CN109345576A - 车辆行驶速度鉴定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆行驶速度鉴定方法及系统，该车辆行驶速度鉴定方法包括：步骤S1：利用安装在车辆上的行车记录仪对放置在车辆前方道路上的实体标定物进行图像采集，得到虚拟标定物图像，实体标定物包括至少一条纵向线条图案以及多条横向线条图案，且纵向线条图案与横向线条图案垂直设置；步骤S2：获取在车辆行驶过程中行车记录仪先后采集的两帧图像；步骤S3：利用两帧图像中的同名像点以及虚拟标定物图像得到车辆的行驶速度。本发明提供的车辆行驶速度鉴定方法，利用图像中的同名像点以及虚拟标定物图像确定车辆的行驶速度，相比现有技术，能够有效提高车辆速度鉴定的准确度。

Description

车辆行驶速度鉴定方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种车辆行驶速度鉴定方法及系统。
背景技术
行车记录仪是一种可以方便地加装于汽车上的嵌入式摄像记录设备，通过在汽车行驶过程中视频记录一定时间内的影像及声音等相关信息，可以为交通事故提供证据。较为高端的行车记录仪除了记录行车过程中的视频信息，还可以记录事件时间、行车速度和所在位置，但是应用最广的普通行车记录仪往往没有配置GPS模块，只能记录视频信息，或者即使是有GPS模块，其精度也是在10m～30m范围，达不到确定交通事故事实位置关系的要求。
在车辆行驶速度鉴定的过程中，目前主要采用的方式是在视频图像中人工划定2个参考点并测量其实际距离，然后计算车辆通过2个参考点的时间，进而计算行驶速度，这种方式存在以下问题：视场中以什么标记车辆通过参考点难以确定，并且在鉴定过程中，标记往往与参考点并不是准确重合，因此不能准确得到车辆通过2个参考点的时间，从而会带来一定的测量误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆行驶速度鉴定方法及系统，能够提高车辆速度鉴定的准确度。
为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种车辆行驶速度鉴定方法，包括：
步骤S1：利用安装在车辆上的行车记录仪对放置在所述车辆前方道路上的实体标定物进行图像采集，得到虚拟标定物图像，所述实体标定物包括至少一条纵向线条图案以及多条横向线条图案，且所述纵向线条图案与所述横向线条图案垂直设置，所述虚拟标定物图像包括对所述纵向线条图案进行图像采集得到的第一线条图案以及对所述横向线条图案进行图像采集得到的第二线条图案；
步骤S2：获取在所述车辆行驶过程中所述行车记录仪先后采集的两帧图像，且在所述车辆行驶过程中所述车辆的行驶方向与所述纵向线条图案的延伸方向一致；
步骤S3：利用所述两帧图像中的同名像点以及所述虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
进一步地，所述步骤S3包括：
步骤S31：将所述虚拟标定物图像叠加在所述两帧图像中的至少一帧图像中；
步骤S32：在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点，且所述第一特征点与所述第二特征点为同名像点；
步骤S33：利用所述第一特征点的像素坐标位置、所述第二特征点的像素坐标位置以及所述至少一帧图像中的虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
进一步地，所述步骤S32包括：
采用SIFT算法或Harris角点提取算法或SURF特征点提取算法在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点。
进一步地，步骤S33包括：
在所述至少一帧图像中形成直线FF’，其中，点F在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第一特征点的像素坐标位置，点F’在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第二特征点的像素坐标位置；
利用射影变换交比不变原理，以及根据所述至少一帧图像中所述直线FF’同第二线条图案的交点计算所述车辆的行驶速度。
进一步地，所述两帧图像为相邻两帧图像。
为实现上述目的，本发明的技术方案还提供了一种车辆行驶速度鉴定系统，包括：
图像处理模块，用于利用安装在车辆上的行车记录仪对放置在所述车辆前方道路上的实体标定物进行图像采集，得到虚拟标定物图像，所述实体标定物包括至少一条纵向线条图案以及多条横向线条图案，且所述纵向线条图案与所述横向线条图案垂直设置，所述虚拟标定物图像包括对所述纵向线条图案进行图像采集得到的第一线条图案以及对所述横向线条图案进行图像采集得到的第二线条图案；
获取模块，用于获取在所述车辆行驶过程中所述行车记录仪先后采集的两帧图像，且在所述车辆行驶过程中所述车辆的行驶方向与所述纵向线条图案的延伸方向一致；
计算模块，用于利用所述两帧图像中的同名像点以及所述虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
进一步地，所述计算模块包括：
图像叠加单元，用于将所述虚拟标定物图像叠加在所述两帧图像中的至少一帧图像中；
特征点提取单元，用于在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点，且所述第一特征点与所述第二特征点为同名像点；
