CN103366555A - 基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法及系统，该现场图生成方法包括如下步骤：利用航拍平台拍摄事故现场图像并生成正投影图；将实景图作为背景图像在显示模块进行显示，模板生成模块生成车辆图像和道路边缘图像；模板生成模块生成环境物体图像、散落物体图像、较浅的路面刮痕图像和制动痕迹图像；距离标注模块对交通元素之间的距离进行测量并在显示模块上进行标注；在显示模块上对标准现场图需要的其他信息进行标注；从显示模块上删除背景图像，附属区域生成模板在显示模板上生成并显示附属区域。本发明的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法不需要手工绘制，能够利用航拍图像快速准确地生成标准的交通事故现场图。

Description

基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法及系统

技术领域

本发明涉及交通事故现场勘测技术领域，具体涉及一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法及系统。

背景技术

事故现场勘测和现场图的绘制是道路交通事故处理的第一环节。主要任务包括现场多种要素的测量和等比例绘制、拍摄现场照片等。在对交通事故现场的拍摄中，通常采用相机进行拍摄，拍摄出的每一张照片只能反映一个方向上的事故情况，要还原事故现场需要利用现场测量结果在坐标纸上进行手工绘制示意图，而目前事故现场测量主要依靠人工进行，因此手工绘制示意图存在以下几方面局限：（1）效率极低，测量绘制时间长，不利于交通事故现场的快速恢复；（2）人工测量精度较低，且手工绘制标准不一，较难把握车、路、痕迹的比例；（3）一些关键参数容易遗漏，且无法弥补；（4）无法对事故场景进行二次验证。在对某些有争议事故中如果对部分测量尺寸产生疑义或测量尺寸间发生矛盾时，无法进行二次验证。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法及系统，本发明能够利用航拍图像快速准确地生成标准的交通事故现场图。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，包括如下步骤：

S1：利用航拍平台拍摄事故现场图像并生成实景的正投影图；

S2：将所述正投影图传输给现场图生成装置，所述正投影图作为背景图像在所述现场图生成装置的显示模块进行显示，所述现场图生成装置的模板生成模块根据背景图像的车辆和道路边缘生成车辆图像和道路边缘图像并在显示模块中所述车辆与道路边缘对应的位置进行显示；

S3：模板生成模块根据背景图像的环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹生成环境物体图像、散落物体图像、较浅的路面刮痕图像和制动痕迹图像并在显示模块中所述环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹对应的位置进行显示；

S4：距离标注模块对交通元素之间的距离进行测量并在显示模块上进行标注；

S5：在显示模块上对标准现场图需要的其他信息进行标注；

S6：从显示模块上删除背景图像，附属区域生成模板在所述显示模板上生成并显示附属区域。

本发明的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法不需要手工绘制，能够利用航拍图像快速准确地生成标准的交通事故现场图。

在本发明的一种优选实施方式中，所述利用航拍平台拍摄事故现场图像并生成正投影图的方法包括如下步骤：

S21：构造航拍平台；

S22：拍摄事故现场俯视图像；

S23:对所述俯视图像进行几何校正；

S24：对所述俯视图像进行齐次坐标变换，将所述俯视图像的坐标系变换至正投影坐标系。

本发明的利用航拍图像生成正投影现场图的方法能够利用航拍的图像通过几何校正，齐次坐标变换得到真实细致的事故现场二维图像，再经过图像测量、标注生成翔实的交通事故现场图，高效准确地还原事故现场画面。与现有技术相比，本发明的测量绘制时间短、效率极高，利于交通事故现场的快速恢复；本发明能够精确标注对车、路、痕迹的位置，关键参数保存完整，测量精度高，能避免人为因素造成的测量误差且所得现场图不能被主观随意修改；另外，本发明能够存储事故现场的图像，在需要的时候进行调用，能够对事故场景进行二次验证。

