CN111121643B - 一种道路宽度的测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种道路宽度的测量方法及系统。该测量方法包括：建立图像坐标系和路面坐标系；标定相机的参数；当检测车在待测道路上行驶时，采集检测车的相机拍摄的多幅道路图像；在每一道路图像上确定待测道路的两侧边界线；将边界线的每一点在道路图像的图像坐标系中的第一坐标转换为在路面坐标系中的第二坐标；截取每侧边界线，得到每侧有效边界线；遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，计算一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离；获取最小的第一距离对应的两侧有效边界线的两点的第二坐标，将最小的第一距离作为获取的两点的对应位置的道路宽度。本发明测量较准确，且测量效率高。

Description

一种道路宽度的测量方法及系统

技术领域

本发明涉及道路测量技术领域，尤其涉及一种道路宽度的测量方法及系统。

背景技术

现有的涉及道路宽度数据采集的相关技术一般是在可能出现道路宽度限制车辆通行的位置，通过手动测量的方式获取道路宽度数据。其中，手动测量道路宽度往往需要多名作业人员在道路上利用直尺现场作业，数据采集效率较低且影响道路交通运行，易对作业人员形成人身安全威胁。近些年来出现了以激光测距仪等长距离直线测距设备取代直尺测量的技术方式，尤其是将直线测距设备安装到车上，手动利用多向机械装置控制激光器照射目标点获取道路两侧边沿与车辆的空间位置关系，进而计算得到道路宽度。此种技术在一定程度上减少了人工作业强度，有效保障作业安全，但是仍存在选定测量点困难，效率较低的问题，尤其是在弯道测宽时，有限的测量点数据不能有效保证获取道路弯道处最小宽度，进而影响通过性判断准确度。

发明内容

本发明实施例提供一种道路宽度的测量方法及系统，以解决现有技术对道路宽度的误差较大以及效率较低的问题。

第一方面，提供一种道路宽度的测量方法，所述测量方法采用检测车，所述检测车上搭载有用于拍摄所述检测车前方的道路图像的相机和用于测量所述检测车行驶的道路里程的测距编码器，所述相机的光轴在待测道路的路面上的投影与所述检测车的长度方向平行；

所述测量方法包括：

建立图像坐标系和路面坐标系，其中，所述图像坐标系的原点为所述相机采集的道路图像的中心点，所述图像坐标系的X轴平行于所述道路图像的横向，所述图像坐标系的Y轴平行于所述道路图像的纵向，所述路面坐标系的原点为所述相机拍摄所述道路图像时，所述相机的光轴与所述检测车所在的路面的交点，所述路面坐标系的Y轴平行于所述检测车的长度方向，所述路面坐标系的X轴平行于所述检测车的宽度方向，所述道路图像的所述路面坐标系的各点与所述图像坐标系的各点对应；

标定所述相机的参数；

当所述检测车在待测道路上行驶时，采集所述检测车的相机拍摄的多幅道路图像，其中，所述相机根据所述测距编码器测量的所述检测车行驶的道路里程，每隔预设距离拍摄一幅所述道路图像；

在每一所述道路图像上确定所述待测道路的两侧边界线；

根据所述相机的参数，将所述边界线的各一点在所述道路图像的图像坐标系中的第一坐标转换为在路面坐标系中的第二坐标；

分别以所述道路图像的每侧所述边界线的最靠近相机端的一点为每侧所述边界线的起点，截取每侧所述边界线，得到每侧有效边界线；

遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，计算所述一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离；

获取最小的所述第一距离对应的两侧所述有效边界线的两点的第二坐标，将最小的所述第一距离确定为获取的两点的对应位置的道路宽度。

第二方面，提供一种道路宽度的测量系统，包括：

检测车，所述检测车上搭载有用于拍摄所述检测车前方的道路图像的相机和用于测量所述检测车行驶的道路里程的测距编码器，所述相机的光轴在待测道路的路面上的投影与所述检测车的长度方向平行；

建立模块，用于建立图像坐标系和路面坐标系，其中，所述图像坐标系的原点为所述相机拍摄的道路图像的中心点，所述图像坐标系的X轴平行于所述道路图像的横向，所述图像坐标系的Y轴平行于所述道路图像的纵向，所述路面坐标系的原点为所述相机采集所述道路图像时，所述相机的光轴与所述检测车所在的路面的交点，所述路面坐标系的Y轴平行于所述检测车的长度方向，所述路面坐标系的X轴平行于所述检测车的宽度方向，所述道路图像的所述路面坐标系的各点与所述图像坐标系的各点对应；

