CN101546437A - 一种道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路交通标志标线的设置合理性研究，特别涉及一种道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法。它包括以下步骤：首先，利用摄像机模拟驾驶员的视野，摄制实际道路的场景视频，作为原始视频；其次，获取摄像机的路径跟踪参数；然后，利用Maya软件的添加摄像机功能将绘制好的标志标线添加到原始视频上，经过视频合成和渲染过程后，即可得到具有虚拟标志标线的真实场景视频，作为模拟场景；最后，将上述模拟视频输入模拟驾驶系统，与驾驶模拟器配合，即可进行基于道路真实场景视频的虚拟标志标线的模拟试验。

Description

一种道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法

技术领域

本发明涉及道路交通标志标线的设置合理性研究，特别涉及一种道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法。

技术背景

道路交通标志标线在道路交通系统中发挥着非常重要的作用。据统计，交通标志标线的投入还不到道路建设总造价的2％，但它所起到的作用是无法替代的。国外的相关研究也表明标志标线与事故的相关率高达72％，合理设置标志标线运输效率可以提高30％。在不改变现有道路线形，不进行大规模的土木工程改造的前提下，通过完善公路交通标志标线，给驾驶人员提供必要的交通安全信息，是减少交通事故发生的有效途径之一。

交通标志标线的颜色、尺寸、类型、安装位置等因素对驾驶员的安全行车有重要影响，因此，合理的设置交通标志标线可以提高道路的安全性能。现阶段交通标志标线的安装评判一般采用两种方法，第一是在实际道路上进行交通标志标线的试验，另一种是在试验室进行完全虚拟环境下的交通标志标线试验。第一种方法采用在实际道路上安装交通标志，铺设交通标线，由于道路和交通标志标线都是实际使用的，因此这种方法可以真实反应道路的实际情况，可信度高。但在试验时需要多次、重复的安装标志标线，这导致试验工作量大，成本高。试验时需要通过驾驶员驾驶车辆在试验道路上行驶来评判各种交通标志标线的合理性，试验成本高，工作量大，并且受天气等客观因素的影响，试验环境条件的不断变化，使得主观评价的一致性难以实现。完全虚拟环境下交通标线的试验方法，首先采用三维制作软件设计制作出三维立体仿真道路，以及道路周边场景和交通标志标线，然后将交通标志标线添加、安装到虚拟道路上，输入模拟驾驶系统，由驾驶员在驾驶模拟器上对所添加的标线进行测试，其成本低，工作量相对较小，可重复性高。由于试验场景是虚拟的道路场景，因此试验缺乏真实感，与实际应用道路联系不紧密，试验效果的评价与实际道路使用的差距过大，影响了评价的可信度。

发明内容

本发明的目的在于提供特别涉及一种道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法，基于道路真实场景视频，它既能反映真实道路环境，又能对道路环境进行重复性试验。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的。

一种道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法，基于道路真实场景视频，其特征在于，包括以下步骤：

首先，将摄像机放置在摄像车的驾驶位置，模拟驾驶员的视野，匀速摄制实际道路的场景视频，作为原始视频；

其次，将原始视频输入计算机，利用Adobe Premiere Pro软件将原始视频转换为TIF格式的图片，并输入Boujou软件中进行摄像机路径跟踪，获取摄相机的路径跟踪参数，并将上述参数以Maya软件格式输出，保存输出文件；

然后，采用Maya软件绘制试验中所需要的各种标志标线；并在Maya软件中打开Boujou软件的输出文件，利用Maya软件的添加摄像机功能将绘制好的标志标线添加到原始视频上，经过视频合成和渲染过程后，即可得到具有虚拟标志标线的真实场景视频，作为模拟视频；

最后，将上述模拟视频输入模拟驾驶系统，与驾驶模拟器配合，即可进行基于道路真实场景视频的虚拟标志标线的模拟试验。

本发明的道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法，所利用的道路真实场景是从实际道路环境中选取并处理过的，无需计算机系统根据像素信息重新创建画面，因此，实现过程简单、效率高且具有较强的现实感，场景中交通环境较虚拟仿真场景更逼真，同时场景可以随意选择、加工，并可创造出多种路段、多种交通环境的场景，具有高度的可扩展性。

本发明利用摄像机跟踪软件Boujou对所拍摄的原始视频进行摄像机路径跟踪，记录其路径跟踪参数。在参考上述参数的基础上，将Maya软件制作试验中所需要的各种标志标线与原始视频进行视频合成，消除了原始视频抖动带来的虚拟标志标线的跳动问题，能够使虚拟交通标志标线与真实场景视频紧密匹配。