在本发明的另一种优选实施方式中，所述几何校正的步骤为：

S31：利用二维标定板对相机进行标定，构造图像映射方程，得到相机的内部参数和外部参数，所述内部参数包括畸变系数；

S32：将畸变系数的数值调节为0，保持其它参数不变，得到新的相机的内部参数矩阵；

S33：利用相机旧的内部参数代入图像映射方程，求解出失真图像像素坐标对应的成像平面坐标，再利用所述新的相机内部参数代入图像映射方程，将成像平面坐标面带入新的图像映射方程，得到校正后的图像像素坐标，再通过灰度插值实现颜色还原。

在本发明的一种优选实施方式中，所述利用二维标定板对相机进行标定，构造图像映射方程，得到相机的内部参数和外部参数的步骤为：

S41：制备二维标定板，所述二维标定板上具有至少9个与背景对比度高、半径及行列间距固定的具有一定面积的图案；

S42：利用待标定相机拍摄不同角度的含有所述标定板的图像；

S43：利用图像识别算法对拍摄图像中的图案进行搜索和定位并提取质心坐标；

S44：利用标定板上图案的二维实际坐标与提取的所述质心坐标建立映射方程，求其最优解，得到相机内部参数和外部参数，所述映射方程为：

P_c＝RP_w+Τ；

${(u,v)}^T=\frac{f}{z_c}{(x_c,y_c)}^T;$

${(u^{\′},v^{\′})}^T=\frac{2}{1+\sqrt{1-4k(u^2+v^2)}}{(u,v)}^T;$

${(r,c)}^T={(\frac{v^{\′}}{S_y}+C_y,\frac{u^{\′}}{S_x}+C_x)}^T;$

其中，R为旋转矩阵，Τ为平移矩阵，所述R、Τ为相机的外部参数；P_w为世界坐标，用（x_w，y_w，z_w）表示世界坐标内的坐标点，P_c为其变换到相机坐标系中的坐标，用（x_c，y_c，z_c）表示相机坐标系中的坐标点；f为焦距，u、v为理想的成像平面坐标；k为畸变系数，u'、v'为实际成像平面坐标；r为像素点行数，c为像素点列数，S_x、S_y为图像中心像素坐标，C_x，C_y为主点在成像坐标系中的坐标。

本发明能够校正摄像机拍摄图像的失真，得到真实的事故现场图片，高效准确地还原事故现场画面。

在本发明的另一种优选实施方式中，步骤S24中采用的齐次坐标变换方程为：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right)=\frac{\left(\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right)}{1+\left(\begin{array}{cc}u& v\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}$

其中，a,b,c,d,e,f,u,v为坐标转换参数，在计算时，选取4个基准点建立8个方程，且每个基准点均需要具有二维地面坐标与对应的二维图像坐标。

本发明通过齐次坐标变换得到真实细致的事故现场二维图像，再经过图像标注生成翔实的交通事故现场图。

在本发明的再一种优选实施方式中，所述现场图生成装置的模板生成模块根据背景图像的车辆和道路边缘生成车辆图像和道路边缘图像。

车辆图像的生成方法为：在背景图像的车辆区域生成车辆模板，以车辆模板所在位置为中心进行车辆边缘搜索，提取边缘轮廓，并对车辆模板按照提取的边缘轮廓采用刚性变换进行配准；

道路边缘图像的生成方法为：在背景图像的道路边缘区域生成道路模板，所述道路模板为直线或曲线，在道路模板两侧进行边缘搜索，提取边缘轮廓，并对道路模板按照提取的轮廓进行刚性变换进行配准。

在本发明的另一种优选实施方式中，所述距离标注模块对交通元素之间的距离进行测量并在显示模块上进行标注的方法为：

在交通元素绘制完成后，根据事故现场已知的一段距离与背景图像中相应距离的对比建立全图比例尺，距离标注模块测量交通元素之间的距离并生成标注在显示模块上进行显示。

本发明能够根据背景图像中的车辆和道路边缘生成车辆图像和道路边缘图像，并对交通元素之间的距离进行标注，从而准确快速地生成事故现场图。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成系统，包括航拍平台及与所述航拍平台相连的现场图生成装置，所述现场图生成装置包括显示模块、模板生成模块、距离标注模块和附属区域生成模块；所述显示模块分别与所述模板生成模块、距离标注模块和附属区域生成模块相连，所述模板生成模块用于在所述显示模块上生成交通元素图像和非交通元素的图像，所述距离标注模块用于标注所述交通元素之间的距离，所述附属区域生成模块用于在显示模块上生成附属区域。