标定模块，用于标定所述相机的参数；

第一采集模块，用于当所述检测车在待测道路上行驶时，采集所述检测车的相机拍摄的多幅道路图像，其中，所述相机根据所述测距编码器测量的所述检测车行驶的道路里程，每隔预设距离拍摄一幅所述道路图像；

确定模块，用于在每一所述道路图像上确定所述待测道路的两侧边界线；

转换模块，用于根据所述相机的参数，将所述边界线的每一点在所述道路图像的图像坐标系中的第一坐标转换为在路面坐标系中的第二坐标；

截取模块，用于分别以所述道路图像的每侧所述边界线的最靠近相机端的一点为每侧所述边界线的起点，截取每侧所述边界线，得到每侧有效边界线；

第一计算模块，用于遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，计算所述一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离；

路宽模块，用于获取最小的所述第一距离对应的两侧所述有效边界线的两点的第二坐标，将最小的所述第一距离确定为获取的两点的对应位置的道路宽度。

这样，本发明实施例，能够选取最佳测量位置获得道路在局部范围内的最小宽度，较大程度消除了因手动选择的道路两侧边界点不一定代表道路局部最小宽度位置而造成的路宽测量误差，使得测量较准确，且测量效率高，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一优选实施例的道路宽度的测量方法的流程图；

图2是本发明另一优选实施例的道路宽度的测量方法的流程图；

图3是本发明另一优选实施例的相机在道路图像对应的路面坐标系中的投影的示意图；

图4是本发明实施例的道路宽度的测量系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一优选的实施例公开一种道路宽度的测量方法。该道路宽度的测量方法采用检测车。检测车上搭载有用于拍摄检测车前方的道路图像的相机和用于测量检测车行驶的道路里程的测距编码器。相机为单目相机，是基于CCD或CMOS芯片的面阵相机，一般安装于检测车的顶部位置，以刚性结构固定，使其光轴与路面具有确定的夹角，并且保证相机的光轴在待测道路的路面上的投影与检测车的长度方向平行。测距编码器一般安装于非导向轮轮毂或轮轴上，例如，安装在检测车的右后轮轮毂，可通过编码输出检测车移动的距离信息。测距编码器采用光电码盘式编码器，内部激光线穿过带有阻光条带的码盘照射到感光器，通过码盘随车轮的同步转动驱动感光器输出表征检测车行驶距离的编码信号，测距精度达到1mm。

如图1所示，该测量方法包括如下的步骤：

步骤S101：建立图像坐标系和路面坐标系。

其中，图像坐标系的原点为相机采集的道路图像的中心点，图像坐标系的X轴平行于道路图像的横向，图像坐标系的Y轴平行于道路图像的纵向。图像坐标系中各点的坐标可直接读取。

其中，路面坐标系的原点为相机拍摄道路图像时，相机的光轴与检测车所在的路面的交点，路面坐标系的Y轴平行于检测车的长度方向，路面坐标系的X轴平行于检测车的宽度方向。

应当理解的是，道路图像的路面坐标系的各点与图像坐标系的各点对应。

通过该步骤，建立了图像坐标系和路面坐标系，以便对后续步骤中的数据进行坐标的转换。

步骤S102：标定相机的参数。

具体的，该步骤包括：

1、标定相机的内部参数。

其中，内部参数包括相机二分之一水平视野角和相机二分之一垂直视野角。相机的内部参数为相机的固有指标决定的参数，与相机设置的位置、角度等等无关。具体的，通过如下的过程得到相机的内部参数：

(1)采用第一方程计算得到相机二分之一水平视野角。

具体的，第一方程为：

其中，α表示相机二分之一水平视野角，u₁表示相机的芯片的像元的宽度，W表示道路图像的宽度分辨率，f表示相机的镜头焦距。

(2)采用第二方程计算得到相机二分之一垂直视野角。

具体的，第二方程为

其中，β表示相机二分之一垂直视野角，u₂表示相机的芯片的像元的高度，H表示道路图像的高度分辨率。

在本发明一具体的实施例中，W×H为2064×1544。相机的芯片可以是CCD或CMOS芯片。在本发明一具体的实施例中，相机的芯片为CMOS芯片，相机的芯片的像元为正方形，u₁和u₂均为5.5μm。相机的镜头焦距为8mm。计算得到α＝16.7°，β＝21.8°。