计算单元，用于利用所述第一特征点的像素坐标位置、所述第二特征点的像素坐标位置以及所述至少一帧图像中的虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
进一步地，所述特征点提取单元被配置为采用SIFT算法或Harris角点提取算法或SURF特征点提取算法在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点。
进一步地，所述计算单元包括：
直线形成子单元，用于在所述至少一帧图像中形成直线FF’，其中，点F在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第一特征点的像素坐标位置，点F’在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第二特征点的像素坐标位置；
处理子单元，用于利用射影变换交比不变原理，以及根据所述至少一帧图像中所述直线FF’同第二线条图案的交点计算所述车辆的行驶速度。
进一步地，所述两帧图像为相邻两帧图像。
本发明提供的车辆行驶速度鉴定方法，利用图像中的同名像点以及虚拟标定物图像确定车辆的行驶速度，相比现有技术，能够有效提高车辆速度鉴定的准确度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种车辆行驶速度鉴定方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种实体标定物的示意图；
图3是本发明实施例提供的行车记录仪采集的图像叠加虚拟标定物后的示意图；
图4是本发明实施例提供的利用射影变换交比不变原理实现车辆行驶速度鉴定的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种车辆行驶速度鉴定方法的流程图，该车辆行驶速度鉴定方法包括：
步骤S1：利用安装在车辆上的行车记录仪对放置在所述车辆前方道路上的实体标定物进行图像采集，得到虚拟标定物图像，所述实体标定物包括至少一条纵向线条图案以及多条横向线条图案，且所述纵向线条图案与所述横向线条图案垂直设置，所述虚拟标定物图像包括对所述纵向线条图案进行图像采集得到的第一线条图案以及对所述横向线条图案进行图像采集得到的第二线条图案；
例如，该实体标定物可以包括多条纵向线条图案以及至少三条横向线条图案，得到的虚拟标定物图像包括相应数量的第一线条图案以及相应数量的第二线条图案；
步骤S2：获取在所述车辆行驶过程中所述行车记录仪先后采集的两帧图像，且在所述车辆行驶过程中所述车辆的行驶方向与所述纵向线条图案的延伸方向一致；
步骤S3：利用所述两帧图像中的同名像点以及所述虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
其中，在本发明实施例中，所述步骤S3可以具体包括：
步骤S31：将所述虚拟标定物图像叠加在所述两帧图像中的至少一帧图像中；
步骤S32：在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点，且所述第一特征点与所述第二特征点为同名像点，即同一个目标点在不同图像上的构像点；
例如，可以采用SIFT算法或Harris角点提取算法或SURF特征点提取算法在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点。
步骤S33：利用所述第一特征点的像素坐标位置、所述第二特征点的像素坐标位置以及所述至少一帧图像中的虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度，该步骤可以具体包括：
在所述至少一帧图像中形成直线FF’，其中，点F在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第一特征点的像素坐标位置，点F’在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第二特征点的像素坐标位置；
利用射影变换交比不变原理，以及根据所述至少一帧图像中所述直线FF’同第二线条图案的交点计算所述车辆的行驶速度。
本发明实施例提供的车辆行驶速度鉴定方法，利用图像中的同名像点以及虚拟标定物图像确定车辆的行驶速度，相比现有技术，能够有效提高车辆速度鉴定的准确度。
其中，在本实施例中，上述两帧图像可以为行车记录仪采集的同一视频序列中的相邻两帧图像，也可以是不相邻的两帧图像，通过上述方式计算在上述两帧图像内同一目标点的实际位置变化，再根据上述两帧图像的时间间隔，即可得到车辆的行驶速度；
优选地，上述两帧图像可以为先后采集的相邻两帧图像，从而可以计算车辆的帧间速度，当行车记录仪采集图像的帧率较高时，得到的速度近似于瞬时速度。
在本发明实施例中，可以选择标记点排列成纵横直线矩阵的平面标定物作为实体标定物，例如可以采用如图2所示的棋盘格图案，利用其纵向网格线、横向网格线分别作为实体标定物的纵向线条图案、横向线条图案，且其图案尺寸已知，其实现车辆帧间速度计算的具体方式如下：
