CN112162107A - 一种基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法及系统，属于测速技术领域，包括获取车辆行驶经过测速区域的多幅连续图像以及每幅图像的获取时间；将多幅连续图像拼接成一幅呈现车辆全景的图像；提取车辆全景的图像中的车头图像和车尾图像；将车尾图像的获取时间减去车头图像的获取时间得到车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间；将车尾图像的图像坐标减去车头图像的图像坐标得到车辆的像素长度；根据车辆的像素长度转换计算得到车辆的行驶距离；根据速度计算公式，将车辆的行驶距离除以车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间得到车辆的行驶速度。本发明通过拍摄车辆侧面图像信息也能测出车辆行驶速度。
Description
技术领域
本发明属于速度测量技术领域，特别涉及一种基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法及系统。
背景技术
目前普遍的交通管理中的车辆行驶速度测量，一般是使用雷达测速、微波测速、视频图像测速等；而在视频图像测速中，传统的方法是对视频图像中的进行车辆检测、建立车辆行驶轨迹跟踪，获得车辆在图像中的行驶轨迹，再使用公式计算车速，这种传统方法由于车辆行驶轨迹是一条从近及远的射线，不是在水平面，存在算法公式复杂、计算不准确等问题。
发明内容
针对上述车辆行驶速度测量存在算法复杂、计算不准确的问题，本发明提供一种基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法及系统。
本发明公开了一种基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法，包括获取车辆行驶经过测速区域的多幅连续图像以及每幅图像的获取时间；
将所述多幅连续图像拼接成一幅呈现所述车辆全景的图像，且在所述车辆全景的图像上建立图像坐标；
提取所述车辆全景的图像中的车头图像和车尾图像，并分别获得所述车头图像和所述车尾图像的获取时间和图像坐标；
将所述车尾图像的获取时间减去所述车头图像的获取时间得到所述车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间；
将所述车尾图像的图像坐标减去所述车头图像的图像坐标得到所述车辆的像素长度；
根据所述车辆的像素长度转换计算得到所述车辆的行驶距离；
根据速度计算公式，将所述车辆的行驶距离除以所述车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间得到所述车辆的行驶速度。
优选的是，所述将所述多幅连续图像拼接成一幅呈现所述车辆全景的图像的步骤包括：
将所述多幅连续图像按照获取时间依次排列，并且将两两相邻的图像进行初始配准；
在所述两两相邻的图像中的前一幅图像的空白区域中获得第一拼接缝；
利用所述第一拼接缝在所述两两相邻的图像中的后一幅图像的相应区域进行特征点的匹配，根据匹配的结果在所述两两相邻的图像上获得第二拼接缝；
基于所述第一拼接缝和所述第二拼接缝进行图像拼接，将所述多幅连续图像拼接后，以获得拼接后所述车辆全景的图像。
优选的是，所述获得第一拼接缝的步骤包括：
计算所述两两相邻的图像中的前一幅图像每一行中的背景像素的数目，将具有最大背景像素数目的行作为待搜索的行；
在所述待搜索的行的附近区域，通过动态规划进行搜索以获得经过最多背景像素的最优路径，将所述最优路径作为所述第一拼接缝。
优选的是，所述利用所述第一拼接缝在所述两两相邻的图像中的后一幅图像的相应区域进行特征点的匹配，根据匹配的结果在所述两两相邻的图像上获得第二拼接缝的步骤包括：
将所述第一拼接缝划分为多段，根据所述多段获得多个待匹配的特征点；
根据所述多个待匹配的特征点，在所述两两相邻的图像中的后一幅图像的对应区域进行匹配以获得多个匹配特征点；
对所述多个匹配特征点进行动态规划来获得所述第二拼接缝。
本发明提供一种上述所述的基于拼接图像的车辆行驶速度测量系统，包括：
拍摄图像模块，用于获取行驶过程中车辆的多幅连续图像；
拼接模块，用于将所述多幅连续图像拼接成一幅呈现所述车辆全景的图像；
获取模块，用于获取所述车头图像和所述车尾图像的获取时间和图像坐标；
计算模块，用于计算所述车辆的行驶速度。
优选的是，所述拍摄图像模块设有一根立杆上，且所述立杆设于所述车辆行驶道路的一侧。
优选的是，所述拍摄图像模块的拍摄方向与所述车辆行驶道路之间的角度在30°～45°。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过在道路一侧固定设有拍摄图像模块，车辆行驶经过拍摄图像模块的拍摄区域，获得多幅位于同一水平线上的连续车辆侧面图像，将所有图像拼接后，计算得到车辆行驶的速度，且在计算过程中也能得到车辆的长度。