2、当检测车保持水平静止的状态时，标定相机的外部参数。

其中，外部参数包括：相机的俯仰角和相机的镜头中心距待测道路的路面的高度。相机的俯仰角指的是相机的光轴与路面夹角的余角。相机的外部参数与检测车在路面上的位置有关。具体的，通过如下的过程得到相机的外部参数：

(1)当检测车保持水平静止的状态时，在相机的视野范围内的路面上标识第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点。

具体的，可选择一平整的路面，将检测车停放到该路面上，从而使检测车保持水平静止的状态。

其中，第一标识点和第二标识点的连线与第三标识点和第四标识点的连线平行。应当理解的是，第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点是任选的标识点。

(2)采集相机拍摄的参考路面图像。

参考路面图像为检测车静止时相机拍摄的路面图像。参考路面图像上应具有第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点。

(3)采用第三方程计算得到计算参数。

具体的，第三方程为：

其中，(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)分别为第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点在参考路面图像的图像坐标系中的坐标，可通过直接在图像坐标系中读取。G表示计算参数。

(4)采用第四方程计算得到相机的俯仰角。

具体的，第四方程为：

其中，γ表示相机的俯仰角。

(5)采用第五方程计算得到相机的镜头中心距待测道路的路面的高度。

具体的，第五方程为：

h＝L×cosγ。

其中，L表示参考路面图像的图像坐标系的原点对应的路面的位置与相机的镜头中心之间的距离。该对应的路面位置可通过观察参考路面图像的图像坐标系的原点在参考路面图像中的周围环境等等，在对应的路面上确定该位置，则该位置与相机的镜头中心之间的距离可通过测量工具直接测量得到。

此外，可通过倾角仪、铅垂线、卷尺等工具直接测量相机的俯仰角和相机的镜头中心距路面的高度。

在本发明一具体的实施例中，γ＝86.74°，L＝32.18m，h＝1.83m。

步骤S103：当检测车在待测道路上行驶时，采集检测车的相机拍摄的多幅道路图像。

其中，相机根据测距编码器测量的检测车行驶的道路里程，每隔预设距离拍摄一幅道路图像。两个位置的检测车行驶的道路里程之差即为该两个位置之间的距离，从而可在达到预设距离后，相机进行拍照。该预设距离用l₀表示，可根据经验选择。在本发明一具体的实施例中，l₀＝10m。

步骤S104：在每一道路图像上确定待测道路的两侧边界线。

具体的，可由操作人员在道路图像上根据拍摄的实景进行描绘，也可以通过现有的图像识别算法识别。例如，将道路图像在触摸屏上显示，操作人员利用触控笔分别描绘图像中的道路的两侧边界线。

步骤S105：根据相机的参数，将边界线的每一点在道路图像的图像坐标系中的第一坐标转换为在路面坐标系中的第二坐标。

具体的，该步骤包括如下的过程：

(1)采用第六方程将有效边界线的每一点在道路图像的图像坐标系中的第一纵坐标转换为在路面坐标系中的第二纵坐标。

具体的，第六方程为：

其中，Y_P表示第二纵坐标。y_p表示第一纵坐标，可通过在图像坐标系中读取得到。

k₂＝tanγ。

(2)采用第七方程将有效边界线的每一点在道路图像的图像坐标系中的第一横坐标转换为在路面坐标系中的第二横坐标。

具体的，第七方程为：

其中，X_P表示第二横坐标。x_p表示第一横坐标，可通过在图像坐标系中读取得到。

通过上述的步骤，在图像坐标系中读取一点的第一坐标，可转换为该点在对应的路面坐标系中的坐标。

步骤S106：分别以道路图像的每侧边界线的最靠近相机端的一点为每侧边界线的起点，截取每侧边界线，得到每侧有效边界线。

具体的，该步骤包括如下的过程：

(1)分别以道路图像的每侧边界线的最靠近相机端的一点为每侧边界线的起点，按距离边界线的起点由近到远的顺序，采用第八方程逐一计算每侧边界线的每一点与每侧边界线的起点的直线距离，直到每侧边界线的一点与每侧边界线的起点的直线距离大于预设距离。

