RU2551765C1 - Способ регистрации динамики движения объекта - Google Patents
Способ регистрации динамики движения объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551765C1 RU2551765C1 RU2014108425/28A RU2014108425A RU2551765C1 RU 2551765 C1 RU2551765 C1 RU 2551765C1 RU 2014108425/28 A RU2014108425/28 A RU 2014108425/28A RU 2014108425 A RU2014108425 A RU 2014108425A RU 2551765 C1 RU2551765 C1 RU 2551765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- frame
- relative
- center
- motion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контролю параметров движения объекта и может быть использовано, в частности, для измерения параметров динамики движения автотранспортных средств (АТС) при их испытаниях с учетом продольной и поперечной составляющих. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений параметров динамики движения объекта путем определения фактической траектории движения его центра масс в условиях криволинейного движения. Этот результат достигается тем, что производят видеосъемку поверхности движения объекта с помощью двух установленных на нем видеокамер. По результатам полученной видеозаписи определяют координаты центра масс объекта
(
;
) - координаты центра изображения первой видеокамеры на кадре i+1 относительно начала координат;
(
;
) - координаты центра изображения второй видеокамеры на кадре i+1 относительно начала координат;
(x; y) - координаты центра масс объекта относительно начала координат в момент съемки i-го кадра;
(x'; y') - координаты центра масс объекта относительно начала координат в момент съемки кадра i+1;
O1O2 - расстояние между центрами видеокамер;
i=1, 2, 3, …, n - номер кадра видеоряда.
Параметры динамики движения (путь, скорость, ускорение либо замедление), а также построение траектории движения выполняют для центра масс объекта с учетом его перемещения в продольном и поперечном направлениях. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к контролю параметров движения объекта и может быть использовано, в частности, для измерения параметров динамики движения автотранспортных средств (АТС) при их испытаниях с учетом продольной и поперечной составляющих.
Известен способ регистрации параметров движения АТС при испытаниях, основанный на использовании механического прибора для считывания пройденного автомобилем пути с помощью дополнительного колеса (так называемого «пятого колеса» или колеса «Пейслера»), закрепленного на автомобиле и повторяющего движение автомобиля [DE 4214607 С1 (1 июля 1993) Goetz 8037 Olching De Peiseler].
К недостаткам данного способа и приборов данного типа следует отнести невозможность измерения поперечного перемещения автомобиля и большая вероятность выхода из строя при заносе или резком смещении транспортного средства в поперечном направлении.
Известен способ растрового оптического измерения скорости объекта [RU 2482499 C2 (заявлен 01 июля 2010 г., опубл. 20 мая 2013 г.)], основанный на формировании пространственной амплитудной модуляции света, отраженного от объекта, с помощью растра, расположенного между оптической системой и фотоприемниками, и детектировании модулированного света с помощью минимум четырех фотоприемников и минимум трех дифференциальных усилителей, по частоте результирующего электрического сигнала, с которых судят о скорости объекта.
Недостатком известного способа (далее способ регистрации динамики движения объекта) является недостаточная точность, обусловленная тем, что измерение производится не для центра масс объекта, а для точки, в которой закреплена регистрирующая аппаратура. Это приводит к значительным погрешностям в конечных результатах испытаний, особенно при криволинейном движении объекта, например при ходовых испытаниях автомобиля (режимы испытаний «переставка», «змейка», «поворот» и пр.).
В основу изобретения положена задача повышения точности измерений параметров динамики движения объекта путем определения фактической траектории движения его центра масс.
