彎道半徑測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種彎道半徑測量方法和系統(tǒng)，利用拍攝裝置對放置有標定物的彎道進行拍照得到彎道圖片并計算拍攝裝置的外參矩陣，根據(jù)接收的定點指令獲取彎道照片中位于彎道側(cè)邊的第一定點和第二定點及對應(yīng)的圖片坐標，以及位于彎道拐彎處的第三定點及對應(yīng)的圖片坐標。根據(jù)第一定點、第二定點和第三定點的圖片坐標，以及預設(shè)的內(nèi)參矩陣和對應(yīng)的外參矩陣計算第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標，進而計算得到彎道半徑。通過對拍攝裝置拍攝的彎道圖片進行處理，根據(jù)圖片坐標計算實際坐標進而得到彎道半徑，無需現(xiàn)場輔以人眼觀察進行測量，提高了測量準確度，且操作更加方便。
【專利說明】彎道半徑測量方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種彎道半徑測量方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著機動車輛和非機動車輛不斷增加，在給人們帶來便利的同時，也給道路交通 安全帶來巨大的隱患。在一場交通事故中，交警需要對事故現(xiàn)場進行快速勘測，如測量事故 現(xiàn)場的彎道半徑，以防止重大交通堵塞和次生事故。
[0003] 傳統(tǒng)的彎道半徑測量方法主要是以人工借以皮尺測量，輔助以人眼觀察和估計， 進行彎道半徑測量。傳統(tǒng)的彎道半徑測量方法容易造成漏測、誤測、測量過程繁瑣且計算復 雜，存在測量準確度低的缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種可提高測量準確度的彎道半徑測量方法 和系統(tǒng)。
[0005] -種彎道半徑測量方法，包括以下步驟：
[0006] 利用拍攝裝置對放置有標定物的彎道進行拍照，得到彎道圖片；
[0007] 獲取所述標定物的實際角點坐標，并根據(jù)所述實際角點坐標、彎道圖片以及預設(shè) 的內(nèi)參矩陣，計算所述拍攝裝置的外參矩陣；
[0008] 接收定點指令，并根據(jù)所述定點指令獲取所述彎道照片中位于彎道側(cè)邊的第一定 點和第二定點及對應(yīng)的圖片坐標，以及位于彎道拐彎處的第三定點及對應(yīng)的圖片坐標；
[0009] 根據(jù)所述第一定點、第二定點和第三定點的圖片坐標、外參矩陣和內(nèi)參矩陣，計算 所述第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標；
[0010] 根據(jù)所述第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標計算得到彎道的半徑并輸 出。
[0011] 一種彎道半徑測量系統(tǒng)，包括：
[0012] 彎道拍攝模塊，用于利用拍攝裝置對放置有標定物的彎道進行拍照，得到彎道圖 片；
[0013] 外參計算模塊，用于獲取所述標定物的實際角點坐標，并根據(jù)所述實際角點坐標、 彎道圖片以及預設(shè)的內(nèi)參矩陣，計算所述拍攝裝置的外參矩陣；
[0014] 圖片處理模塊，用于接收定點指令，并根據(jù)所述定點指令獲取所述彎道照片中位 于彎道側(cè)邊的第一定點和第二定點及對應(yīng)的圖片坐標，以及位于彎道拐彎處的第三定點及 對應(yīng)的圖片坐標；
[0015] 坐標計算模塊，用于根據(jù)所述第一定點、第二定點和第三定點的圖片坐標、外參矩 陣和內(nèi)參矩陣，計算所述第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標；
[0016] 半徑計算模塊，用于根據(jù)所述第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標計算得 到彎道的半徑并輸出。
[0017] 上述彎道半徑測量方法和系統(tǒng)，利用拍攝裝置對放置有標定物的彎道進行拍照得 到彎道圖片并計算拍攝裝置的外參矩陣，根據(jù)接收的定點指令獲取彎道照片中位于彎道側(cè) 邊的第一定點和第二定點及對應(yīng)的圖片坐標，以及位于彎道拐彎處的第三定點及對應(yīng)的圖 片坐標。根據(jù)第一定點、第二定點和第三定點的圖片坐標，以及預設(shè)的內(nèi)參矩陣和對應(yīng)的外 參矩陣計算第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標，進而計算得到彎道半徑。通過對拍 攝裝置拍攝的彎道圖片進行處理，根據(jù)圖片坐標計算實際坐標進而得到彎道半徑，無需現(xiàn) 場輔以人眼觀察進行測量，與傳統(tǒng)的彎道半徑測量方法相比，提高了測量準確度，且操作更 加方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為一實施例中彎道半徑測量方法的流程圖；
[0019] 圖2為一實施例中彎道圖片中第一定點、第二定點和第三定點的示意圖；