一般的，道路图像上的最下端为最靠近相机端。因此，道路图像上的最靠近最下端的边界线的一点为边界线的起点。

具体的，第八方程为：

其中，l表示每侧边界线的一点与每侧边界线的起点的直线距离。(X_r,Y_r)表示每侧边界线的一点的第二坐标。(X₀,Y₀)表示每侧边界线的起点的第二坐标。

(2)截取不大于预设距离的每侧边界线的点，得到每侧有效边界线。

如前所述，预设距离为l₀，即采集相邻两幅道路图像检测车行驶的距离。

由于道路图像中，对应道路前方越远的位置的单像素对应的物理尺寸越大，相应的测量精度也就越低，因此，为了保证道路宽度的测量结果具有较高的精度，通过上述的过程，截取道路的两侧边界线的相对近相机端的一定范围内的部分曲线参与后续道路宽度的计算。

步骤S107：遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标中，计算一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离。

具体的，该步骤遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，采用第九方程计算一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离。第九方程为：

其中，w表示第一距离。(X_Li,Y_Li)表示一侧有效边界线的一点的第二坐标。(X_Rj,Y_Rj)表示另一侧有效边界线的一点的第二坐标。一侧有效边界线的每一点的集合为B_L，则(X_Li,Y_Li)∈B_L，另一侧有效边界线的每一点的集合为B_R，则(X_Rj,Y_Rj)∈B_R。

通过上述的过程，计算一侧边界线的所有点与另一侧边界线的所有点在路面坐标系中的距离，计算全面，不会遗漏。

步骤S108：获取最小的第一距离对应的两侧有效边界线的两点的第二坐标，将最小的第一距离确定为获取的两点的对应位置的道路宽度。

一般情况下，一幅道路图像只会找到一个最小的第一距离，将该第一距离确定为该幅道路图像中对应的两点所示位置的道路宽度。

综上，本发明一优选实施例的道路宽度的测量方法，够选取最佳测量位置获得道路在局部范围内的最小宽度，较大程度消除了因手动选择的道路两侧边界点不一定代表道路局部最小宽度位置而造成的路宽测量误差，使得测量较准确，且测量效率高，成本较低。

本发明另一优选实施例还公开了一种道路宽度的测量方法。该另一优选实施例的测量方法仍然采用上述优选的实施例的检测车，在此不再赘述。该另一优选实施例的测量方法仍然采用上述实施例的方法得到道路宽度。此外，本发明另一优选实施例可将得到的道路宽度与道路里程位置进行匹配。

具体的，如图2所示，该另一优选实施例的测量方法还包括如下的步骤：

步骤S201：当检测车在待测道路上行驶时，采集测距编码器测量的每幅道路图像对应的检测车行驶的道路里程。

应当理解的是，该步骤可与前述的步骤S103同时进行。

步骤S202：获取相机的镜头中心在道路图像对应的路面坐标系中的投影点的第二坐标。

具体的，由前述对路面坐标系的定义，以及相机的光轴在待测道路的路面上的投影与检测车的长度方向平行的要求，可以确定相机的光轴在路面坐标系中的投影与路面坐标系的Y轴重合，且相机用于拍摄道路的前方图像，则相机的镜头中心在路面坐标系中的投影点位于Y轴的负方向上。因此，相机的镜头中心、相机的镜头中心在路面坐标系中的投影点以及路面坐标系的原点构成直角三角形。相机的镜头中心距待测道路的路面的高度h为该直角三角形的一直角边的长度，相机的俯仰角γ为该直角三角形中路面坐标系的原点和相机的镜头中心在路面坐标系中的投影点所在的直角边对应的锐角。因此，相机的镜头中心在道路图像对应的路面坐标系中的投影点的第二坐标(X_C,Y_C)如下：

X_C＝0，Y_C＝-h×tanγ。

步骤S203：在道路图像对应的路面坐标系中，将确定的道路宽度对应的两侧有效边界线的两点连线，得到宽度线段。

通过步骤S108获取了该道路图像的道路宽度及对应的两点的坐标后，可通过本步骤对两点进行连线。如图3所示，道路宽度对应的两侧有效边界线的两点分别为P_L和P_R，宽度线段为P_LP_R。

