&時刻的車身三維坐標(biāo)系的姿態(tài)角為奶COp K1，姿態(tài)角外WpK1構(gòu)成旋轉(zhuǎn)矩陣為R1 ； 然后測定t2時刻的移動車輛的車身三維坐標(biāo)系與圖像空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系測定t2時刻固定攝影設(shè)備物鏡中心S在t2時刻的車身三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)為XS2、YS2、ZS2，然后測定圖像空間坐標(biāo)系與t2時刻的車身三維坐標(biāo)系的姿態(tài)角為爐2、w2、K 2，姿態(tài)角(Pr w2、K 2構(gòu)成旋轉(zhuǎn)矩陣為R2。
4.按照權(quán)利要求I所述的基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法，其特征在于，步驟102中，車身三維坐標(biāo)系的原點位于車身前部中間位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于車身控制點的移動車輛三維運動軌跡的測定方法，該測定方法包括以下步驟10.建立車身控制點數(shù)據(jù)庫；20．獲得移動車輛的車身控制點的三維坐標(biāo)；30.測定不同時刻的移動車輛的車身三維坐標(biāo)系與圖像空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；40.測定移動車輛的三維運動軌跡和姿態(tài)變化。該測定方法利用固定攝影攝像設(shè)備，基于移動車輛上的車身控制點，對移動車輛進(jìn)行近景攝影測量，能夠方便實現(xiàn)車輛在行駛過程中車速和姿態(tài)的準(zhǔn)確測定。
文檔編號G01C11/08GK102721409SQ201210171860
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者占小康, 沙月進(jìn), 翁永玲 申請人:東南大學(xué)