[0020] 圖3為一實施例中根據(jù)第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標計算得到彎道 的半徑的原理圖；
[0021] 圖4為一實施例中彎道半徑測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0022] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0023] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。
[0024] 一種彎道半徑測量方法，如圖1所示，包括以下步驟：
[0025] 步驟SllO :利用拍攝裝置對放置有標定物的彎道進行拍照，得到彎道圖片。
[0026] 拍攝裝置具體可以是具有拍照功能的手機或平板電腦等便攜式設(shè)備上的相機，本 實施例中拍攝裝置采用便攜式設(shè)備上的CCD(Charge_coupledDevice,電荷稱合元件）攝 像機進行拍照。標定物即是起標定作用的物體，本實施例中標定物采用棋盤標定物，即黑白 相間的正方形塊，能夠便于較快且精確的搜索到角點。將標定物放置在需要測量半徑的彎 道附近，使用便攜式設(shè)備上的C⑶攝像機獲取帶有彎道和標定物的圖像，即彎道圖片。
[0027] 步驟S120 :獲取標定物的實際角點坐標，并根據(jù)實際角點坐標、彎道圖片以及預 設(shè)的內(nèi)參矩陣，計算拍攝裝置的外參矩陣。
[0028] 角點指標定物各邊的交點，內(nèi)參矩陣為拍攝裝置的特征參數(shù)，表征物體實際尺寸 與在圖片中的尺寸的比例關(guān)系。如果不對拍攝裝置進行變焦，則其內(nèi)參矩陣不會改變。外 參矩陣是描述拍攝位置與標定物位置之間相對關(guān)系的矩陣，表征圖像與空間的關(guān)系矩陣， 因此每次變換角度拍攝圖片后得到的外參矩陣都不相同。在其中一個實施例中，步驟S120 包括步驟22至步驟26。
[0029] 步驟22 :獲取標定物的實際角點坐標。
[0030] 由于標定物的位置固定，可直接得到標定物的實際角點坐標。
[0031] 步驟24 :提取彎道圖片中標定物的圖片角點坐標。
[0032] 對彎道圖片進行處理，獲取標定物的圖片角點坐標。具體地，步驟24包括步驟242 和步驟244。
[0033] 步驟242:對彎道圖片依次進行灰度化處理、膨脹處理和腐蝕處理。
[0034] 對彎道圖片進行灰度化處理，將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。對灰度化處理后的彎 道圖片進行膨脹處理和腐蝕處理，將圖像邊緣或者內(nèi)部的坑填掉，以及對圖像邊緣進行腐 蝕，去除邊緣的"毛刺"，使線條表面更加平滑，便于獲取角點坐標，提高坐標提取的準確度。
[0035] 步驟244:利用canny算子檢測彎道圖片中的邊緣輪廓，利用曲線擬合找到直線交 點，得到標定物的圖片角點坐標。
[0036] 利用canny算子對彎道圖片進行邊緣檢測，獲取彎道圖片中的邊緣輪廓。利用曲 線擬合方法獲取各邊緣輪廓中的直線交點，得到的直線交點的坐標即標定物的圖片角點坐 標。
[0037] 步驟26 :根據(jù)標定物的實際角點坐標、圖片角點坐標和內(nèi)參矩陣，計算得到外參 矩陣。
[0038] 在其中一個實施例中，步驟26包括步驟262和步驟264。
[0039] 步驟262 :根據(jù)標定物的實際角點坐標和圖片角點坐標計算得到P矩陣。具體為

【權(quán)利要求】
1. 一種彎道半徑測量方法，其特征在于，包括以下步驟： 利用拍攝裝置對放置有標定物的彎道進行拍照，得到彎道圖片； 獲取所述標定物的實際角點坐標，并根據(jù)所述實際角點坐標、彎道圖片以及預設(shè)的內(nèi) 參矩陣，計算所述拍攝裝置的外參矩陣； 接收定點指令，并根據(jù)所述定點指令獲取所述彎道照片中位于彎道側(cè)邊的第一定點和 第二定點及對應(yīng)的圖片坐標，以及位于彎道拐彎處的第三定點及對應(yīng)的圖片坐標； 根據(jù)所述第一定點、第二定點和第三定點的圖片坐標、外參矩陣和內(nèi)參矩陣，計算所述 第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標； 根據(jù)所述第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標計算得到彎道的半徑并輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎道半徑測量方法，其特征在于，所述獲取所述標定物的實 際角點坐標，并根據(jù)所述實際角點坐標、彎道圖片以及預設(shè)的內(nèi)參矩陣，計算所述拍攝裝置 的外參矩陣的步驟，包括以下步驟： 獲取所述標定物的實際角點坐標； 提取所述彎道圖片中標定物的圖片角點坐標； 根據(jù)所述標定物的實際角點坐標、圖片角點坐標和內(nèi)參矩陣，計算得到所述外參矩陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的彎道半徑測量方法，其特征在于，所述提取所述彎道圖片中 標定物的圖片角點坐標的步驟，包括以下步驟： 對所述彎道圖片依次進行灰度化處理、膨脹處理和腐蝕處理； 利用canny算子檢測所述彎道圖片中的邊緣輪廓，利用曲線擬合找到直線交點，得到 所述標定物的圖片角點坐標。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的彎道半徑測量方法，其特征在于，所述根據(jù)所述標定物的實 際角點坐標、圖片角點坐標和內(nèi)參矩陣，計算得到所述外參矩陣的步驟，包括以下步驟： 根據(jù)所述標定物的實際角點坐標和圖片角點坐標計算得到P矩陣，具體為
