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基于道路环境固有特征的事故现场图像校正方法研究

作　者: 王吉亮
导　师: 许洪国
学　校: 吉林大学
专　业: 交通环境与安全技术
关键词: 快速勘察几何校正固有特征动态配准道路环境
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 43次
引　用: 2次
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内容摘要

随着汽车保有量不断增加，道路交通事故频繁发生，给人民的生命财产安全和社会的安定和谐带来巨大威胁。由于缺乏必要的技术和设备，导致交通事故现场勘测延迟和处置不当，造成更巨大的直接和间接损失。因此，寻求一种快速、精确、高效的道路交通事故现场勘测方法对促进道路交通安全具有重大意义。随着计算机视觉技术、摄影技术和数字图像处理技术的不断发展和完善，许多新技术和新仪器开始应用到事故现场勘测工作，旨在减少事故现场勘测延迟、妥善处置现场并辅助绘制交通事故现场图。由于摄影设备、成像系统特性及现场取景位置等多种因素都会导致现场图像在生成过程中出现几何畸变，故需对所采集的现场图像进行校正处理，使得校正图像能够呈现垂直俯视图像的效果，从而更直观、更全面地反映交通事故现场的信息。然而目前，图像校正方法多需人为设置标定物等作为校正参考点，这不仅会产生测量误差，而且也影响事故现场的勘测结果。此外，标定物的携带、摆放、测量等一系列工序都增加了交通事故现场勘测工作的繁琐程度，不利于事故现场的快速勘测与处置。使用基于道路环境固有特征的事故现场图像校正方法，可充分利用不同事故现场的地形、地貌、交通设施及周边环境，非外设专用标定物，对交通事故现场图像进行校正，在保证二维数据测量精度的基础上，更趋近于快速勘测的目标，使现场勘测具有快速、便捷、高效的特点。主要研究内容包括：深入研究图像二维几何校正的数学模型。从图像空间变换入手，立足于事故现场特殊性，以相机线形成像模型为切入点，确定图像二维几何校正数学模型，并提出图像像素点灰度值的确定方法。通过四参考点法快速获取事故现场控制点的坐标。对事故现场的道路环境固有特征进行定义和分类，并依据国标、文献获取各类道路环境固有特征的相应尺寸。在图像二维校正基础上，给出基于道路环境固有特征的事故图像校正方法的具体实现及操作，并演示使用事故图像校正软件实现利用道路环境固有特征对图像进行校正的个案研究。针对事故现场图像配准问题的核心和关键——如何使校正后图像尽可能多地保留现场信息问题，深入研究交通事故现场俯视图像配准方法。在水平线配准模型的基础上，创新性地提出图像动态配准，并通过多组试验对其可行性进行定性校验。通过场地试验，模拟道路交通事故现场，分析影响基于道路环境固有特征的图像校正精度的因素，并通过与人为设置标定物的图像校正试验数据进行比对，以证实其可靠性和效率性。同时，也通过试验验证动态配准算法的精度，进而验证其可行性和有效性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 交通事故研究的背景及意义  10-11
  1.2 交通事故现场勘测  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
    1.3.1 国外研究现状  12-13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 研究内容及结构  14-18
第2章事故现场图像二维校正模型  18-36
  2.1 图像的几何变换  18-24
    2.1.1 图像空间变换齐次坐标  18-19
    2.1.2 二维图像的几何变换矩阵  19-20
    2.1.3 图像空间变换的基本形式  20-24
  2.2 图像像素点灰度值的确定  24-28
    2.2.1 灰度插值  24-27
    2.2.2 灰度值映射  27-28
  2.3 图像二维几何校正模型  28-30
  2.4 现场图像参考点的获取  30-34
    2.4.1 四参考点法  30-32
    2.4.2 输入图像参考点坐标的获取  32-34
  2.5 小结  34-36
第3章基于道路环境固有特征的事故现场图像校正  36-48
  3.1 道路环境固有特征分类  36-40
    3.1.1 交通标志  36-37
    3.1.2 交通标线  37-39
    3.1.3 车行道  39-40
    3.1.4 事故现场遗留痕迹  40
    3.1.5 事故车辆未损坏部分  40
  3.2 基于道路环境固有特征的事故现场图像校正  40-43
    3.2.1 事故场景的选取  41
    3.2.2 事故场景的拍摄  41
    3.2.3 事故图像的校正  41-42
    3.2.4 显示图像校正结果  42-43
  3.3 图像校正软件功能及个案研究  43-46
    3.3.1 软件功能  43
    3.3.2 个案研究  43-45
    3.3.3 工作流程  45-46
  3.4 小结  46-48
第4章事故现场校正图像动态配准  48-62
  4.1 图像配准的定义及任务  48
  4.2 交通事故现场俯视图配准  48-49
  4.3 交通事故现场俯视图像动态配准  49-54
    4.3.1 动态配准定义  49-50
    4.3.2 动态配准算法  50-53
    4.3.3 配准图像出界点的处理  53-54
  4.4 动态配准的可行性  54-60
    4.4.1 中线配准局限性验证  54-56
    4.4.2 动态配准灵活性验证  56-57
    4.4.3 动态配准可行性验证  57-60
  4.5 小结  60-62
第5章算法验证及误差分析  62-76
  5.1 试验条件  62-63
    5.1.1 试验准备  62
    5.1.2 试验方案  62-63
  5.2 试验数据的采集  63-64
    5.2.1 相机距地面高度  63
    5.2.2 相机距目标区域的水平距离  63-64
    5.2.3 相机焦距  64
  5.3 算法验证  64-75
    5.3.1 基于道路环境固有特征的图像校正精度验证  65-70
    5.3.2 基于道路环境固有特征的图像校正效果  70-72
    5.3.3 动态配准算法精度校验与误差分析  72-75
  5.4 小结  75-76
第6章总结与展望  76-78
  6.1 总结  76-77
  6.2 展望  77-78
参考文献  78-82
附录基于道路环境固有特征校正方法的个案研究  82-89
致谢  89

基于道路环境固有特征的事故现场图像校正方法研究

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