步骤A：首先将上述棋盘格图案的实体标定物置于安装有行车记录仪的车辆的前方地面上，行车记录仪的镜头焦距固定，安装位置端正，以使成像画面端正，棋盘格图案的纵向网格线与车辆的直线行驶方向一致，棋盘格图案的横向网格线与车辆的直线行驶方向成90°角垂直设置，利用行车记录仪对棋盘格图案进行拍照，并从中提取标记点位置组成的网格线，得到虚拟标定物，之后将得到的虚拟标定物叠加于行车记录仪的视频场景中，作为虚拟标定物，叠加后的图像如图3(被叠加图像中的其他物体影像未示出)所示，其中，虚拟标定物1在被叠加图像2中的尺寸以及位置与对实体标定物进行图像采集得到的图像中棋盘格图案的尺寸以及位置相同，为方便处理，可将该虚拟标定物叠加在行车记录仪采集的视频序列中的每一帧图像中；
步骤B：在上述视频序列中的相邻两帧图像(即第n帧、第n+1帧)中寻找同名像点(即同名特征点)，例如，可以在图像中的道路上寻找同名像点，其中，同名像点的寻找方法可以采用计算机视觉中效果好的特征点提取算法，如SIFT算法、Harris角点提取算法、SURF特征点提取算法等，提取到同名像点后记录其像素坐标位置，通过上述方式在第n帧图像中寻找到第一特征点，在第n+1帧图像中寻找到第二特征点；
步骤C：确定车辆的行驶方向与虚拟标定物中第二线条图案的交点，根据同名像点在相邻两帧图像中的像素坐标位置，在相邻两帧图像中的任意一帧图像中绘制一条直线，该直线的延伸方向即为车辆的行驶方式，另外，该直线与虚拟标定物中的多条第二线条图案相交，得到一组交点，如图4所示，该虚拟标定物图像包括多条第一线条图案1a以及多条第二线条图案1b，点F在当前图像中的像素坐标位置为第一特征点在第n帧图像中的像素坐标位置，点F’在当前图像中的像素坐标位置为第二特征点在第n+1帧图像中的像素坐标位置，连接点F与点F’，形成直线FF’，交多条第二线条图案于点A、点B、点C、点D、点E；
利用交比不变性计算同名像点间的距离，在镜头畸变可以忽略的情况下，可以直接应用交比不变定律求解未知特征点的实际位置，例如，在上述点A、点B、点C、点D、点E点中任取3个，如点A、点B、点C，其在现实世界中的实际对应点设为点Aw、点Bw、点Cw，三者之间距离已知(即AwBw、BwCw、AwCw已知)，且点A、点B、点C在当前图像的像素坐标位置可测，点F在当前图像中的像素坐标位置也已知，根据射影变换交比不变原理，有：
AB/CF：AF/BC＝AwBw/CwFw：AwFw/BwCw；
其中，AB为在当前图像中点A与点B间的距离，CF为在当前图像中点C与点F间的距离，AF为在当前图像中点A与点F间的距离，BC为在当前图像中点B与点C间的距离，AwBw为在现实世界中点Aw与Bw间的距离，CwFw为在现实世界中点Cw与点Fw间的距离，AwFw为在现实世界中点Aw与点Fw间的距离，BwCw为在现实世界中点Bw与点Cw间的距离；
通过上述公式可以得到CwFw与AwFw之间的比值关系，之后再利用AwCw求出AwFw长度；
同样的，利用下方的公式可以得到AwF’w
AB/C F’：A F’/BC＝AwBw/Cw F’w：Aw F’w/BwCw；
然后，以点Aw作为参考点即可确定Fw、F’w位置以及FwF’w距离，再根据行车记录仪采集图像的帧率计算第n帧、第n+1帧之间车辆的行驶速度。
本发明实施例提供的车辆行驶速度鉴定方法具有以下优点：
1.有效解决现有技术中车辆通过标记点不能精确测量的问题，相比现有技术能够有效提高速度鉴定的精确度；
2.通过射影变换交比不变原理计算车辆行驶速度，可以在绝大多数情况下解决车辆行驶速度的测量问题，还可以得到车辆的帧间平均速度，当图像采集的帧率较高时，近似于瞬时速度，从而可以逐帧计算车辆的弯道行驶速度；
3.可实现利用行车记录仪记载车辆速度信息，为司法鉴定提供有力支撑。
此外，本发明实施例还提供了一种车辆行驶速度鉴定系统，包括：
图像处理模块，用于利用安装在车辆上的行车记录仪对放置在所述车辆前方道路上的实体标定物进行图像采集，得到虚拟标定物图像，所述实体标定物包括至少一条纵向线条图案以及多条横向线条图案，且所述纵向线条图案与所述横向线条图案垂直设置，所述虚拟标定物图像包括对所述纵向线条图案进行图像采集得到的第一线条图案以及对所述横向线条图案进行图像采集得到的第二线条图案；
获取模块，用于获取在所述车辆行驶过程中所述行车记录仪先后采集的两帧图像，且在所述车辆行驶过程中所述车辆的行驶方向与所述纵向线条图案的延伸方向一致；
计算模块，用于利用所述两帧图像中的同名像点以及所述虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
在一实施例中，所述计算模块包括：
图像叠加单元，用于将所述虚拟标定物图像叠加在所述两帧图像中的至少一帧图像中；
特征点提取单元，用于在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点，且所述第一特征点与所述第二特征点为同名像点；
计算单元，用于利用所述第一特征点的像素坐标位置、所述第二特征点的像素坐标位置以及所述至少一帧图像中的虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
在一实施例中，所述特征点提取单元被配置为采用SIFT算法或Harris角点提取算法或SURF特征点提取算法在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点。
在一实施例中，所述计算单元包括：
