一种多机位视频车辆行驶数据采集方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多机位视频车辆轨迹数据采集方法及装置，该方法通过将多个机位的道路交通观测视频拼接为统一整体并建立统一坐标系，实现对完整车辆行驶数据的提取，解决了交通信息采集中难以处理多机位视频的问题。本发明专利技术包括以下几个步骤：选取各机位视频拼接点，确定拼接点原始图像坐标，确定拼接点道路坐标，确定拼接点拼接后图像坐标，计算图像变换矩阵，进行视频图像拼接，提取车辆数据。本发明专利技术方法设计简便，适用性强，易于编程实现，效率高，能有效处理多机位交通视频，实现车辆行驶数据完整提取及坐标化，极大方便了驾驶行为研究、交通现状分析、交通状态预测、交通管理等后续工作的进行。

A method and device for data acquisition of vehicle driving in multi position video

The invention discloses a device and a multi camera video vehicle trajectory data acquisition method, the road traffic observation video stitching multiple cameras for unity and the establishment of a unified coordinate system, to achieve the complete vehicle data extraction, solve the traffic information collection is difficult to deal with problems of multi camera video. The invention includes the following steps: selecting the video splicing points of each position, determining the original image coordinates of the splicing points, determining the road coordinates of the splicing points, determining the image coordinates after splicing points, calculating the image transformation matrix, and assembling the video images, and extracting the vehicle data. The method of the invention is simple design, strong applicability, easy programming, high efficiency, can effectively deal with multi camera video traffic, the vehicle to achieve complete data extraction and coordinate, for convenience of driving behavior, traffic analysis, traffic state forecasting, traffic management and other follow-up work.

【技术实现步骤摘要】
一种多机位视频车辆行驶数据采集方法及装置
本专利技术涉及交通观测领域，尤其是涉及一种从道路交通视频中提取车辆行驶数据的方法及装置，可实现将多个机位的道路交通视频拼接为统一整体，并连续提取车辆轨迹、速度、加速度数据。
技术介绍
车辆行驶数据是驾驶行为研究、交通现状分析、交通状态预测、交通管理等的重要基础。随着视频观测技术的进步，视频观测已成为车辆行驶数据采集的重要途径，而从视频中有效提取车辆行驶数据是其中的关键环节。当观测范围较大时，往往需要设置多个机位共同拍摄视频。同一辆车可能在多个机位的视频中先后出现，如果忽视各机位视频的关联性而分别独立处理，会破坏各机位视频中车辆行驶轨迹的连续性，为后续分析和研究带来困难。由于不同机位的拍摄角度往往差别较大，如何统筹处理多机位视频并从中有效提取完整车辆行驶数据是目前的难题。现有方法一般是分别处理各个机位的视频，再尝试进行车辆比对和关联。这一方法中车辆比对难度大、效率低，且各机位视频坐标系不统一，坐标转换困难，往往很难得到较为完善的车辆行驶数据。