步骤S204：在道路图像对应的路面坐标系中，计算投影点到宽度线段的第二距离。

计算投影点到宽度线段的第二距离的方程为：

其中，S_T表示第二距离。(X_Lmin,Y_Lmin)表示道路宽度对应的一侧有效边界线的一点的第二坐标，(X_Rmin,Y_Rmin)表示道路宽度对应的另一侧有效边界线的一点的第二坐标。Y_C表示投影点的第二纵坐标。

步骤S205：将第二距离、道路图像对应的道路里程和相机与测距编码器在检测车的长度方向的水平间距加和，得到道路宽度对应的道路里程。

具体的，S_w＝S+S_C+S_T。

S_w表示道路宽度对应的道路里程。S表示道路图像对应的道路里程，指的是采集这幅道路图像时对应的检测车行驶的里程。S_C表示相机与测距编码器在检测车的长度方向的水平间距，可预先标定，本发明一具体的实施例中，S_C＝2.86。

通过上述的过程，可将每一道路宽度与每一道路里程匹配，将匹配的道路宽度与道路里程输出，从而更加直观地表示待测道路的相应位置的道路宽度。

综上，本发明另一优选实施例的道路宽度的测量方法，不仅能够选取最佳测量位置获得道路在局部范围内的最小宽度，较大程度消除了因手动选择的道路两侧边界点不一定代表道路局部最小宽度位置而造成的路宽测量误差，使得测量较准确，且测量效率高，成本较低；且能够精确计算测得路宽数据的位置所在道路的里程值，实现路宽数据与道路里程的精确匹配，为车辆通过能力判别等应用提供更丰富的数据基础。

本发明实施例还公开了一种道路宽度的测量系统。如图4所示，该测量系统包括：

检测车401，检测车401上搭载有用于拍摄检测车401前方的道路图像的相机和用于测量检测车401行驶的道路里程的测距编码器，相机的光轴在待测道路的路面上的投影与检测车401的长度方向平行。

建立模块402，用于建立图像坐标系和路面坐标系。

其中，图像坐标系的原点为相机采拍摄的道路图像的中心点，图像坐标系的X轴平行于道路图像的横向，图像坐标系的Y轴平行于道路图像的纵向，路面坐标系的原点为相机拍摄道路图像时，相机的光轴与检测车401所在的路面的交点，路面坐标系的Y轴平行于检测车401的长度方向，路面坐标系的X轴平行于检测车401的宽度方向，道路图像的路面坐标系的各点与图像坐标系的各点对应。

标定模块403，用于标定相机的参数。

第一采集模块404，用于当检测车401在待测道路上行驶时，采集检测车401的相机拍摄的多幅道路图像。

其中，相机根据测距编码器测量的检测车401行驶的道路里程，每隔预设距离拍摄一幅道路图像。

确定模块405，用于在每一道路图像上确定待测道路的两侧边界线。

转换模块406，用于根据相机的参数，将边界线的每一点在道路图像的图像坐标系中的第一坐标转换为在路面坐标系中的第二坐标。

截取模块407，用于分别以道路图像的每侧边界线的最靠近相机端的一点为每侧边界线的起点，截取每侧边界线，得到每侧有效边界线。

第一计算模块408，用于遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，计算一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离。

路宽模块409，用于获取最小的第一距离对应的两侧有效边界线的两点的第二坐标，将最小的第一距离确定为获取的两点的对应位置的道路宽度。

优选的，标定模块403包括：

第一标定子模块，用于标定相机的内部参数。

其中，内部参数包括：相机二分之一水平视野角和相机二分之一垂直视野角。

第二标定子模块，用于当检测车401保持水平静止的状态时，标定相机的外部参数。

其中，外部参数包括：相机的俯仰角和相机的镜头中心距待测道路的路面的高度。

优选的，第一标定子模块包括：

第一计算单元，用于采用第一方程计算得到相机二分之一水平视野角。

其中，第一方程为

α表示相机二分之一水平视野角，u₁表示相机的芯片的像元的宽度，W表示道路图像的宽度分辨率，f表示相机的镜头焦距。

第二计算单元，用于采用第二方程计算得到相机二分之一垂直视野角。

其中，第二方程为

β表示相机二分之一垂直视野角，u₂表示相机的芯片的像元的高度，H表示道路图像的高度分辨率。

优选的，第二标定子模块包括：

标识单元，用于当检测车401保持水平静止的状态时，在相机的视野范围内的路面上标识第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点。