本发明的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成系统不需要手工绘制，能够利用航拍图像快速准确地生成标准的交通事故现场图。

在本发明的一种优选实施方式中，所述航拍平台包括可升空移动装置（2）及其携带的相机（1），所述相机（1）拍摄事故现场（3）的图像并将所述图像传输给处理器（4），所述处理器（4）根据权利要求1所述的方法利用航拍图像生成数字化现场图，得到真实的事故场景。

本发明的航拍平台能够校正相机机拍摄的失真图像，得到真实的事故现场图片，高效准确地还原事故现场画面。

在本发明的一种优选实施方式中，所述相机通过WiFi模块将事故现场的图像传输给处理器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明利用航拍图像生成正投影现场图的系统的结构示意图；

图2是本发明一种优选实施方式中航拍平台的结构示意图；

图3是本发明利用航拍图像生成正投影现场图的方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成系统，如图1所示，包括航拍平台及与所述航拍平台相连的现场图生成装置，所述现场图生成装置包括显示模块、模板生成模块、距离标注模块和附属区域生成模块；所述显示模块分别与所述模板生成模块、距离标注模块和附属区域生成模块相连，所述模板生成模块用于在所述显示模块上生成交通元素图像和非交通元素的图像，在本实施方式中，交通元素指车辆和道路边缘，非交通元素指现场图绘制中需要的除交通元素以外的所有元素，包括环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹等，所述距离标注模块用于标注所述交通元素之间的距离，所述附属区域生成模块用于在显示模块上生成附属区域。在本实施方式中，现场图生成装置还包括输入装置，通过输入装置可以手动将模板生成模块、距离标注模块和附属区域生成模块生成的内容添加到显示区域。在本发明另外的优选实施方式中，输入装置可以设置于现场图生成装置外部。

在本实施方式中，如图2所示，航拍平台包括可升空移动装置2及其携带的相机1，在本实施方式，可升空移动装置2可以为但不限于遥控飞机。相机1拍摄事故现场3的图像并将图像传输给处理器4，处理器对图像进行校正，得到真实的事故场景。在本实施方式中，相机1通过WiFi模块将事故现场的图像传输给处理器4，处理器4可以实时处理相机拍摄的图像。需要说拍摄方法和处理方法与相机拍摄时一样，本发明在此不做赘述。

本发明还提供了一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，在生成现场图之前，需要在模板生成模块中构造道路交通事故现场图形符号模板，具体根据中华人民共和国国家标准《道路交通事故现场图形符号》（GB/T11797-2005）、《交通事故案卷文书》（GA40-2008）、《道路交通事故现场图绘制》（GA49-2009）、《道路交通标志和标线》（GB5768-1999）绘制车辆、道路、标线、痕迹、环境物体、散落物体、以及各种曲线和点的模板。

如图3所示，基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法包括如下步骤：

S1：利用航拍平台拍摄事故现场图像并生成正投影图；

S2：将所述实景图传输给现场图生成装置，所述实景图作为背景图像在所述现场图生成装置的显示模块进行显示，所述现场图生成装置的模板生成模块根据背景图像的车辆和道路边缘生成车辆图像和道路边缘图像并在显示模块中所述车辆与道路边缘对应的位置进行显示；

S3：模板生成模块根据背景图像的环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹生成环境物体图像、散落物体图像、较浅的路面刮痕图像和制动痕迹图像并在显示模块中所述环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹对应的位置进行显示；

