基于单目相机监控场景下目标的位置速度测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及轨道交通技术领域，公开了一种基于单目相机监控场景下目标的位置速度测量方法及系统，位置速度测量方法包括：步骤S1：对单目相机进行标定，获得地面坐标系到图像坐标系的单应矩阵；步骤S2：根据标定好的单目相机进行图像采集获得的实时图像，通过深度学习的方法对实时图像逐帧检测，得到目标在实时图像中的图像坐标；步骤S3：根据图像坐标和单应矩阵获得目标在地面坐标系的地面坐标，并获得目标于俯瞰图中的位置；步骤S4：对实时图像的相邻多帧图像中的目标进行相关性匹配，找到同一目标并建立关联；步骤S5：根据同一目标在不同帧图像中的地面坐标获得目标的速度。本发明专利技术具有实时性，且能够进一步提升检测速度。

The method and system of measuring the position and velocity of the target in the scene monitored by monocular camera

【技术实现步骤摘要】
基于单目相机监控场景下目标的位置速度测量方法及系统
本专利技术属于轨道交通
，特别涉及一种基于单目相机监控场景下目标的位置速度测量方法及系统。
技术介绍
在轨道交通路口的监控场景中，行人和车辆等障碍物的检测是一项基础而关键的内容。通过对道路监控场景中的行人和车辆进行检测，可以有效获取当前监控场景的信息，从而进行入侵物报警等目的。在监控场景下，对监控区域中的行人车辆等目标进行位置和速度的测量，对获取当前监控场景信息、进行入侵物报警和目标行为预测等具有重要意义。目前的目标位置速度测量方法中，大多使用雷达进行测量，易受到回波干扰和多径效应等影响，在复杂环境下精度有限；或使用双目相机通过视差法三维重建进行测量，依赖于双目图像的匹配效果，计算量大，不具备较高的实时性。因此急需开发一种克服上述缺陷的基于单目相机监控场景下目标的位置速度测量方法及系统。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于单目相机监控场景下目标的位置速度测量方法，其中，包括：步骤S1：对单目相机进行标定，获得地面坐标系到图像坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单目相机监控场景下目标的位置速度测量方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：对单目相机进行标定，获得地面坐标系到图像坐标系的单应矩阵；/n步骤S2：根据标定好的所述单目相机进行图像采集获得的实时图像，通过深度学习的方法对所述实时图像进行逐帧检测，得到目标在实时图像中的图像坐标；/n步骤S3：根据所述图像坐标和所述单应矩阵获得所述目标在所述地面坐标系的地面坐标，并获得所述目标于俯瞰图中的位置；/n步骤S4：对所述实时图像的相邻多帧图像中的所述目标进行相关性匹配，找到同一所述目标并建立关联；/n步骤S5：根据同一所述目标在不同帧图像中的地面坐标获得所述目标的速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单目相机监控场景下目标的位置速度测量方法，其特征在于，包括：
步骤S1：对单目相机进行标定，获得地面坐标系到图像坐标系的单应矩阵；
步骤S2：根据标定好的所述单目相机进行图像采集获得的实时图像，通过深度学习的方法对所述实时图像进行逐帧检测，得到目标在实时图像中的图像坐标；
步骤S3：根据所述图像坐标和所述单应矩阵获得所述目标在所述地面坐标系的地面坐标，并获得所述目标于俯瞰图中的位置；
步骤S4：对所述实时图像的相邻多帧图像中的所述目标进行相关性匹配，找到同一所述目标并建立关联；
步骤S5：根据同一所述目标在不同帧图像中的地面坐标获得所述目标的速度。


2.如权利要求1所述的位置速度测量方法，其特征在于，于所述步骤S1中包括：
步骤S11：于所述单目相机的视场内的地面上设置标定场；
步骤S12：以单目相机固定处的底端为原点建立地面坐标系，根据测量特征点之间的距离以及所述标定场到所述单目相机固定处的底端的距离，获得地面坐标系中所述测量特征点的坐标；
步骤S13：拍摄标定场图像，获得图像坐标系中所述测量特征点的坐标；
步骤S14：根据地面坐标系中所述测量特征点的坐标及图像坐标系中所述测量特征点的坐标获得单应矩阵。


3.如权利要求1所述的位置速度测量方法，其特征在于，于所述步骤S3中包括：
步骤S31：计算所述实时图像中目标检测框的底边中点的坐标；
步骤S32：根据所述单应矩阵，计算每一所述目标在地面坐标系下的世界坐标，并建立所述俯瞰图。


4.如权利要求1所述的位置速度测量方法，其特征在于，于所述步骤S4中包括：
步骤S41：根据所述实时图像的第一帧构建全目标序列；
步骤S42：比较当前帧与所述全目标序列中的目标数量；
步骤S43：将所述当前帧的目标的世界坐标进行全排列；
步骤S44：将所述全目标序列中各个目标的世界坐标与当前帧目标世界坐标全排列中的某一个排列进行一一对应后，分别计算其欧氏距离，并将计算结果进行加和处理；
步骤S45：将得到的所有加和处理的结果进行比较，找到最小值，此最小值对应的当前帧目标世界坐标全排列中的该排列为最佳匹配结果，将当前帧目标的世界坐标及检测时间加入至所述全目标序列中对应目标的位置；
步骤S46：如果当前帧某一目标未加入至所述全目标序列中，则认为该目标为新目标，在所述全目标序列中初始化一个相应的序列；
步骤S47：如果所述全目标序列中某一目标未有当前帧目标信息加入，则认为该目标在当前帧漏检，将漏检数增加1，如果漏检数达到3则将其从所述全目标序列中去除；
步骤S48：更新所述全目标序列，当所述全目标序列中一目标存有超过6帧的世界坐标，则将最早一帧的信息去除。


5.如权利要求1-4任一项所述的位置速度测量方法，其特征在于，于所述步骤S5中包括：
步骤S51：遍历所述全目标序列，找出其中存有6帧世界坐标的目标；
步骤S52：计算世界坐标之间的距离，并除以相应时间间隔获得多个第一速度值；
步骤S53：对多个所述第一速度值进行处理获得目标的最终速度值。


6.如权利要求3所述的位置速度测量方法，其特征在于，于所述步骤S32中，通过所述单应矩阵，由以下公式获得每一所述目标在地面坐标系下的世界坐标(X,Y)：

其中u、v为实时图像中目标检测框的底边中点的坐标。


7.如权利要求4所述的位置速度测量方法，其特征在于，于所述步骤S41中，所述全目标序列包括：目标编号、漏检次数、世界坐标及当前时间。


8.如权利要求5所述的位置速度测量方法，其特征在于，于所述步骤S53中，分别计算第1帧与第4帧、第2帧与第5帧、第3帧与第6帧的世界坐标之间的距离，并除以相应时间间隔，获得三个所述第一速度值，于所述步骤S54中，对三个所述第一速度值进行求均值处理获得所述最终速度值。


9.一种基于单目相机监...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓光，潘铁男，王智新，刘震，史龙，吴穗宁，李斌，
申请(专利权)人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11