基于主动立体全方位视觉的交通事故现场测绘仪制造技术

一种基于主动立体全方位视觉的交通事故现场测绘仪，包括具有固定视点的全方位视觉传感器、具有固定发光中心点的激光全景体结构光发生器、连接支架、用于定位交通事故现场及自动生成道路平面图的ＧＰＳ传感器和用于对全方位视觉传感器的图像进行道路交通事故现场图绘制的微处理器，全方位视觉传感器的固定视点与激光全景体结构光发生器的固定发光中心点在同一轴线上；微处理器包括ＬＤ光源控制单元、视频图像读取模块、摄像点位置信息获取模块、预置道路平面地图生成模块、方位信息解析模块、现场视频图像加工模块、各测量点空间位置信息计算模块和现场事故图生成模块。本发明专利技术简化计算的复杂性、省略摄像机标定工作、环境适用性强、测量快速准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学技术、激光半导体技术、摄影测量技术、计算机视觉技术 在交通事故处理现场测绘上的应用。
技术介绍
当今，国内外大部分交通警察在交通事故现场勘测中仍大量使用手工作业 方式，手工作业方式对交通事故现场测量主要是靠人眼判断、手摸、皮尺量、 手工绘图等传统方法，该方法主要存在以下几个方面的缺陷l)测量数据方面， 漏测、错测、漏画、错画等现象时有发生；2)测量过程中的各种限制，交通事 故发生在雨雪、浓雾天气以及夜晚等都将给现场勘察带来很大的困难，在高速 公路、高架公路及桥梁上处理交通事故有更高的要求，要求在最短的时间内采 集最多的事故现场信息，同时必须以最快的速度恢复交通畅通；3)测量数据的 加工以及现场重构方面，无法对事故现场信息进行二次提取，测量结束后，现 场即被撤除，如果收集证据不全，或数据间发生矛盾时，则无法进行二次取il, 使事故处理陷入困境；4)在绘制交通事故现场图方面，近年来出现了不少绘制 软件，但是由于测量仍然需要手工的方式进行，自动化程度不高，给现场执法 警员带来了很大的精神和体力负担；5)事故现场资料存储、建档和检索方面， 该方法极不方便，对于重大、疑难交通事故的处理缺乏系统、完整、形象化的 依据，事故现场形象化恢复和数字立体再现等新概念就更难以实现。随着科技 的进步，目前交警在处理交通事故现场也采用了数码相机的设备进行事故现场 的拍摄，但仍然局限于对事故现场照片进行简单的定性分析。中国专利技术专利公开号为CN101033966中提出了一种交通事故现场的摄影测 量方法，摄影测量步骤如下①采用标定物进行摄影测量的标定，组装拆散了 的标定物；②将四个同样的标定物的坐标原点作为顶点组成矩形，形成一个标 定系统，实现对交通事故现场进行摄影测量的标定。③采用相机按照顺时针移 动方向和拍摄角度对安置了标定系统的交通事故现场拍摄一组二维照片。 将 拍摄到的像片导入计算机，选取需要测量的点，得到其像空间坐标值，求得待 测量点的物方空间坐标，将得到的实际空间坐标值，通过几何计算得到绘制交 通事故现场图所需的信息。这种摄影测量方法比较繁琐，在标定、匹配和计算物点空间坐标中仍然存在着很多"病态计算"问题。双目立体视觉测量方法的一个局限性是焦距固定，由于一个固定的焦距只能 在一定景深范围内清晰拍摄图像，因而限制了测试区域；标定技术还没有很好 解决，立体视觉测量系统在各种运动中变化参数是不可避免的，比如警员赴交通 事故现场过程中的对双目立体测量装置的震动、工作冲击等的影响，即使如发 明专利公开号为CN101033966提出了一种交通事故现场的摄影测量方法中采用 将四个同样的标定物的坐标原点作为顶点组成矩形，形成一个标定系统来进行 标定成功的话，对快速恢复交通畅通也是一个极大的限制；双目立体视觉测量系 统还没有实现小型化、微型化，使得在交通事故处理现场的应用受到限制；此 外在复杂环境下双目视觉的对应点匹配歧异性大，造成了匹配的误差，影响了 匹配精度，最终产生了测量误差。