其中，第一标识点和第二标识点的连线与第三标识点和第四标识点的连线平行。

采集单元，用于采集相机拍摄的参考路面图像。

其中，参考路面图像上具有第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点；

第一计算单元，用于采用第三方程计算得到计算参数。

其中，第三方程为：

G表示计算参数，(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)分别为第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点在参考路面图像的图像坐标系中的坐标。

第二计算单元，用于采用第四方程计算得到相机的俯仰角。

其中，第四方程为

γ表示相机的俯仰角。

第三计算单元，用于采用第五方程计算得到相机的镜头中心距待测道路的路面的高度。

其中，第五方程为h＝L×cosγ，L表示参考路面图像的图像坐标系的原点对应的路面的位置与相机的镜头中心之间的距离。

优选的，转换模块406包括：

第一转换子模块，用于采用第六方程将有效边界线的每一点在道路图像的图像坐标系中的第一纵坐标转换为在路面坐标系中的第二纵坐标。

第二转换子模块，用于采用第七方程将有效边界线的每一点在道路图像的图像坐标系中的第一横坐标转换为在路面坐标系中的第二横坐标。

其中，第六方程为

第七方程为

Y_P表示第二纵坐标，X_P表示第二横坐标，y_p表示第一纵坐标，x_p表示第一横坐标，

k₂＝tanγ，

优选的，截取模块407包括：

第一计算子模块，用于分别以道路图像的每侧边界线的最靠近相机端的一点为每侧边界线的起点，按距离边界线的起点由近到远的顺序，采用第八方程逐一计算每侧边界线的每一点与每侧边界线的起点的直线距离，直到每侧边界线的一点与每侧边界线的起点的直线距离大于预设距离。

其中，第八方程为

l表示每侧边界线的一点与每侧边界线的起点的直线距离，(X_r,Y_r)表示每侧边界线的一点的第二坐标，(X₀,Y₀)表示每侧边界线的起点的第二坐标。

截取子模块，用于截取不大于预设距离的每侧边界线的点，得到每侧有效边界线。

优选的，第一计算模块408包括：

第二计算子模块，用于遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，采用第九方程计算一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离。

其中，第九方程

w表示第一距离，(X_Li,Y_Li)表示一侧有效边界线的一点的第二坐标，(X_Rj,Y_Rj)表示另一侧有效边界线的一点的第二坐标。

优选的，该建立系统还包括：

第二采集模块，用于当检测车401在待测道路上行驶时，采集测距编码器测量的每幅道路图像对应的检测车401行驶的道路里程。

获取模块，用于获取相机的镜头中心在道路图像对应的路面坐标系中的投影点的第二坐标。

连线模块，用于在道路图像对应的路面坐标系中，将确定的道路宽度对应的两侧有效边界线的两点连线，得到宽度线段。

第二计算模块，用于在道路图像对应的路面坐标系中，计算投影点到宽度线段的第二距离。

优选的，计算投影点到宽度线段的第二距离的方程为：

其中，S_T表示第二距离，(X_Lmin,Y_Lmin)表示道路宽度对应的一侧有效边界线的一点的第二坐标，(X_Rmin,Y_Rmin)表示道路宽度对应的另一侧有效边界线的一点的第二坐标，Y_C表示投影点的第二纵坐标，投影点的第二纵坐标Y_C＝-h×tanγ。

加和模块，用于将第二距离、道路图像对应的道路里程和相机与测距编码器在检测车401的长度方向的水平间距加和，得到道路宽度对应的道路里程。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

综上，本发明实施例的道路宽度的测量系统，不仅能够选取最佳测量位置获得道路在局部范围内的最小宽度，较大程度消除了因手动选择的道路两侧边界点不一定代表道路局部最小宽度位置而造成的路宽测量误差，使得测量较准确，且测量效率高，成本较低；且能够精确计算测得路宽数据的位置所在道路的里程值，实现路宽数据与道路里程的精确匹配，为车辆通过能力判别等应用提供更丰富的数据基础。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种道路宽度的测量方法，其特征在于，所述测量方法采用检测车，所述检测车上搭载有用于拍摄所述检测车前方的道路图像的相机和用于测量所述检测车行驶的道路里程的测距编码器，所述相机的光轴在待测道路的路面上的投影与所述检测车的长度方向平行；