本发明的模拟试验平台的建立，不但解决了在真实道路环境下铺设标线成本高、劳动量大、缺乏试验灵活性的缺点，而且还能弥补在室内静态测试下不能反映真实道路环境的不足。

具体实施方式

本发明的道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法，基于道路真实场景视频，具体包括以下步骤：

首先，将摄像机放置在摄像车的驾驶位置，模拟驾驶员的视野，匀速摄制实际道路的场景视频，作为原始视频。具体为：在驾驶位置的右边布置三脚架，然后将摄像机安装在三脚架上，使得摄像机刚好在车内后视镜下方10厘米左右位置。选用数码摄像机对试验道路拍摄一段视频录像，录像拍摄时车辆尽量匀速行驶在车道的中央，录制时标注出摄像机视点的视高。同时，拍摄视点要求与驾驶员的实际视点尽量重合，这样即符合一般驾驶员的实际视角，且有利于道路真实场景的拍摄。

其次，将原始视频输入计算机，利用Adobe Premiere Pro软件将原始视频转换为TIF格式的图片，并输入Boujou软件中进行摄像机路径跟踪，获取摄像机的路径跟踪参数，并将上述参数以Maya软件格式输出，保存输出文件。具体为：拍摄好原始视频通过USB2.0连接传输到计算机中，利用AdobePremiere Pro软件对所采集的原始视频进行转换，将原始视频文件转换成TIF格式的图片。将Adobe Premiere Pro转换得到的TIF格式的图片，在摄像机跟踪软件Boujou中打开，对其进行摄像机路径跟踪，计算出摄像机的运动(位置、旋转和焦距)和许多特征点的空间参考位置等路径跟踪参数，并将这些参数以Maya的格式输出，保存输出文件，用以解决虚拟标志标线添加时带来的抖动问题。

然后，采用Maya软件绘制试验中所需要的各种标志标线；并在Maya软件中打开Boujou软件的输出文件，利用Maya软件的添加摄像机功能将绘制好的标志标线添加到原始视频上，经过视频合成和渲染过程后，即可得到具有虚拟标志标线的真实场景视频，作为模拟视频。具体为：采用Maya三维绘图软件绘制试验中所需要的各种标志标线，如限速标志，转弯标志，路面减速标线等。完成标志标线的绘制工作后，在Maya软件中打开Boujou软件的输出文件，以便接下来利用Maya软件的添加摄像机功能将绘制好的标志标线添加到原始视频上。根据试验的不同需求，可以将标志标线设置在不同的位置上，起到对比试验的效果。标志标线添加完成以后，进行视频合成，再经过渲染过程后，即可得到具有虚拟标志标线的真实场景视频，作为模拟视频，存储到计算机中。

最后，将上述模拟视频输入模拟驾驶系统，与驾驶模拟器配合，即可进行基于道路真实场景视频的虚拟标志标线的模拟试验。驾驶模拟器由方向盘，加速踏板，制动踏板，换挡手柄组成，并通过USB接口与计算机相连。计算机加载模拟驾驶系统，并输入模拟视频文件。启动模拟驾驶系统后，驾驶员操作加速踏板，制动踏板来模拟车辆的加减速，通过转动方向盘使得视频图像发生偏转来模拟车辆的转弯，通过操作换挡手柄来模拟车辆的实际换挡过程，与正常操作车辆环境基本一致，保证了试验的逼真度。

驾驶员完成某路段的试验之后对驾驶员进行试验情况调查，重点是调查所添加交通标志标线对驾驶员模拟驾驶车辆的影响情况，记录不同标志标线、不同安装位置对驾驶员的影响作用，通过对整个路段进行试验得到该路段的交通标志标线的最佳设置方案。

Claims (1)

1、一种道路交通虚拟标志标线的模拟试验平台的建立方法，基于道路真实场景视频，其特征在于，包括以下步骤：

首先，将摄像机放置在摄像车的驾驶位置，模拟驾驶员的视野，匀速摄制实际道路的场景视频，作为原始视频；

其次，将原始视频输入计算机，利用Adobe Premiere Pro软件将原始视频转换为TIF格式的图片，并输入Boujou软件中进行摄像机路径跟踪，获取摄像机的路径跟踪参数，并将上述参数以Maya软件格式输出，保存输出文件；

然后，采用Maya软件绘制试验中所需要的各种标志标线；并在Maya软件中打开Boujou软件的输出文件，利用Maya软件的添加摄像机功能将绘制好的标志标线添加到原始视频上，经过视频合成和渲染过程后，即可得到具有虚拟标志标线的真实场景视频，作为模拟视频；

最后，将上述模拟视频输入模拟驾驶系统，与驾驶模拟器配合，即可进行基于道路真实场景视频的虚拟标志标线的模拟试验。