Поставленная задача решается тем, что в способе регистрации динамики движения объекта, по которому параметры движения объекта определяют по сигналам смещения регистрирующей аппаратуры, размещенной на нем, относительно поверхности движения, согласно изобретению в качестве регистрирующей аппаратуры использованы две синхронизированные видеокамеры, которые располагают на объекте параллельно оси его движения таким образом, что их оптические оси направлены непосредственно на поверхность движения объекта, проводят видеосъемку поверхности во время движения объекта, по результатам анализа видеозаписи вычисляют координаты центра масс объекта
по которым определяют параметры динамики движения для центра масс объекта, где
x, y - координаты центра масс объекта относительно начала координат в момент съемки i-го кадра;
x', y' - координаты центра масс объекта относительно начала координат в момент съемки кадра i+1;
O1O2 - расстояние между центрами видеокамер, м;
i=1, 2, 3, …, n - номер кадра видеоряда.
Параметры динамики движения объекта определяют в продольном и/или поперечном направлениях.
На фиг.1 представлена схема расположения регистрирующей аппаратуры на объекте (автомобиле). На фиг.2 приведен пример определения смещения первой видеокамеры относительно дорожного полотна [а) i-й кадр с выделенными характерными областями, б) кадр i+1, с указанием изменения расположения характерных областей, в) координатная плоскость с указанием перемещения видеокамеры]. На фиг.3 изображена схема расположения видеокамер, относительно центра масс АТС. На фиг.4 представлена траектория перемещения регистрирующей аппаратуры, расположенной на боковой поверхности автомобиля и фактическая траектория движения центра масс автомобиля, в случае выполнения испытательного маневра «рыболовный крюк» (методика NHTSA, США).
Заявляемый способ регистрации динамики движения объекта основан на оценке величины смещения видеокамер относительно поверхности движения с помощью распознавания перемещения характерных областей в соседних кадрах и предусматривает выполнение следующих операций.
Располагают комплект регистрирующей аппаратуры (штанга-держатель с двумя видеокамерами) на объекте, например на автомобиле, на расстоянии друг от друга с возможностью перекрытия областей съемки видеокамер и ориентируют оптические оси видеокамер на поверхность дорожного полотна (фиг.1). При необходимости отображения результатов измерения в реальном времени, в салоне транспортного средства располагают персональный компьютер и прочее вспомогательное оборудование.
Задают координаты расположения центра масс автомобиля относительно начала координат (x; y). Координаты определяют на основании данных предприятия-изготовителя, либо находят расчетным путем перед проведением испытаний. Проводят калибровку регистрирующей аппаратуры для возможности определения реальных размеров объектов в кадре и расположения видеокамер в пространстве.
Производят видеосъемку поверхности движения объекта в процессе его испытаний, начиная запись либо по команде оператора, либо с помощью распознавания определенной метки на поверхности движения. Полученные видеозаписи сохраняют на носитель информации, либо обрабатывают в реальном времени, например, с использованием модуля «opencv_video» библиотеки алгоритмов компьютерного зрения OpenCV, предназначенного для оценки оптического потока. Оценка оптического потока основана на определении величины смещения характерных областей (обычно наиболее контрастных) в кадре (фиг.2).
Координаты центра изображения, полученного первой видеокамерой (x1; y1) на первом кадре, принимают за нулевые (начало координат).
Производят поиск идентичных областей на двух соседних кадрах первой видеокамеры и затем оценивают величину перемещения данных областей по изменению координат их расположения в кадре. Для достоверности определения, оценку производят для нескольких областей в каждом кадре. После нахождения суммарного вектора перемещения областей определяют величину смещения первой видеокамеры относительно дорожного полотна и ее новые координаты (
;
). Аналогично определяют величину смещения для второй видеокамеры и ее координаты (
;
). Исходя из полученных координат видеокамер, рассчитывают новые координаты центра масс АТС (x'; y') относительно начала координат следующим образом.
Зная направление и величину смещения двух вершин треугольника O1 O2 (смещение центров изображений каждой из видеокамер относительно поверхности движения за время смены кадра), определяют смещение третьей вершины треугольника A, т.е. координаты центра масс автомобиля (фиг.3)
Далее определяют перемещение центра масс (путь) за время смены кадра по формуле
где Sx=x′-x - смещение центра масс объекта в продольном направлении;
Sy=y'-y - смещение центра масс объекта в поперечном направлении.
