一种基于二维图像的交通标志空间位置测量方法技术

本发明专利技术提供一种基于二维图像的交通标志空间位置测量方法，通过测量装置对交通标志进行测量数据采集，然后对测量的原始图像数据标注，结合定位数据进行数据后期处理，可以获取目标交通标志中心在三维空间中的绝对位置。操作过程是使用安装在车辆内部的普通单目摄像机/摄像头和高精定位设备对路面上的交通标记进行测量，以获得交通标志记在三维空间中的位置信息。

A Method for Measuring the Spatial Position of Traffic Signs Based on Two-Dimensional Image

The invention provides a method for measuring the spatial position of traffic signs based on two-dimensional images. The absolute position of the target traffic sign center in three-dimensional space can be obtained by collecting the measured data through the measuring device, labeling the measured original image data and post-processing the positioning data. The operation process is to measure the traffic signs on the road using ordinary monocular cameras/cameras and high-precision positioning equipment installed inside the vehicle to obtain the location information of the traffic signs recorded in three-dimensional space.

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维图像的交通标志空间位置测量方法
本专利技术涉及一种交通标志的测量方法，尤其是涉及一种基于二维图像的交通标志空间位置测量方法。
技术介绍
在某些测绘工作中，例如用于自动驾驶的高精地图的采集与绘制，需要对交通标志的三维空间位置进行测量。这些交通标志包括指路路牌、限速标志、禁止标志、红绿灯等。三维空间位置可以表示成经纬度高度坐标(用经度、维度、海拔高度三个量来表示)，也可表示成地球球面投影后的平面直角坐标(例如UTM坐标系，用x，y，z三个量来表示，分别表示某空间位置在正东、正北、和海拔高度上的偏移距离)。当一个物体的三维空间位置确定后，它在地球上的位置就可以唯一确定，并用坐标表示。在某些相关应用中，例如自动驾驶应用，就可以使用其三维空间位置坐标，计算出和车辆的相对位置、距离、和方向关系，用以辅助自动驾驶系统的运行。这些交通标志的空间位置通过测量确定后，将记录与高精地图中，用来辅助自动驾驶系统对这些标志的识别。传统测绘方法中，一般使用光学的测量方法。有以下几种：1)传统的基于三角定位的方法。需要专用的带有三角架的测绘仪器，人工现场架设设备。消耗大量的人工在现场进行测绘，同时需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二维图像的交通标志空间位置测量方法，包括下列步骤：(1)检查测量装置，确定某待测交通标志为目标标志，并使用测量装置采集目标标志的多组成对原始数据，成对原始数据包括图像采集装置采集的图像数据和与其对应的定位装置采集的定位数据；(2)对于原始数据中的图像数据，对图像中的目标标志影像在图像中的位置进行标注；经过标注后，得到目标标志影像的中心位于图像坐标系下的坐标为(ximg_i,yimg_i)；其中ximg_i,yimg_i分别表示第i组中目标标志影像中心在图像坐标系中的横坐标和纵坐标；(3)所述目标标志在三维空间世界坐标系中的位置设为(xtarget,ytarget,ztarget)，...

【技术特征摘要】
1.一种基于二维图像的交通标志空间位置测量方法，包括下列步骤：(1)检查测量装置，确定某待测交通标志为目标标志，并使用测量装置采集目标标志的多组成对原始数据，成对原始数据包括图像采集装置采集的图像数据和与其对应的定位装置采集的定位数据；(2)对于原始数据中的图像数据，对图像中的目标标志影像在图像中的位置进行标注；经过标注后，得到目标标志影像的中心位于图像坐标系下的坐标为(ximg_i,yimg_i)；其中ximg_i,yimg_i分别表示第i组中目标标志影像中心在图像坐标系中的横坐标和纵坐标；(3)所述目标标志在三维空间世界坐标系中的位置设为(xtarget,ytarget,ztarget)，xtarget,ytarget,ztarget分别为该目标标志的交通标志中心在三维空间中的横纵坐标和距地面高度；(4)根据第i组目标标志的成对原始数据中的定位装置采集数据确定三维空间中的定位数据(xvehicle_i,yvehicle_i,zvehicle_i,Rvehicle_i,Pvehicle_i,Yvehicle_i)，其中xvehicle_i,yvehicle_i,zvehicle_i分别表示定位装置在世界坐标系下的横坐标、纵坐标以及高度形成的位置，Rvehicle_i,Pvehicle_i,Yvehicle_i分别表示定位装置在世界坐标系下的横滚、俯仰、航向三个姿态；(5)把摄像机相对定位装置的位置、姿态以及目标标志的位置组成未知数向量：X＝[xtargetytargetztargetxcameraycamerazcameraRcameraPcameraYcamera]T对测量数据进行后期处理，通过梯度下降方法对未知数向量一起进行求解。2.根据权利要求1所述的基于二维图像的交通标志空间位置测量方法，其特征在于：步骤(1)中，所述测量装置包括测量车，以及安装在测量车上的图像采集装置和定位装置，图像采集装置采用单目摄像机/照相机、定位装置采用高精度定位设备，还包括与单目摄像机/照相机、高精度定位设备相连接的电子计算机；所述普通单目摄像机/照相机、高精度定位设备在对同一交通标志目标进行数据采集时，为固定状态。3.根据权利要求2所述的基于二维图像的交通标志空间位置测量方法，其特征在于：在数据采集时，单目摄像机/照相机采集交通标志目标的二维图像，同时高精度定位设备采集交通标志目标的定位数据，所述定位数据包括高精度定位设备的当前位置、方向数据，形成一对原始的图像+定位数据，采集的成对原始数据不少于9组。4.根据权利要求3所述的基于二维图像的交通标志空间位置测量方法，其特征在于：为提高目标标志的位置测量结果的精度，所述测量装置在不同车道、不同方向上进行数据采集。5.根据权利要求1所述的基于二维图像的交通标志空间位置测量方法，其特征在于：步骤(5)中，求解过程包括下列步骤：a、给出未知数向量的迭代初值X(0)，令k为迭代计数器，设k＝0，迭代初值由估测结果或者粗略测量结果获得；b、对于第i次测量中获得的成对数据，使用向量X(k)，计算目标标志中心在第i组成对数据的图像中的理论投影位置称为目标标志投影位置；c、重复步骤b，计算所有N次拍摄测量中目标标志中心在图像中的理论投影位置，即所有目标标志投影位置，并得到误差矩阵定义如下：这是目标标志在每张图片上的理论位置与步骤(2)中标出的实际位置的偏差，这两个位置都是图像坐标系中的位置，单位都是像素；d、计算对于向量X(k)，误差向量e(k)的雅克比矩阵，大小为2N行，9列...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文利，何家瑞，
申请(专利权)人：北京领骏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11