一种基于逆投影三视图的车型识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于逆投影三视图的车型识别方法，基于逆投影三视图的车型识别与车辆建模方法，不受硬件环境限制，能够提取出被检测车辆的三维结构信息及真实尺寸数据，可以很准确的确定出被检测车辆的车型类别，还可以根据逆投影三视图匹配提取的车辆结构建立车辆三维线框模型。此外，这种方法不受车辆影子的影响，可以通过被检测车辆的三维结构很准确很稳定的识别出车型，具有广阔的应用前景。

Vehicle type recognition method based on Inverse Projection three views

The invention discloses a vehicle recognition method of Inverse Projection Based on three views, vehicle recognition and vehicle modeling method of Inverse Projection Based on three views, not the hardware constraints, can be extracted from the 3D structure information of the vehicle to be detected and real size data can be determined by the detection of vehicle model category very accurate, but also according to the Inverse Projection three view matching vehicle structure extraction established vehicle 3D wireframe model. In addition, this method is not affected by the shadow of the vehicle, the vehicle can be identified by the three-dimensional structure of the vehicle is very accurate and stable, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视频检测领域，具体涉及基于逆投影三视图的车型识别方法。
技术介绍
车型的自动识别技术是ITS(Intelligence Transportation System，智能交通系统)系统构成的关键技术之一，主要通过车型识别系统采集车辆原始图像，运用相应的图像处理算法分析、处理并获取车辆的相关信息，最后进行相应的智能化数据管理。无论在交通路况的实时监控领域，还是机场、车站、收费站的车辆自动收费领域，车型识别技术都具有广泛地应用。传统的车型识别方法主要有地感线圈检测法、红外线探测法和动态压电检测法，这些方法准确率高、实时性好，但都存在着硬件装置成本高、使用寿命短、安装和维护复杂等缺点。随着计算机技术的发展，基于视频图像检测的车型识别方法开始涌现出来，相关研究人员主要从两个角度进行研究，一是从车牌信息匹配的角度出发，使用车牌检测法，通过捕获汽车正面车牌照片，识别出车牌照片中的字母、数字和颜色等信息，然后将此类信息拿到数据库中与已建立的车牌号信息进行匹配，最终识别出车辆类型。但是伴随着车牌掩盖、遮蔽、替换等手段的出现，车牌检测法的使用有很大的局限性。二是从车辆特征匹配的角度出发，先提取出能反映不同车型的特征量，如边缘轮廓、纹理信息、车窗车高、车轮位置等，再通过模式识别的方法实现车型分类。这类方法的识别不仅取决于样本训练阶段特征的选取以及训练方法和训练结果的区分度，还依赖于图像检测阶段特征提取的精度。此外，这类方法在车型识别中无法获取被检测车辆的真实数据。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题或缺陷，本专利技术的目的在于，提供一种基于逆投影三视图的车型识别方法,本专利技术的方法从车体三维结构匹配的角度出发，通过车辆检测建立车辆逆投影三视图，再通过三视图匹配提取车体三维线框结构并获取车辆的真实数据，然后与车型数据库的真实数据进行匹配，从而实现车辆分类识别。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于逆投影三视图的车型识别方法，包括以下步骤：步骤一：利用摄像机对道路进行拍摄，得到包含有待检测车辆的道路原始图像；确定道路原始图像中待检测车辆的外接矩形框，根据外接矩形框确定待检测车辆的三维立体框；步骤二：针对道路原始图像进行Canny边缘提取得到边缘图；针对边缘图构建三维立体框的底面的逆投影图；获取三维立体框的底面的逆投影图中所有的横向直线段和纵向直线段，在所有的横向直线段中选取车辆正面底盘线，在所有的纵向直线段中选取车辆侧面底盘线；步骤三：根据步骤二得到的车辆正面底盘线和车辆侧面底盘线，得到车辆正面底盘线及车辆侧面底盘线在道路原始图像上的直线方程，计算得到两个直线方程的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P(X0,Y0,0)；步骤四：计算车辆正面底盘线在道路原始图像中的直线方程与三维立体框的两个底面边界线之间的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P1(X1,Y0,0),P2(X2,Y0,0)；建立Y＝Y0,X:X1→X2，Z:0→h的车辆逆投影正视图；其中，X1