S4：距离标注模块对交通元素之间的距离进行测量并在显示模块上进行标注；

S5：在显示模块上对标准现场图需要的其他信息进行标注；

S6：从显示模块上删除背景图像，附属区域生成模板在所述显示模板上生成并显示附属区域。

在本实施方式中，利用航拍平台拍摄事故现场图像并生成正投影图的方法包括如下步骤：

S21：构造航拍平台；

S22：拍摄事故现场俯视图像；

S23:对所述俯视图像进行几何校正；

S24：对所述俯视图像进行齐次坐标变换，将所述俯视图像的坐标系变换至正投影坐标系。

在本发明的一种优选实施方式中，利用航拍平台拍摄事故现场图像并生成正投影图具体包括如下步骤：

第一步：构造航拍平台，在本实施方式中，航拍平台为能够稳定悬停并可以利用GPS定位飞行，包括可升空移动装置2及其携带的相机1。

第二步：拍摄事故现场俯视图像，在本实施方式中，可以将事故现场的某一个固定场景，例如交通标志，车辆等作为图案标志板，在本发明的更加优选的实施方式中，事故现场中可以设置有至少4个图案标志板，该图案标定板的相互距离已知，用于摄像测量比例标定。在本实施方式中，图案标志板中图案的形状为圆形。在本实施方式中，图案标定板的相互距离的大小与齐次坐标变换的精度有关，图案标定板的相互距离越大，齐次坐标变换的精度越高，在本实施方式中，优选的图案标定板的相邻距离为2米。本发明利用图案标志板作为坐标尺，对不同高度拍摄的图像进行齐次坐标变换，高效准确。

第三步:对所述俯视图像进行几何校正。在本实施方式中，相机采用广角镜头，图像径向失真较为严重，由于要进行图像测量，因此要对失真的图像进行几何校正，利用标定板和标定程序对航拍相机进行标定，并利用更新相机内在参数后图像映射方程对图像进行几何校正。在本实施方式中，几何校正的步骤为：

S31：利用二维标定板对相机进行标定，构造图像映射方程，得到相机的内部参数和外部参数，内部参数包括畸变系数。在本实施方式中，具体步骤为：

首先，制备二维标定板，所述二维标定板上具有至少9个与背景对比度高、半径及行列间距固定的具有一定面积的图案，在本发明的一种优选实施方式中，图案包括彼此分离的至少9个圆形图。

然后，利用待标定相机拍摄不同角度的含有所述标定板的图像，在拍摄时，保证光线充足、拍摄图案清晰。

再后，利用图像识别算法对拍摄图像中的图案进行搜索和定位并提取质心坐标。

最后，利用标定板上图案的二维实际坐标与提取的所述质心坐标建立映射方程，求其最优解，在本实施方式中，利用最小二乘法求解映射方程，得到相机内部参数和外部参数，在本实施方式中，内部参数包括焦距、畸变系数、相机主点在成像坐标系中坐标、图像中心像素坐标、图像尺寸；外部参数包括图像的旋转矩阵和平移矩阵，从而完成相机标定，在本发明的一种优选实施方式中，采用的映射方程为：

P_c＝RP_w+Τ；

${(u,v)}^T=\frac{f}{z_c}{(x_c,y_c)}^T;$

${(u^{\′},v^{\′})}^T=\frac{2}{1+\sqrt{1-4k(u^2+v^2)}}{(u,v)}^T;$

${(r,c)}^T={(\frac{v^{\′}}{S_y}+C_y,\frac{u^{\′}}{S_x}+C_x)}^T;$

其中，R为旋转矩阵，Τ为平移矩阵，所述R、Τ为相机的外部参数；P_w为世界坐标，用（x_w，y_w，z_w）表示世界坐标内的坐标点，P_c为其变换到相机坐标系中的坐标，用（x_c，y_c，z_c）表示相机坐标系中的坐标点；f为焦距，u、v为理想的成像平面坐标；k为畸变系数，u'、v'为实际成像平面坐标；r为像素点行数，c为像素点列数，S_x、S_y为图像中心像素坐标，C_x，C_y为主点在成像坐标系中的坐标。