附图说明
图1为本发明的基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法的系统模块结构示意图；
图2为本发明基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法的流程图。
附图标记
1、拍摄图像模块；2、拼接模块；3、获取模块；4、计算模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，是本发明基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法的系统的功能模块图，该系统包括拍摄图像模块1，用于获取行驶过程中车辆的多幅连续图像；拼接模块2，用于将多幅连续图像拼接成一幅呈现车辆全景的图像；获取模块3，用于获取车头图像和车尾图像的获取时间和图像坐标；计算模块4，用于计算车辆的行驶速度。
其中，拍摄图像模块1可以选择红外高清摄像机，红外高清摄像机上设有感应装置，当感应装置感应到车辆进入拍摄图像模块1的拍摄区域中时，连续拍摄多幅车辆行驶的图像。另外，将拍摄图像模块1固定设置在一根立杆上，该立杆设于车辆行驶道路的一侧面，且拍摄图像模块1的拍摄方向与车辆行驶道路之间的角度在30°～45°，这样设置使得拍摄图像模块1拍摄到车辆侧面的连续图像，且该车辆侧面图像都处于同一水平线上，这样多幅连续图像更容易拼接，且这样测得的速度比传统的卡扣拍摄车辆正面的视频测速更准确。
拼接模块2、获取模块3和计算模块4均以软件程序或指令的行驶安装在电子存储装置中，并由处理器执行，即将红外高清摄像机拍摄的连续的图像传送到该电子存储装置中，处理器依次调用拼接模块2、获取模块3和计算模块4进行处理。
参照图2，是本发明基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法的流程图，步骤包括：
获取车辆行驶经过测速区域的多幅连续图像以及每幅图像的获取时间，即要每幅图像还记录有该图像的拍摄时间，然后将每幅图像及该图像的拍摄时间上传到拼接模块2内；
拼接模块2将多幅连续图像拼接成一幅呈现车辆全景的图像，且在车辆全景的图像上建立图像坐标，具体包括：
将多幅连续图像按照获取时间依次排列，并且将两两相邻的图像进行初始配准；
在两两相邻的图像中的前一幅图像的空白区域中获得第一拼接缝；
利用第一拼接缝在两两相邻的图像中的后一幅图像的相应区域进行特征点的匹配，根据匹配的结果在两两相邻的图像上获得第二拼接缝；
基于第一拼接缝和第二拼接缝进行图像拼接，将多幅连续图像拼接后，以获得拼接后车辆全景的图像。通过上述多次两两拼接，拼接成一幅车辆全景的图像。
其中，两两相邻的图像进行初始配准，关于如何进行配准，可以采用现有技术中的任意一种方法。
例如，可以使用特征匹配实现初始配准，特征可以包括SURF(Speeded Up RobustFeatures)，ORB(Oriented Brief)等，匹配方法可以包括最近邻匹配方法等。然后基于匹配的特征估计两幅图像间的透视变换矩阵，于是两幅图像在统一的坐标系里实现了初始的配准。但本发明不限于此，可以根据实际情况选择实际的特征以及匹配算法等。
进一步地，获得第一拼接缝的步骤包括：
计算两两相邻的图像中的前一幅图像每一行中的背景像素的数目，将具有最大背景像素数目的行作为待搜索的行；
在待搜索的行的附近区域，通过动态规划进行搜索以获得经过最多背景像素的最优路径，将最优路径作为第一拼接缝；
获得第二拼接缝的步骤包括：
将第一拼接缝划分为多段，根据多段获得多个待匹配的特征点；
根据多个待匹配的特征点，在两两相邻的图像中的后一幅图像的对应区域进行匹配以获得多个匹配特征点；
对多个匹配特征点进行动态规划来获得第二拼接缝。
提取车辆全景的图像中的车头图像和车尾图像，并分别获得车头图像和车尾图像的获取时间和图像坐标；
将车尾图像的获取时间减去车头图像的获取时间得到车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间；
将车尾图像的图像坐标减去车头图像的图像坐标得到车辆的像素长度；
根据车辆的像素长度转换计算得到车辆的行驶距离；
根据速度计算公式，将车辆的行驶距离除以车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间得到车辆的行驶速度。通过上述方法不仅可以得到车辆的行驶速度还能得到车辆的长度，车辆的行驶距离即为车辆的长度。
在本实施例中，通过在道路一侧固定设有拍摄图像模块1，车辆行驶经过拍摄图像模块1的拍摄区域，获得多幅位于同一水平线上的连续车辆侧面图像，将所有图像拼接后，计算得到车辆行驶的速度，且在计算过程中也能得到车辆的长度。
具体实施例：
首先，将需要监测车辆速度的道路一侧固定设有立杆上，并将红外高清摄像机固定在立杆上，且调整红外高清摄像机的拍摄角度，使得红外高清摄像机的拍摄区域固定，建立道路坐标系，可以确定拍摄区域的坐标是固定不变的；