，X2分别为构建的车辆逆投影正视图在世界坐标系下的左边界及右边界，h表示构建的车辆逆投影正视图的高度；计算车辆侧面底盘线在道路原始图像中的直线方程与三维立体框的两个底面边界线之间的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P3(X0,Y1,0),P4(X0,Y2,0)；建立X＝X0,Y:Y1→Y2,Z:0→h的车辆逆投影左视图；其中，Y1，Y2分别为构建的车辆逆投影左视图在世界坐标系下的上边界及下边界，h表示构建的车辆逆投影左视图的高度；步骤五：在步骤四得到的车辆逆投影左视图上提取横向直线段，并计算最高处横向直线段的高度，即车辆相对底盘的真实高度，设为Z＝Z0；步骤六：通过步骤五得出的车辆相对底盘的真实高度，构建Z＝Z0,X:X1→X2,Y:Y1→Y2的车辆逆投影俯视图；提取车辆逆投影俯视图中所有的横向直线段和纵向直线段；其中，X1，X2分别为构建的车辆逆投影俯视图在世界坐标系下的左边界及右边界，Y1，Y2分别为构建的车辆逆投影俯视图在世界坐标系下的上边界及下边界；步骤七：根据车辆逆投影三视图长对正、高平齐、宽相等的匹配规则对逆投影三视图进行匹配，获取车辆在三维空间中的关键点位置，画出车辆的三维线框结构图；步骤八：根据车辆的三维线框结构图，计算车辆在真实世界坐标系下的长宽高数据，将长宽高数据与真实车辆的长宽高数据进行比较，识别出被检测车辆的车型。具体地，所述步骤二中，针对边缘图构建三维立体框的底面的逆投影图，包括以下步骤：设置逆投影图的大小为(m+1)*(n+1)，用(m,n)表示像素点的位置，逆投影图上各个像素点位置所对应的世界坐标如下：其中，X1，X2分别为构建的逆投影图在世界坐标系下的左边界及右边界，Y1，Y2分别为构建的逆投影图在世界坐标系下的下边界及上边界；其中，世界坐标系中的一点PW(X,Y,Z)在图像坐标系上的投影坐标为pI(u,v)，世界坐标到图像坐标的投影关系可表示为： u v 1 = K · [ R T ] X Y Z 1 ]]>根据上式得到逆投影图中每个像素点在边缘图中的图像坐标，再把图像坐标对应的像素值填充到逆投影图中对应的像素点位置，得到逆投影图。具体地，所述步骤二中，在所有的横向直线段中选取车辆正面底盘线，包括以下步骤：从所有的横向直线段中选出长度大于h1的横向直线段，计算出h1的实际长度在逆投影图上的像素间距，具体计算公式为： D = h 1 x ]]>其中，x为相邻像素点在横轴的实际单位距离，单位为：米/像素，D为h1所代表的横向像素间距；在选取的大于h1的所有横向直线段中除去像素距离小于D的横向直线段，在剩余的符合长度条件的横向直线段中，选取距离三维立体框底面的横向底边最近的直线段，即车辆正面底盘线。具体地，所述步骤二中，在所有的纵向直线段中选取车辆侧面底盘线，包括以下步骤：从所有的纵向直线段中选出长度大于h2的纵向直线段，并计算出h2在逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于逆投影三视图的车型识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：利用摄像机对道路进行拍摄，得到包含有待检测车辆的道路原始图像；确定道路原始图像中待检测车辆的外接矩形框，根据外接矩形框确定待检测车辆的三维立体框；步骤二：针对道路原始图像进行Canny边缘提取得到边缘图；针对边缘图构建三维立体框的底面的逆投影图；获取三维立体框的底面的逆投影图中所有的横向直线段和纵向直线段，在所有的横向直线段中选取车辆正面底盘线，在所有的纵向直线段中选取车辆侧面底盘线；步骤三：根据步骤二得到的车辆正面底盘线和车辆侧面底盘线，得到车辆正面底盘线及车辆侧面底盘线在道路原始图像上的直线方程，计算得到两个直线方程的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P(X0,Y0,0)；步骤四：计算车辆正面底盘线在道路原始图像中的直线方程与三维立体框的两个底面边界线之间的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P1(X1,Y0,0),P2(X2,Y0,0)；建立Y＝Y0,X:X1→X2，Z:0→h的车辆逆投影正视图；其中，X1，X2分别为构建的车辆逆投影正视图在世界坐标系下的左边界及右边界，h表示构建的车辆逆投影正视图的高度；计算车辆侧面底盘线在道路原始图像中的直线方程与三维立体框的两个底面边界线之间的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P3(X0,Y1,0),P4(X0,Y2,0)；建立X＝X0,Y:Y1→Y2,Z:0→h的车辆逆投影左视图；其中，Y1，Y2分别为构建的车辆逆投影左视图在世界坐标系下的上边界及下边界，h表示构建的车辆逆投影左视图的高度；步骤五：在步骤四得到的车辆逆投影左视图上提取横向直线段，并计算最高处横向直线段的高度，即车辆相对底盘的真实高度，设为Z＝Z0；步骤六：通过步骤五得出的车辆相对底盘的真实高度，构建Z＝Z0,X:X1→X2,Y:Y1→Y2的车辆逆投影俯视图；提取车辆逆投影俯视图中所有的横向直线段和纵向直线段；其中，X1，X2分别为构建的车辆逆投影俯视图在世界坐标系下的左边界及右边界，Y1，Y2分别为构建的车辆逆投影俯视图在世界坐标系下的上边界及下边界；步骤七：根据车辆逆投影三视图长对正、高平齐、宽相等的匹配规则对逆投影三视图进行匹配，获取车辆在三维空间中的关键点位置，画出车辆的三维线框结构图；步骤八：根据车辆的三维线框结构图，计算车辆在真实世界坐标系下的长宽高数据，将长宽高数据与真实车辆的长宽高数据进行比较，识别出被检测车辆的车型。...