S32：将畸变系数的数值调节为0，保持其它参数不变，得到新的相机的内部参数矩阵；

S33：利用相机旧的内部参数代入图像映射方程，求解出失真图像像素坐标对应的成像平面坐标，再利用所述新的相机内部参数代入图像映射方程，将成像平面坐标面带入新的图像映射方程，得到校正后的图像像素坐标，再通过灰度插值实现颜色还原。在本实施方式中，灰度插值方法可以为但不限于最近邻点法，即取失真像素点周围四个邻点像素中距离最近的邻点像素灰度作为该点的灰度。

本发明的利用航拍图像生成正投影现场图的方法能够校正摄像机拍摄图像的失真，得到真实的事故现场图片，高效准确地还原事故现场画面。

第四步：对所述俯视图像进行齐次坐标变换，将所述俯视图像的坐标系变换至正投影坐标系。

在本实施方式中，利用齐次坐标变换将拍摄的俯视图像变换至正投影坐标系，该正投影坐标系与地面坐标系为平移关系，地面平面上物体的图像像素尺寸与实际尺寸成正比例关系。在本实施方式中，采用的齐次坐标变换方程为：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right)=\frac{\left(\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right)}{1+\left(\begin{array}{cc}u& v\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}$

其中，a,b,c,d,e,f,u,v为坐标转换参数，在计算时，从所述图案标志板中选取4个基准点建立8个方程，且每个基准点均需要具有二维地面坐标与对应的二维图像坐标。在本实施方式中，4个基准点可以位于同一个图案标志板中，也可以位于不同图案标志板中，优选采用不同图案标志板中，在本发明更加优选的实施方式中，每一个图案标志板中选取一个基准点。

在本实施方式中，可以采用像素填充将齐次坐标变换前的图像的像素一次一个地映射回到齐次坐标变换后的图像中并确定其灰度级。若齐次坐标变换前图像的像素映射到齐次坐标变换后图像的四个像素之间，则其灰度值由灰度级插值算法决定，优选采用最近邻点法，即取像素点周围四个邻点像素中距离最近的邻点像素灰度作为该点的灰度，从而使图像更加真实。

在利用航拍图像生成正投影图后，将所述实景图传输给现场图生成装置，所述实景图作为背景图像在所述现场图生成装置的显示模块进行显示，所述现场图生成装置的模板生成模块根据背景图像的车辆和道路边缘生成车辆图像和道路边缘图像并在显示模块中所述车辆与道路边缘对应的位置进行显示。

在本实施方式中，所述现场图生成装置的模板生成模块根据背景图像的车辆和道路边缘生成车辆图像和道路边缘图像，具体的车辆图像的生成方法为：在背景图像的车辆区域生成车辆模板，以车辆模板所在位置为中心进行车辆边缘搜索，提取边缘轮廓，并对车辆模板按照提取的边缘轮廓采用刚性变换进行配准。在本发明的一个更加优选的实施方式中，对于车辆绘制，将车辆模板移动到背景图像的车辆区域，此时将启动对以车辆模板所在位置为中心区域利用Candy算子进行边缘搜索，提取边缘轮廓，并对车辆模板按照提取的轮廓采用刚性仿射变换进行配准。

道路边缘图像的生成方法为：在背景图像的道路边缘区域生成道路模板，所述道路模板为直线或曲线，在道路模板两侧进行边缘搜索，提取边缘轮廓，并对道路模板按照提取的轮廓采用刚性变换进行配准。在本发明的一个更加优选的实施方式中，对于道路边缘绘制，先沿边缘按照标准道路模板绘制直线或曲线，此时将启动以绘制曲线两侧一定区域的边缘搜索，提取边缘轮廓，并对道路模板按照提取的轮廓采用刚性变换进行配准，在本发明另外的优选实施方式中，也可以采用人工方式先沿边缘按照标准道路模板绘制直线或曲线。在本实施方式中，对于标线以及较深的车辆压印、制动印、水印的绘制也使用同样算法实现。