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种多机位视频车辆行驶数据采集方法及装置，可对多机位拍摄且相邻机位视频画面存在重合区域的道路视频统筹处理，实现将多机位视频拼接为统一整体，并建立统一坐标系统、提取完整车辆行驶数据。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，包括以下步骤：在各机位视频画面中选取四个拼接点；所述四个拼接点形成的凸四边形区域为观测区域，所述各机位视频画面中相邻机位的视频画面存在重合区域，上一机位的右侧两个拼接点与下一机位的左侧两个拼接点对应实际道路上的位置点相同；建立各机位视频图像的原始图像坐标系，确定各个拼接点原始图像坐标；建立道路坐标系，基于各拼接点间的实际距离信息确定各拼接点道路坐标；建立拼接后图像坐标系，基于设定的图像像素与实际距离的换算关系计算各拼接点拼接后的图像坐标；根据拼接点的原始图像坐标与拼接后的图像坐标计算各机位视频图像的透视变换矩阵；逐帧读取各机位视频图像，对观测区域进行透视变换实现视频图像拼接；从拼接后视频图像中提取车辆行驶数据。进一步地，在各机位首视频起始时间不统一的情况下，在视频图像拼接之前还包括统一各机位首视频起始时间的步骤。作为优选，所述统一各机位首视频起始时间的方法为：以首视频起始时间最晚的机位为基准，其余各机位首视频开头跳过提前的帧数使得所有机位首视频起始时间相同。作为优选，各机位视频画面中所选取的四个拼接点为道路平面内的固定点。作为优选，所述各机位视频图像的原始图像坐标系以各机位视频图像左下角为原点，水平向右为x轴正方向，垂直向上为y轴正方向；以鼠标点击的方式确定拼接点位置，记录鼠标点击位置图像坐标，作为各拼接点原始图像坐标。作为优选，所述道路坐标以第一机位视频中左下角拼接点为坐标原点，原点指向右下角拼接点方向为x轴正方向，垂直x轴且指向画面上方为y轴正方向；基于拼接点间的距离和平面三角形边角关系公式确定各拼接点相对于左下角拼接点的坐标，再加上左下角拼接点本身的坐标，获得各拼接点的道路坐标；若所有拼接点的道路坐标中存在负值，则将各拼接点横、纵坐标分别减去横、纵坐标最小值。作为优选，所述拼接后图像坐标系以拼接后矩形图像左下角为原点，水平向右为x轴正方向，垂直向上为y轴正方向；将各拼接点道路坐标除以设定的距离与像素的比值得到拼接后图像中各拼接点图像坐标。作为优选，所述透视变换矩阵为其中8个未知参数根据各机位视频图像的4个拼接点原始图像坐标和4个拼接点变换后图像坐标代入公式求得。作为优选，使用高斯混合背景及Camshift算法处理拼接后视频图像，识别并跟踪车辆，计算车辆不同时刻的位置、速度和加速度数据，完成车辆行驶数据提取。一种多机位视频车辆行驶数据采集装置，包括：拼接点选取模块，用于在各机位视频画面中选取四个拼接点；所述四个拼接点形成的凸四边形区域为观测区域，所述各机位视频画面中相邻机位的视频画面存在重合区域，上一机位的右侧两个拼接点与下一机位的左侧两个拼接点对应实际道路上的位置点相同；原始图像坐标确定模块，用于建立各机位视频图像的原始图像坐标系，确定各个拼接点原始图像坐标；道路坐标确定模块，用于建立道路坐标系，基于各拼接点间的实际距离信息确定各拼接点道路坐标；拼接后图像坐标确定模块，用于建立拼接后图像坐标系，基于设定的图像像素与实际距离的换算关系计算各拼接点拼接后的图像坐标；图像变换矩阵计算模块，用于根据拼接点的原始图像坐标与拼接后的图像坐标计算各机位视频图像的透视变换矩阵；视频拼接模块，用于逐帧读取各机位视频图像，对观测区域进行透视变换实现视频图像拼接；以及，行驶数据提取模块，用于从拼接后视频图像中提取车辆行驶数据。有益效果：本专利技术通过将多个机位的道路交通观测视频拼接为统一整体并建立统一坐标系，实现对完整车辆行驶数据的提取，解决了交通信息采集中难以处理多机位视频的问题。与现有技术相比，本专利技术方法设计简便，适用性强，易于编程实现，效率高，能有效处理多机位交通视频，实现车辆行驶数据完整提取及坐标化，极大方便了驾驶行为研究、交通现状分析、交通状态预测、交通管理等后续工作的进行。附图说明图1为本专利技术实施例的方法流程图；图2为拼接点选取示意图；图3为拼接点道路坐标计算示意图；图4为本专利技术实施例的装置结构示意图。具体实施方式现结合附图和具体实施例对本专利技术作更进一步的说明。本专利技术公开的一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，主要包括选取各机位视频拼接点、确定拼接点原始图像坐标、确定拼接点道路坐标、确定拼接点拼接后图像坐标、计算图像变换矩阵、进行视频图像拼接和提取车辆行驶数据。在各机位首视频起始时间不统一的情况下，在视频图像拼接之前还包括统一各机位首视频起始时间。