其中
矩陣，z。為伸縮因子，u，v為標定物的圖片角點坐標， xw，yw，Zw為標定物的實際角點坐標； 根據(jù)所述P矩陣和內(nèi)參矩陣計算得到所述外參矩陣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎道半徑測量方法，其特征在于，所述定點指令包括第一定 點指令和第二定點指令；所述接收定點指令，并根據(jù)所述定點指令獲取所述彎道照片中位 于彎道側(cè)邊的第一定點和第二定點及對應(yīng)的圖片坐標，以及位于彎道拐彎處的第三定點及 對應(yīng)的圖片坐標的步驟，包括以下步驟： 接收第一定點指令，并根據(jù)所述第一定點指令獲取所述彎道圖片中位于彎道側(cè)邊的第 一定點和第二定點及對應(yīng)的圖片坐標； 根據(jù)所述第一定點和第二定點及對應(yīng)的圖片坐標，繪制所述第一定點和第二定點之間 連線的中垂線并在所述彎道圖片上顯示； 接收第二定點指令，并根據(jù)所述第二定點指令獲取所述彎道圖片中位于彎道拐彎處的 第三頂點及對應(yīng)的圖片坐標。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎道半徑測量方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一定點、第 二定點和第三定點的圖片坐標、外參矩陣和內(nèi)參矩陣，計算所述第一定點、第二定點和第三 定點的實際坐標的步驟，具體為
其中
為內(nèi)參矩陣
為外參矩陣，fx為橫向歸一化焦距， fy為縱向歸一化焦距，（cx，cy)為光學中心坐標；r為旋轉(zhuǎn)矩陣，t為平移矩陣，表示圖片坐 標經(jīng)過外參矩陣的旋轉(zhuǎn)與平移，可以變成對應(yīng)的實際坐標；z。為伸縮因子，u，v為圖片坐標， xw，yw，zw為實際坐標。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎道半徑測量方法，其特征在于，所述利用拍攝裝置對放置 有標定物的彎道進行拍照，得到彎道圖片的步驟之前，還包括以下步驟： 利用標定物對拍攝裝置進行標定，得到所述拍攝裝置的內(nèi)參矩陣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的彎道半徑測量方法，其特征在于，所述利用標定物對拍攝裝 置進行標定，得到所述拍攝裝置的內(nèi)參矩陣的步驟，包括以下步驟： 利用所述拍攝裝置分別對標定物放置在多個不同預設(shè)位置的彎道進行拍照，得到標定 照片； 獲取所述標定照片中的標定物角點坐標； 根據(jù)所述標定照片中的標定物角點坐標計算所述標定照片中的標定物角點距離； 根據(jù)所述標定照片中的標定物角點距離以及預設(shè)的標定物實際尺寸計算得到所述拍 攝裝置的內(nèi)參矩陣。
9. 一種彎道半徑測量系統(tǒng)，其特征在于，包括： 彎道拍攝模塊，用于利用拍攝裝置對放置有標定物的彎道進行拍照，得到彎道圖片； 外參計算模塊，用于獲取所述標定物的實際角點坐標，并根據(jù)所述實際角點坐標、彎道 圖片以及預設(shè)的內(nèi)參矩陣，計算所述拍攝裝置的外參矩陣； 圖片處理模塊，用于接收定點指令，并根據(jù)所述定點指令獲取所述彎道照片中位于彎 道側(cè)邊的第一定點和第二定點及對應(yīng)的圖片坐標，以及位于彎道拐彎處的第三定點及對應(yīng) 的圖片坐標； 坐標計算模塊，用于根據(jù)所述第一定點、第二定點和第三定點的圖片坐標、外參矩陣和 內(nèi)參矩陣，計算所述第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標； 半徑計算模塊，用于根據(jù)所述第一定點、第二定點和第三定點的實際坐標計算得到彎 道的半徑并輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的彎道半徑測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括內(nèi)參標定模塊，所 述內(nèi)參標定模塊用于在所述彎道拍攝模塊利用拍攝裝置對放置有標定物的彎道進行拍照， 得到彎道圖片前，利用標定物對拍攝裝置進行標定，得到所述拍攝裝置的內(nèi)參矩陣。
【文檔編號】G01B11/255GK104457617SQ201410691331
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】張長隆, 李勇 申請人:湖南基石信息技術(shù)有限公司