以上步骤实现了对比度显著的交通元素的绘制，对于环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹等非交通元素，在本实施方式中，模板生成模块检测背景图像的环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹，并根据其所处位置和形状判断其类型，例如，如果在路边则判断为环境物体，如果在路面上且零散分布则判断为散落物体；如果在路面上且连续一定距离则判断为较浅的路面刮痕和制动痕迹，模板生成模块判断出类型后，提取境物体图像、散落物体图像、较浅的路面刮痕图像和制动痕迹的轮廓，依据相应的模板生成环境物体图像、散落物体图像、较浅的路面刮痕图像和制动痕迹图像并在显示模块中所述环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹对应的位置进行显示。在本发明另外的优选实施方式中，也可以根据现场勘测人员手工调用模板生成模块中的模板进行绘制，并根据背景图像调节具体位置和大小，采取掩膜的方式与背景交通元素相配准。

S4：距离标注模块对交通元素之间的距离进行测量并在显示模块上进行标注。在本实施方式中，具体方法为：在交通元素绘制完成后，根据事故现场已知的一段距离与背景图像中相应距离的对比建立全图比例尺，距离标注模块测量交通元素之间的距离并生成标注并在显示模块上进行显示。在本实施方式，距离标注模块标注交通元素中心之间的距离和相邻交通元素最近点的距离。

S5：在显示模块上对标准现场图需要的其他信息进行标注。在本实施方式中，具体是指标注道路方向，地图方位。在本实施方式中，道路方向可以根据我国道路中车辆靠右行驶的规则进行确定；地图方向可以通过输入设备人工添加，在本实施方式中，凡不能自动生成的内容均可以人工添加。

S6：从显示模块上删除背景图像，附属区域生成模板在所述显示模板上生成并显示附属区域。在本实施方式中，附属区域包括表头区域、备注区域、签字区域、日期区域，附属区域生成模板在显示模块右下角生成附属区域，附属区域的大小可以为设定的大小也可以通过手动进行调节。

在本实施中，整个现场图生成流程完成，保存并输出为矢量图或位图，也可以连接打印机在交通事故现场直接实现打印。

需要说明的是，本发明不仅适用于交通事故现场，对爆破现场等场景也同样适用，具体正投影现场图的生成方法可参照本发明的步骤进行，这些方法都在本发明的保护范围之中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：利用航拍平台拍摄事故现场图像并生成实景的正投影图；

S2：将所述正投影图传输给现场图生成装置，所述正投影图作为背景图像在所述现场图生成装置的显示模块进行显示，所述现场图生成装置的模板生成模块根据背景图像的车辆和道路边缘生成车辆图像和道路边缘图像并在显示模块中所述车辆与道路边缘对应的位置进行显示；

S3：模板生成模块根据背景图像的环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹生成环境物体图像、散落物体图像、较浅的路面刮痕图像和制动痕迹图像并在显示模块中所述环境物体、散落物体、较浅的路面刮痕和制动痕迹对应的位置进行显示；

S4：距离标注模块对交通元素之间的距离进行测量并在显示模块上进行标注；

S5：在显示模块上对标准现场图需要的其他信息进行标注；

S6：从显示模块上删除背景图像，附属区域生成模板在所述显示模板上生成并显示附属区域。

2.如权利要求1所述的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，其特征在于，所述利用航拍平台拍摄事故现场图像并生成正投影图的方法包括如下步骤：

S21：构造航拍平台；

S22：拍摄事故现场俯视图像；

S23:对所述俯视图像进行几何校正；

S24：对所述俯视图像进行齐次坐标变换，将所述俯视图像的坐标系变换至正投影坐标系。

3.如权利要求2所述的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，其特征在于，所述几何校正的步骤为：

S31：利用二维标定板对相机进行标定，构造图像映射方程，得到相机的内部参数和外部参数，所述内部参数包括畸变系数；

S32：将畸变系数的数值调节为0，保持其它参数不变，得到新的相机的内部参数矩阵；

S33：利用相机旧的内部参数代入图像映射方程，求解出失真图像像素坐标对应的成像平面坐标，再利用所述新的相机内部参数代入图像映射方程，将成像平面坐标面带入新的图像映射方程，得到校正后的图像像素坐标，再通过灰度插值实现颜色还原。