Затем рассчитывают скорость движения автомобиля по формуле
N - частота съемки, кадр/с.
Далее, при необходимости, определяют продольное и поперечное ускорения центра масс транспортного средства, строят графики изменения параметров движения АТС в функции от пути или от времени (продолжительности испытательного заезда), а также выполняют построение траектории движения центра масс АТС, суммируя перемещение в продольном и поперечном направлениях.
Приведем конкретный пример реализации способа.
Исходные данные:
Автомобиль - Audi S3.
Начальные координаты:
1-я видеокамера (точка O1) - (0; 0);
2-я видеокамера (точка О2) - (1,4; 0).
Центр масс (точка А) - (0,99; 1,27).
Расстояние между видеокамерами - 1,4 м.
Координаты точек на расчетном кадре:
1-я видеокамера (точка O1) - (0,441; 0,059);
2-я видеокамера (точка O2) - (1,842; 0,003).
Рассчитывают координаты центра масс АТС на кадре i+1 по (1), (2)
В результате получают координаты расположения центра масс автомобиля для расчетного кадра, относительно начала координат
A′(1,483; 1,290).
Согласно (3), определяют перемещение центра масс за время смены кадра
При скорости съемки видеокамеры равной 40 кадр/с, скорость движения центра масс автомобиля по (4) будет равна
При необходимости находят ускорение (замедление) АТС и строят графики изменения параметров от пути или от времени.
Данный способ актуален особенно при оценке параметров криволинейного движения объекта, т.к. теоретические оценки параметров движения, получаемые с помощью различных математических моделей, как правило, производятся относительно центра масс.
Например, в случае выполнения испытательного маневра «рыболовный крюк» (методика NHTSA, США), разница реально пройденного пути и пути, измеренного регистрирующей аппаратурой, расположенной на боковой поверхности АТС, составляет более 2,5% (рис.4), что весьма значимо сказывается на точности определения параметров движения АТС при испытаниях. Кроме того, данная погрешность может проявляться систематически и искажать фактические данные.
Таким образом, предлагаемый способ регистрации динамики движения объекта позволяет повысить точность оценки параметров движения путем определения фактической траектории движения его центра масс в условиях криволинейного движения.
Claims (2)
1. Способ регистрации динамики движения объекта, по которому параметры движения объекта определяют по сигналам смещения регистрирующей аппаратуры, размещенной на нем, относительно поверхности движения, отличающийся тем, что в качестве регистрирующей аппаратуры использованы две синхронизированные видеокамеры, которые располагают на объекте параллельно оси его движения таким образом, что их оптические оси направлены непосредственно на поверхность движения объекта, проводят видеосъемку поверхности во время движения объекта, по результатам анализа видеозаписи вычисляют координаты центра масс объекта
по которым определяют параметры динамики движения для центра масс объекта, где
, - координаты центра изображения первой видеокамеры на кадре i+1 относительно начала координат;
, - координаты центра изображения второй видеокамеры на кадре i+1 относительно начала координат;
x, y - координаты центра масс объекта относительно начала координат в момент съемки i-го кадра;
x', y' - координаты центра масс объекта относительно начала координат в момент съемки кадра i+1;
O1O2 - расстояние между центрами видеокамер, м;
i=1, 2, 3, …, n - номер кадра видеоряда.