中国专利技术专利公开号为200810121671.8中提出了一种基于基于主动立体全 方位视觉的交通事故现场测绘仪，这种方案的优点是测量范围大、无须标定、 双目视觉的对应点匹配歧异性小；但是有时也会出现匹配误差，在光线不足的 地方难以进行测绘，环境适应性差，这些问题主要是由于被动式双目视觉测量 方式所决定的。GPS (全球定位系统)是继子午卫星导航系统之后，美国政府推出的第二代 卫星定位系统。运用GPS进行高精度动态测量己成为国内外的一个重要研究方 向。为了提高GPS测量的精度，动态差分定位愈来愈引起人们的重视。动态差 分要比坐标差分严密且效果更好。GPS差分的高精度潜能还在于载波相位的应 用，相位与伪距相结合的差分方法能够达到0.5-lm的精度。这样的定位精度已 经基本上满足了交通事故现场测量点的定位要求。GPS定位采用徕卡S530，并 配置相应的数字地图GIS，只要将基于主动立体全方位视觉的交通事故现场测绘 仪放置在事故现场，系统就能自动生成一张道路平面图。
技术实现思路
为了克服现有的交通事故现场测绘仪的计算复杂、适用性差、测量误差大的 不足，本专利技术提供一种简化计算的复杂性、省略摄像机标定工作、环境适用性强、 测量快速准确的基于主动立体全方位视觉的交通事故现场测绘仪。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于主动立体全方位视觉的交通事故现场测绘仪，包括一台具有固定视 点的全方位视觉传感器、 一台具有固定发光中心点的激光全景体结构光发生器、 连接支架、 一台用于定位交通事故现场以及为自动生成道路平面图的GPS传感器和用于对全方位视觉传感器的图像进行道路交通事故现场图绘制的微处理器，所 述的全方位视觉传感器与所述的激光全景体结构光发生器之间通过所述的连接支 架进行连接，所述的全方位视觉传感器的固定视点与所述的激光全景体结构光发 生器的固定发光中心点在同一轴线上；所述全方位视觉传感器包括双曲面镜面、上盖、透明半圆形外罩、下固定座、 摄像单元固定座、摄像单元、连接单元、上罩和指南针；所述的双曲面镜面固定 在所述的上盖上，所述的下固定座和透明半圆形外罩通过连接单元连接成一体， 所述的透明半圆形外罩与所述的上盖以及所述的上罩固定在一起，所述的摄像单 元固定在所述的摄像单元固定座上，所述的摄像单元固定座固定在所述的下固定 座上，所述的摄像单元的输出与所述微处理器连接；所述的摄像单元是宽动态 CMOS成像器件；全方位视觉传感器的视点在所述的双曲面镜面的实焦点上；所 述指南针固定在所述的双曲面镜面的中间，指南针处在摄像单元的视觉范围内；所述的激光全景体结构光发生器包括圆球面体基板、72组具有不同发光中心 波长的激光二极管LD;所述的激光二极管LD固定在所述的圆球面体基板上，所 述的圆球面体基板为内部圆型中空、上下圆柱形中空的圆球面体，所述的圆球面 体基板的外球面上从零讳度开始在均匀等分排列着与激光二极管LD的外直径相 等的小孔；在同一纬度线上同时配置了 72颗具有相同发光中心波长的激光二极 管；所述的72组具有不同发光中心波长的激光二极管LD依次从在所述的圆形面 体基板上的零纬度值到最大俯角按顺序插入到相应的小孔内，每个激光二极管的 发射光方向与所插入相应小孔的法线方向重合；所述的微处理器包括LD光源控制单元，用于控制激光全景体结构光发生器 发出全彩色全景结构光，在LD光源控制单元使激光全景体结构光发生器的供电 