4.如权利要求3所述的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，其特征在于，所述利用二维标定板对相机进行标定，构造图像映射方程，得到相机的内部参数和外部参数的步骤为：

S41：制备二维标定板，所述二维标定板上具有至少9个与背景对比度高、半径及行列间距固定的具有一定面积的图案；

S42：利用待标定相机拍摄不同角度的含有所述标定板的图像；

S43：利用图像识别算法对拍摄图像中的图案进行搜索和定位并提取质心坐标；

S44：利用标定板上图案的二维实际坐标与提取的所述质心坐标建立映射方程，求其最优解，得到相机内部参数和外部参数，所述映射方程为：

P_c＝RP_w+Τ；

${(u,v)}^T=\frac{f}{z_c}{(x_c,y_c)}^T;$

${(u^{\′},v^{\′})}^T=\frac{2}{1+\sqrt{1-4k(u^2+v^2)}}{(u,v)}^T;$

${(r,c)}^T={(\frac{v^{\′}}{S_y}+C_y,\frac{u^{\′}}{S_x}+C_x)}^T;$

其中，R为旋转矩阵，Τ为平移矩阵，所述R、Τ为相机的外部参数；P_w为世界坐标，用（x_w，y_w，z_w）表示世界坐标内的坐标点，P_c为其变换到相机坐标系中的坐标，用（x_c，y_c，z_c）表示相机坐标系中的坐标点；f为焦距，u、v为理想的成像平面坐标；k为畸变系数，u'、v'为实际成像平面坐标；r为像素点行数，c为像素点列数，S_x、S_y为图像中心像素坐标，C_x，C_y为主点在成像坐标系中的坐标。

5.如权利要求2所述的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，其特征在于，步骤S24中采用的齐次坐标变换方程为：

$\left(\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right)=\frac{\left(\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right)}{1+\left(\begin{array}{cc}u& v\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)}$

其中，a,b,c,d,e,f,u,v为坐标转换参数，在计算时，选取4个基准点建立8个方程，且每个基准点均需要具有二维地面坐标与对应的二维图像坐标。

6.如权利要求1所述的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，其特征在于，所述现场图生成装置的模板生成模块根据背景图像的车辆和道路边缘生成车辆图像和道路边缘图像，

车辆图像的生成方法为：在背景图像的车辆区域生成车辆模板，以车辆模板所在位置为中心进行车辆边缘搜索，提取边缘轮廓，并对车辆模板按照提取的边缘轮廓采用刚性变换进行配准；

道路边缘图像的生成方法为：在背景图像的道路边缘区域生成道路模板，所述道路模板为直线或曲线，在道路模板两侧进行边缘搜索，提取边缘轮廓，并对道路模板按照提取的轮廓采用刚性变换进行配准。

7.如权利要求1所述的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法，其特征在于，所述距离标注模块对交通元素之间的距离进行测量并在显示模块上进行标注的方法为：

在交通元素绘制完成后，根据事故现场已知的一段距离与背景图像中相应距离的对比建立全图比例尺，距离标注模块测量交通元素之间的距离并生成标注在显示模块上进行显示。

8.一种基于航拍图像的交通事故现场图快速生成系统，其特征在于，包括航拍平台及与所述航拍平台相连的现场图生成装置，所述现场图生成装置包括显示模块、模板生成模块、距离标注模块和附属区域生成模块；

所述显示模块分别与所述模板生成模块、距离标注模块和附属区域生成模块相连，所述模板生成模块用于在所述显示模块上生成交通元素图像和非交通元素图像，所述距离标注模块用于标注所述交通元素之间的距离，所述附属区域生成模块用于在显示模块上生成附属区域。

9.如权利要求8所述的基于航拍图像的交通事故现场图快速生成系统，其特征在于，所述航拍平台包括可升空移动装置（2）及其携带的相机（1），所述相机（1）拍摄事故现场（3）的图像并将所述图像传输给处理器（4），所述处理器（4）根据权利要求1所述的方法利用航拍图像生成数字化现场图，得到真实的事故场景。

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