直线形成子单元，用于在所述至少一帧图像中形成直线FF’，其中，点F在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第一特征点的像素坐标位置，点F’在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第二特征点的像素坐标位置；
处理子单元，用于利用射影变换交比不变原理，以及根据所述至少一帧图像中所述直线FF’同第二线条图案的交点计算所述车辆的行驶速度。
在一实施例中，所述两帧图像为相邻两帧图像。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种车辆行驶速度鉴定方法，其特征在于，包括：
步骤S1：利用安装在车辆上的行车记录仪对放置在所述车辆前方道路上的实体标定物进行图像采集，得到虚拟标定物图像，所述实体标定物包括至少一条纵向线条图案以及多条横向线条图案，且所述纵向线条图案与所述横向线条图案垂直设置，所述虚拟标定物图像包括对所述纵向线条图案进行图像采集得到的第一线条图案以及对所述横向线条图案进行图像采集得到的第二线条图案；
步骤S2：获取在所述车辆行驶过程中所述行车记录仪先后采集的两帧图像，且在所述车辆行驶过程中所述车辆的行驶方向与所述纵向线条图案的延伸方向一致；
步骤S3：利用所述两帧图像中的同名像点以及所述虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
2.根据权利要求1所述的车辆行驶速度鉴定方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31：将所述虚拟标定物图像叠加在所述两帧图像中的至少一帧图像中；
步骤S32：在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点，且所述第一特征点与所述第二特征点为同名像点；
步骤S33：利用所述第一特征点的像素坐标位置、所述第二特征点的像素坐标位置以及所述至少一帧图像中的虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
3.根据权利要求2所述的车辆行驶速度鉴定方法，其特征在于，所述步骤S32包括：
采用SIFT算法或Harris角点提取算法或SURF特征点提取算法在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点。
4.根据权利要求2所述的车辆行驶速度鉴定方法，其特征在于，步骤S33包括：
在所述至少一帧图像中形成直线FF’，其中，点F在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第一特征点的像素坐标位置，点F’在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第二特征点的像素坐标位置；
利用射影变换交比不变原理，以及根据所述至少一帧图像中所述直线FF’同第二线条图案的交点计算所述车辆的行驶速度。
5.根据权利要求1所述的车辆行驶速度鉴定方法，其特征在于，所述两帧图像为相邻两帧图像。
6.一种车辆行驶速度鉴定系统，其特征在于，包括：
图像处理模块，用于利用安装在车辆上的行车记录仪对放置在所述车辆前方道路上的实体标定物进行图像采集，得到虚拟标定物图像，所述实体标定物包括至少一条纵向线条图案以及多条横向线条图案，且所述纵向线条图案与所述横向线条图案垂直设置，所述虚拟标定物图像包括对所述纵向线条图案进行图像采集得到的第一线条图案以及对所述横向线条图案进行图像采集得到的第二线条图案；
获取模块，用于获取在所述车辆行驶过程中所述行车记录仪先后采集的两帧图像，且在所述车辆行驶过程中所述车辆的行驶方向与所述纵向线条图案的延伸方向一致；
计算模块，用于利用所述两帧图像中的同名像点以及所述虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
7.根据权利要求6所述的车辆行驶速度鉴定系统，其特征在于，所述计算模块包括：
图像叠加单元，用于将所述虚拟标定物图像叠加在所述两帧图像中的至少一帧图像中；
特征点提取单元，用于在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点，且所述第一特征点与所述第二特征点为同名像点；
计算单元，用于利用所述第一特征点的像素坐标位置、所述第二特征点的像素坐标位置以及所述至少一帧图像中的虚拟标定物图像得到所述车辆的行驶速度。
8.根据权利要求7所述的车辆行驶速度鉴定系统，其特征在于，所述特征点提取单元被配置为采用SIFT算法或Harris角点提取算法或SURF特征点提取算法在所述两帧图像中的一帧图像中提取第一特征点，在另一帧图像中提取第二特征点。
9.根据权利要求7所述的车辆行驶速度鉴定系统，其特征在于，所述计算单元包括：
直线形成子单元，用于在所述至少一帧图像中形成直线FF’，其中，点F在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第一特征点的像素坐标位置，点F’在所述至少一帧图像中的像素坐标位置为所述第二特征点的像素坐标位置；
处理子单元，用于利用射影变换交比不变原理，以及根据所述至少一帧图像中所述直线FF’同第二线条图案的交点计算所述车辆的行驶速度。
10.根据权利要求6所述的车辆行驶速度鉴定系统，其特征在于，所述两帧图像为相邻两帧图像。
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