电源处于ON状态时，在全方位视觉传感器的成像单元中直接获得交通事故现场所有相关物点的距离值r、纬度值①和经度值.e信息；视频图像读取模块，用于读取全方位视觉传感器的全景视频图像，其输出与所述 的方位信息解析模块和现场视频图像加工模块连接；摄像点位置信息获取模块，用于获得基于主动立体全方位视觉的交通事故现场测 绘仪所处的位置信息，通过GPS传感器获取现场测绘仪的位置； 预制道路平面地图生成模块，用于自动生成交通事故出事点周围的道路平面地图， 根据现场测绘仪的几何坐标x,y,z检索GIS数字地图，并以1 : 200比例自动生成 以现场测绘仪为中心的道路平面地图草图，平面地图的上方为正北方向，其输出 发送给现场事故图生成模块；现场视频图像加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于主动立体全方位视觉的交通事故现场测绘仪，其特征在于：所述交通事故现场测绘仪包括一台具有固定视点的全方位视觉传感器、一台具有固定发光中心点的激光全景体结构光发生器、连接支架、一台用于定位交通事故现场以及为自动生成道路平面图的ＧＰＳ传感器和用于对全方位视觉传感器的图像进行道路交通事故现场图绘制的微处理器，所述的全方位视觉传感器与所述的激光全景体结构光发生器之间通过所述的连接支架进行连接，所述的全方位视觉传感器的固定视点与所述的激光全景体结构光发生器的固定发光中心点在同一轴线上；所述全方位视觉传感器包括双曲面镜面、上盖、透明半圆形外罩、下固定座、摄像单元固定座、摄像单元、连接单元、上罩和指南针；所述的双曲面镜面固定在所述的上盖上，所述的下固定座和透明半圆形外罩通过连接单元连接成一体，所述的透明半圆形外罩与所述的上盖以及所述的上罩固定在一起，所述的摄像单元固定在所述的摄像单元固定座上，所述的摄像单元固定座固定在所述的下固定座上，所述的摄像单元的输出与所述微处理器连接；所述的摄像单元是宽动态ＣＭＯＳ成像器件；全方位视觉传感器的视点在所述的双曲面镜面的实焦点上；所述指南针固定在所述的双曲面镜面的中间，指南针处在摄像单元的视觉范围内；　所述的激光全景体结构光发生器包括圆球面体基板、７２组具有不同发光中心波长的激光二极管ＬＤ；所述的激光二极管ＬＤ固定在所述的圆球面体基板上，所述的圆球 面体基板为内部圆型中空、上下圆柱形中空的圆球面体，所述的圆球面体基板的外球面上从零纬度开始在均匀等分排列着与激光二极管ＬＤ的外直径相等的小孔；在同一纬度线上同时配置了７２颗具有相同发光中心波长的激光二极管；所述的７２组具有不同发光中心波长的激光二极管ＬＤ依次从在所述的圆形面体基板上的零纬度值到最大俯角按顺序插入到相应的小孔内，每个激光二极管的发射光方向与所插入相应小孔的法线方向重合；　所述的微处理器包括：　ＬＤ光源控制单元，用于控制激光全景体结构光发生器发出全彩色 全景结构光，在ＬＤ光源控制单元使激光全景体结构光发生器的供电电源处于ＯＮ状态时，在全方位视觉传感器的成像单元中直接获得交通事故现场所有相关物点的距离值Ｒ、纬度值Φ和经度值β信息；　视频图像读取模块，用于读取全方位视觉传感器的全景视频图 像，其输出与所述的方位信息解析模块和现场视频图像加工模块连接；　摄像点位置信息获取模块，用于获得基于主动立体全方位视觉的交通事...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤一平，汤晓燕，吴根忠，俞立，姚明海，宋明理，姜军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[]