【技术特征摘要】
1.一种基于逆投影三视图的车型识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：利用摄像机对道路进行拍摄，得到包含有待检测车辆的道路原始图像；确定道路原始图像中待检测车辆的外接矩形框，根据外接矩形框确定待检测车辆的三维立体框；步骤二：针对道路原始图像进行Canny边缘提取得到边缘图；针对边缘图构建三维立体框的底面的逆投影图；获取三维立体框的底面的逆投影图中所有的横向直线段和纵向直线段，在所有的横向直线段中选取车辆正面底盘线，在所有的纵向直线段中选取车辆侧面底盘线；步骤三：根据步骤二得到的车辆正面底盘线和车辆侧面底盘线，得到车辆正面底盘线及车辆侧面底盘线在道路原始图像上的直线方程，计算得到两个直线方程的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P(X0,Y0,0)；步骤四：计算车辆正面底盘线在道路原始图像中的直线方程与三维立体框的两个底面边界线之间的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P1(X1,Y0,0),P2(X2,Y0,0)；建立Y＝Y0,X:X1→X2，Z:0→h的车辆逆投影正视图；其中，X1，X2分别为构建的车辆逆投影正视图在世界坐标系下的左边界及右边界，h表示构建的车辆逆投影正视图的高度；计算车辆侧面底盘线在道路原始图像中的直线方程与三维立体框的两个底面边界线之间的交点的图像坐标，利用交点的图像坐标获取交点的世界坐标P3(X0,Y1,0),P4(X0,Y2,0)；建立X＝X0,Y:Y1→Y2,Z:0→h的车辆逆投影左视图；其中，Y1，Y2分别为构建的车辆逆投影左视图在世界坐标系下的上边界及下边界，h表示构建的车辆逆投影左视图的高度；步骤五：在步骤四得到的车辆逆投影左视图上提取横向直线段，并计算最高处横向直线段的高度，即车辆相对底盘的真实高度，设为Z＝Z0；步骤六：通过步骤五得出的车辆相对底盘的真实高度，构建Z＝Z0,X:X1→X2,Y:Y1→Y2的车辆逆投影俯视图；提取车辆逆投影俯视图中所有的横向直线段和纵向直线段；其中，X1，X2分别为构建的车辆逆投影俯视图在世界坐标系下的左边界及右边界，Y1，Y2分别为构建的车辆逆投影俯视图在世界坐标系下的上边界及下边界；步骤七：根据车辆逆投影三视图长对正、高平齐、宽相等的匹配规则对逆投影三视图进行匹配，获取车辆在三维空间中的关键点位置，画出车辆的三维线框结构图；步骤八：根据车辆的三维线框结构图，计算车辆在真实世界坐标系下的长宽高数据，将长宽高数据与真实车辆的长宽高数据进行比较，识别出被检测车辆的车型。2.如权利要求1所述的基于逆投影三视图的车型识别方法，其特征在于，所述步骤二中，针对边缘图构建三维立体框的底面的逆投影图，包括以下步骤：设置逆投影图的大小为(m+1)*(n+1)，用(m,n)表示像素点的位置，逆投影图上各个像素点位置所对应的世界坐标如下：其中，X1，X2分别为构建的逆投影图在世界坐标系下的左边界及右边界，Y1，Y2分别为构建的逆投影图在世界坐标系下的下边界及上边界；其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朝阳，闻江，李钢，李婵，李莹，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61