所述测量方法包括：

建立图像坐标系和路面坐标系，其中，所述图像坐标系的原点为所述相机采集的道路图像的中心点，所述图像坐标系的X轴平行于所述道路图像的横向，所述图像坐标系的Y轴平行于所述道路图像的纵向，所述路面坐标系的原点为所述相机拍摄所述道路图像时，所述相机的光轴与所述检测车所在的路面的交点，所述路面坐标系的Y轴平行于所述检测车的长度方向，所述路面坐标系的X轴平行于所述检测车的宽度方向，所述道路图像的所述路面坐标系的各点与所述图像坐标系的各点对应；

标定所述相机的参数；

当所述检测车在待测道路上行驶时，采集所述检测车的相机拍摄的多幅道路图像，其中，所述相机根据所述测距编码器测量的所述检测车行驶的道路里程，每隔预设距离拍摄一幅所述道路图像；

在每一所述道路图像上确定所述待测道路的两侧边界线；

根据所述相机的参数，将所述边界线的每一点在所述道路图像的图像坐标系中的第一坐标转换为在路面坐标系中的第二坐标；

分别以所述道路图像的每侧所述边界线的最靠近相机端的一点为每侧所述边界线的起点，截取每侧所述边界线，得到每侧有效边界线；

遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，计算所述一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离；

获取最小的所述第一距离对应的两侧所述有效边界线的两点的第二坐标，将最小的所述第一距离确定为获取的两点的对应位置的道路宽度。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述标定所述相机的参数的步骤，包括：

标定所述相机的内部参数，其中，所述内部参数包括：相机二分之一水平视野角和相机二分之一垂直视野角；

当所述检测车保持水平静止的状态时，标定所述相机的外部参数，其中，所述外部参数包括：相机的俯仰角和相机的镜头中心距待测道路的路面的高度。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述标定所述相机的内部参数的步骤，包括：

采用第一方程计算得到相机二分之一水平视野角，其中，所述第一方程为

α表示相机二分之一水平视野角，u₁表示相机的芯片的像元的宽度，W表示道路图像的宽度分辨率，f表示相机的镜头焦距；

采用第二方程计算得到相机二分之一垂直视野角，其中，所述第二方程为

β表示相机二分之一垂直视野角，u₂表示相机的芯片的像元的高度，H表示道路图像的高度分辨率。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述标定所述相机的外部参数的步骤，包括：

当所述检测车保持水平静止的状态时，在所述相机的视野范围内的路面上标识第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点，其中，第一标识点和第二标识点的连线与第三标识点和第四标识点的连线平行；

采集所述相机拍摄的参考路面图像，其中，所述参考路面图像上具有第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点；

采用第三方程计算得到计算参数，其中，所述第三方程为

G表示计算参数，(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)分别为第一标识点、第二标识点、第三标识点和第四标识点在所述参考路面图像的图像坐标系中的坐标；

采用第四方程计算得到相机的俯仰角，其中，第四方程为

γ表示相机的俯仰角；

采用第五方程计算得到相机的镜头中心距待测道路的路面的高度，其中，所述第五方程为h＝L×cosγ，L表示所述参考路面图像的图像坐标系的原点对应的路面的位置与相机的镜头中心之间的距离。

5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述将所述边界线的每一点在所述道路图像的图像坐标系中的第一坐标转换为在路面坐标系中的第二坐标的步骤，包括：