如图1所示，本专利技术实施例公开的一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，具体实施步骤如下：1)统一各机位首视频起始时间：若各机位首视频起始时间相同，跳过本步骤；否则，以首视频起始时间最晚的机位为基准，其余各机位首视频开头跳过提前的帧数使得所有机位首视频起始时间相同。具体为：设总机位数为H(H为大于等于2的自然数)，其中首视频起始时间最晚的为机位h0(1≤h0≤H)，其他机位h(1≤h≤H,h≠h0)首视频与之相比，起始时间提前了th(单位：秒)。各机位视频帧率必须相同或通过一定方法转换为相同，设为f(单位：帧/秒)。为统一起始时间，机位h首视频需要跳过的帧数为thf，然后分别读取下一帧图像，作为拼接后视频的第0帧，对应时刻为0时刻。若视频来源为网络传输的实时视频流，也要注意各视频时间的统一。2)选取各机位视频拼接点：在各机位视频画面中选取四个拼接点，形成的凸四边形区域为观测区域。上一机位的右侧两个拼接点与下一机位的左侧两个拼接点对应实际道路上的位置点相同。拼接点为视频画面内的固定点，可以为原有点或人工标记点。3)确定拼接点原始图像坐标：建立各机位视频图像的原始图像坐标系，以鼠标点击的方式确定拼接点位置，记录鼠标点击位置图像坐标，作为各拼接点原始图像坐标。4)确定拼接点道路坐标：建立道路坐标系，基于拼接点间的距离和平面三角形边角关系公式确定各拼接点相对于左下角拼接点的坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，其特征是，包括以下步骤：在各机位视频画面中选取四个拼接点；所述四个拼接点形成的凸四边形区域为观测区域，所述各机位视频画面中相邻机位的视频画面存在重合区域，上一机位的右侧两个拼接点与下一机位的左侧两个拼接点对应实际道路上的位置点相同；建立各机位视频图像的原始图像坐标系，确定各个拼接点原始图像坐标；建立道路坐标系，基于各拼接点间的实际距离信息确定各拼接点道路坐标；建立拼接后图像坐标系，基于设定的图像像素与实际距离的换算关系计算各拼接点拼接后的图像坐标；根据拼接点的原始图像坐标与拼接后的图像坐标计算各机位视频图像的透视变换矩阵；逐帧读取各机位视频图像，对观测区域进行透视变换实现视频图像拼接；从拼接后视频图像中提取车辆行驶数据。

【技术特征摘要】
1.一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，其特征是，包括以下步骤：在各机位视频画面中选取四个拼接点；所述四个拼接点形成的凸四边形区域为观测区域，所述各机位视频画面中相邻机位的视频画面存在重合区域，上一机位的右侧两个拼接点与下一机位的左侧两个拼接点对应实际道路上的位置点相同；建立各机位视频图像的原始图像坐标系，确定各个拼接点原始图像坐标；建立道路坐标系，基于各拼接点间的实际距离信息确定各拼接点道路坐标；建立拼接后图像坐标系，基于设定的图像像素与实际距离的换算关系计算各拼接点拼接后的图像坐标；根据拼接点的原始图像坐标与拼接后的图像坐标计算各机位视频图像的透视变换矩阵；逐帧读取各机位视频图像，对观测区域进行透视变换实现视频图像拼接；从拼接后视频图像中提取车辆行驶数据。2.根据权利要求1所述的一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，其特征是，在视频图像拼接之前还包括统一各机位首视频起始时间的步骤。3.根据权利要求2所述的一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，其特征是，所述统一各机位首视频起始时间的方法为：以首视频起始时间最晚的机位为基准，其余各机位首视频开头跳过提前的帧数使得所有机位首视频起始时间相同。4.根据权利要求1所述的一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，其特征是，各机位视频画面中所选取的四个拼接点为道路平面内的固定点。5.根据权利要求1所述的一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，其特征是，所述各机位视频图像的原始图像坐标系以各机位视频图像左下角为原点，水平向右为x轴正方向，垂直向上为y轴正方向；以鼠标点击的方式确定拼接点位置，记录鼠标点击位置图像坐标，作为各拼接点原始图像坐标。6.根据权利要求1所述的一种多机位视频车辆行驶数据采集方法，其特征是，所述道路坐标以第一机位视频中左下角拼接点为坐标原点，原点指向右下角拼接点方向为x轴正方向，垂直x轴且指向画面上方为y轴正方向；基于拼接点间的距离和平面三角形边角关系公式确定各...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，陈全，
申请(专利权)人：南京阿尔特交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32