其次，当感应装置感应到有车辆经过该拍摄区域时，启动红外高清摄像机开始连续拍照，例如连续拍摄到3幅图像，且每幅图像拍摄的车辆图像有重复的图像，另外图像的其他空白区域也是固定不变的，即坐标系是不变的，故可以在两两相邻的图像中的前一幅图像的空白区域中获得第一拼接缝，根据第一拼接缝的道路坐标，利用后一幅图像的相应区域进行特征点的匹配，根据匹配的结果在两两相邻的图像上获得第二拼接缝，因为两幅图像按照反射到道路坐标系的位置可以对应匹配，故两幅图像拼接到一起基本没有误差或者误差会更小；
然后，将拼接成完整的图像后，建立图像坐标系，提取车辆全景的图像中的车头图像和车尾图像，并分别获得车头图像和车尾图像的获取时间和图像坐标，车头图像指的是车辆最前端的位置，车尾图像指的是车辆最末端的位置；
根据车头图像和车尾图像的获取时间和图像坐标，计算从车头到车尾行驶的时间和像素距离，将像素距离转换成实际距离，可以采用现有技术中的任意一种方法，例如采用空间标定法。
最后，根据速度计算公式，将车辆的行驶距离除以车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间得到车辆的行驶速度。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法，其特征在于，包括：
获取车辆行驶经过测速区域的多幅连续图像以及每幅图像的获取时间；
将所述多幅连续图像拼接成一幅呈现所述车辆全景的图像，且在所述车辆全景的图像上建立图像坐标；
提取所述车辆全景的图像中的车头图像和车尾图像，并分别获得所述车头图像和所述车尾图像的获取时间和图像坐标；
将所述车尾图像的获取时间减去所述车头图像的获取时间得到所述车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间；
将所述车尾图像的图像坐标减去所述车头图像的图像坐标得到所述车辆的像素长度；
根据所述车辆的像素长度转换计算得到所述车辆的行驶距离；
根据速度计算公式，将所述车辆的行驶距离除以所述车辆从车头位置行驶到车尾位置的行驶时间得到所述车辆的行驶速度。
2.如权利要求1所述的基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法，其特征在于，所述将所述多幅连续图像拼接成一幅呈现所述车辆全景的图像的步骤包括：
将所述多幅连续图像按照获取时间依次排列，并且将两两相邻的图像进行初始配准；
在所述两两相邻的图像中的前一幅图像的空白区域中获得第一拼接缝；
利用所述第一拼接缝在所述两两相邻的图像中的后一幅图像的相应区域进行特征点的匹配，根据匹配的结果在所述两两相邻的图像上获得第二拼接缝；
基于所述第一拼接缝和所述第二拼接缝进行图像拼接，将所述多幅连续图像拼接后，以获得拼接后所述车辆全景的图像。
3.如权利要求2所述的基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法，其特征在于，所述获得第一拼接缝的步骤包括：
计算所述两两相邻的图像中的前一幅图像每一行中的背景像素的数目，将具有最大背景像素数目的行作为待搜索的行；
在所述待搜索的行的附近区域，通过动态规划进行搜索以获得经过最多背景像素的最优路径，将所述最优路径作为所述第一拼接缝。
4.如权利要求2所述的基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法，其特征在于，所述利用所述第一拼接缝在所述两两相邻的图像中的后一幅图像的相应区域进行特征点的匹配，根据匹配的结果在所述两两相邻的图像上获得第二拼接缝的步骤包括：
将所述第一拼接缝划分为多段，根据所述多段获得多个待匹配的特征点；
根据所述多个待匹配的特征点，在所述两两相邻的图像中的后一幅图像的对应区域进行匹配以获得多个匹配特征点；
对所述多个匹配特征点进行动态规划来获得所述第二拼接缝。
5.一种实现如权利要求1-4任一项所述的基于拼接图像的车辆行驶速度测量方法的系统，其特征在于，包括：
拍摄图像模块，用于获取行驶过程中车辆的多幅连续图像；
拼接模块，用于将所述多幅连续图像拼接成一幅呈现所述车辆全景的图像；
获取模块，用于获取所述车头图像和所述车尾图像的获取时间和图像坐标；
计算模块，用于计算所述车辆的行驶速度。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述拍摄图像模块设有一根立杆上，且所述立杆设于所述车辆行驶道路的一侧。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述拍摄图像模块的拍摄方向与所述车辆行驶道路之间的角度在30°～45°。
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