采用第六方程将所述有效边界线的每一点在所述道路图像的图像坐标系中的第一纵坐标转换为在路面坐标系中的第二纵坐标；

采用第七方程将所述有效边界线的每一点在所述道路图像的图像坐标系中的第一横坐标转换为在路面坐标系中的第二横坐标；

其中，所述第六方程为

所述第七方程为

Y_P表示第二纵坐标，X_P表示第二横坐标，y_p表示第一纵坐标，x_p表示第一横坐标，

k₂＝tanγ，

6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述得到每侧有效边界线的步骤，包括：

分别以所述道路图像的每侧所述边界线的最靠近相机端的一点为每侧所述边界线的起点，按距离所述边界线的起点由近到远的顺序，采用第八方程逐一计算每侧所述边界线的每一点与每侧所述边界线的所述起点的直线距离，直到每侧所述边界线的一点与每侧所述边界线的起点的直线距离大于所述预设距离，其中，所述第八方程为

l表示每侧所述边界线的一点与每侧所述边界线的起点的直线距离，(X_r,Y_r)表示每侧所述边界线的一点的第二坐标，(X₀,Y₀)表示每侧所述边界线的起点的第二坐标；

截取不大于预设距离的每侧所述边界线的点，得到每侧有效边界线。

7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述计算所述一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离的步骤，包括：

遍历所述一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，采用第九方程计算所述一侧有效边界线的一点与所述另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离，其中，所述第九方程

w表示第一距离，(X_Li,Y_Li)表示一侧有效边界线的一点的第二坐标，(X_Rj,Y_Rj)表示另一侧有效边界线的一点的第二坐标。

8.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，还包括：

当所述检测车在待测道路上行驶时，采集所述测距编码器测量的每幅所述道路图像对应的所述检测车行驶的道路里程；

获取所述相机的镜头中心在所述道路图像对应的路面坐标系中的投影点的第二坐标；

在所述道路图像对应的路面坐标系中，将确定的所述道路宽度对应的两侧所述有效边界线的两点连线，得到宽度线段；

在所述道路图像对应的路面坐标系中，计算所述投影点到所述宽度线段的第二距离；

将所述第二距离、所述道路图像对应的道路里程和所述相机与所述测距编码器在检测车的长度方向的水平间距加和，得到所述道路宽度对应的道路里程。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述计算所述投影点到所述宽度线段的第二距离的方程为：

其中，S_T表示第二距离，(X_Lmin,Y_Lmin)表示所述道路宽度对应的一侧有效边界线的一点的第二坐标，(X_Rmin,Y_Rmin)表示所述道路宽度对应的另一侧有效边界线的一点的第二坐标，Y_C表示所述投影点的第二纵坐标，所述投影点的第二纵坐标Y_C＝-h×tanγ。

10.一种道路宽度的测量系统，其特征在于，包括：

检测车，所述检测车上搭载有用于拍摄所述检测车前方的道路图像的相机和用于测量所述检测车行驶的道路里程的测距编码器，所述相机的光轴在待测道路的路面上的投影与所述检测车的长度方向平行；

建立模块，用于建立图像坐标系和路面坐标系，其中，所述图像坐标系的原点为所述相机拍摄的道路图像的中心点，所述图像坐标系的X轴平行于所述道路图像的横向，所述图像坐标系的Y轴平行于所述道路图像的纵向，所述路面坐标系的原点为所述相机拍摄所述道路图像时，所述相机的光轴与所述检测车所在的路面的交点，所述路面坐标系的Y轴平行于所述检测车的长度方向，所述路面坐标系的X轴平行于所述检测车的宽度方向，所述道路图像的所述路面坐标系的各点与所述图像坐标系的各点对应；

标定模块，用于标定所述相机的参数；

第一采集模块，用于当所述检测车在待测道路上行驶时，采集所述检测车的相机拍摄的多幅道路图像，其中，所述相机根据所述测距编码器测量的所述检测车行驶的道路里程，每隔预设距离拍摄一幅所述道路图像；

确定模块，用于在每一所述道路图像上确定所述待测道路的两侧边界线；

转换模块，用于根据所述相机的参数，将所述边界线的每一点在所述道路图像的图像坐标系中的第一坐标转换为在路面坐标系中的第二坐标；

截取模块，用于分别以所述道路图像的每侧所述边界线的最靠近相机端的一点为每侧所述边界线的起点，截取每侧所述边界线，得到每侧有效边界线；

第一计算模块，用于遍历一侧有效边界线的每一点，在路面坐标系中，计算所述一侧有效边界线的一点与另一侧有效边界线的每一点之间的第一距离；

路宽模块，用于获取最小的所述第一距离对应的两侧所述有效边界线的两点的第二坐标，将最小的所述第一距离确定为获取的两点的对应位置的道路宽度。

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