по которым определяют параметры динамики движения для центра масс объекта, где
, - координаты центра изображения первой видеокамеры на кадре i+1 относительно начала координат;
, - координаты центра изображения второй видеокамеры на кадре i+1 относительно начала координат;
x, y - координаты центра масс объекта относительно начала координат в момент съемки i-го кадра;
x', y' - координаты центра масс объекта относительно начала координат в момент съемки кадра i+1;
O1O2 - расстояние между центрами видеокамер, м;
i=1, 2, 3, …, n - номер кадра видеоряда.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют параметры динамики движения в продольном и/или поперечном направлениях.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108425/28A RU2551765C1 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Способ регистрации динамики движения объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108425/28A RU2551765C1 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Способ регистрации динамики движения объекта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2551765C1 true RU2551765C1 (ru) | 2015-05-27 |
Family
ID=53294598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014108425/28A RU2551765C1 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Способ регистрации динамики движения объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2551765C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100123558A1 (en) * | 2008-11-20 | 2010-05-20 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for measuring speed of vehicle using rfid, rfid reader for measuring speed of vehicle, and system for collecting vehicle information using the same |
EP2447671A1 (en) * | 2009-06-26 | 2012-05-02 | Rohm Co., Ltd. | Angular velocity sensor, and synchronous detection circuit used therein |
RU2457457C1 (ru) * | 2011-03-29 | 2012-07-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Способ измерения суммарного люфта рулевого управления автотранспортного средства |
RU124016U1 (ru) * | 2011-10-20 | 2013-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Итерион" | Интеллектуальная система видеонаблюдения |
-
2014
- 2014-03-04 RU RU2014108425/28A patent/RU2551765C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100123558A1 (en) * | 2008-11-20 | 2010-05-20 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for measuring speed of vehicle using rfid, rfid reader for measuring speed of vehicle, and system for collecting vehicle information using the same |
EP2447671A1 (en) * | 2009-06-26 | 2012-05-02 | Rohm Co., Ltd. | Angular velocity sensor, and synchronous detection circuit used therein |
RU2457457C1 (ru) * | 2011-03-29 | 2012-07-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Способ измерения суммарного люфта рулевого управления автотранспортного средства |
RU124016U1 (ru) * | 2011-10-20 | 2013-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Итерион" | Интеллектуальная система видеонаблюдения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2657920B1 (en) | Driving assist device | |
US11023748B2 (en) | Method and apparatus for estimating position | |
US8363979B2 (en) | Method for ascertaining the axis of rotation of a vehicle wheel | |
CN104136298A (zh) | 测定车辆的速度和/或位置的方法和装置 | |
US20150192657A1 (en) | Method for determining a position of a vehicle, and a vehicle | |
CN101563625A (zh) | 用于二维和三维精确位置和定向确定的布置和方法 | |
US11971961B2 (en) | Device and method for data fusion between heterogeneous sensors | |
US11501452B2 (en) | Machine learning and vision-based approach to zero velocity update object detection | |
CN108692719A (zh) | 物体检测装置 | |
CN108519085B (zh) | 导航路径获取方法、装置、系统及其存储介质 | |
JP4802967B2 (ja) | 画像処理による車両のホイル中心位置計測装置 | |
CN110906953A (zh) | 一种自动驾驶定位的相对位置精度评估方法及装置 | |
US11983890B2 (en) | Method and apparatus with motion information estimation | |
US20090226094A1 (en) | Image correcting device and method, and computer program | |
KR102306056B1 (ko) | 하수 관거 내부 손상 영역의 크기 측정 방법 및 장치 | |
RU2551765C1 (ru) | Способ регистрации динамики движения объекта | |
US20200150280A1 (en) | Vehicle localization | |
JP5162962B2 (ja) | 物体検出装置 | |
JP2018194417A (ja) | 位置推定装置、移動装置 | |
KR101485043B1 (ko) | Gps 좌표 보정 방법 | |
CN112985455B (zh) | 定位定姿系统的精度评定方法、装置及存储介质 | |
RU2799734C1 (ru) | Бортовое устройство позиционирования рельсового транспортного средства | |
KR102417227B1 (ko) | 하수 관거 내부 기울기 측정 방법 및 장치 | |
RU197621U1 (ru) | Устройство измерения скорости транспортных средств | |
CN103047955B (zh) | 用于求得便携式设备的位置的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190305 |