基于双目视觉的车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于双目视觉的车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统，包括车载式现场勘查设备和信息处理系统两部分。车载式现场勘查设备通过同步触发双目相机进行摄影勘查和信息采集。信息处理系统包括图像处理模块、现场图绘制模块和事故案例管理模块。图像处理模块对勘查照片进行图像处理，实现坐标转换和图像拼接，用于现场图绘制的尺寸标注；现场图绘制模块通过图库符号调用和尺寸标注相结合的方式，完成交通事故现场图的绘制生成打印；事故案例管理模块对勘查照片和现场图等相关信息以案例的形式进行分类管理。本实用新型专利技术无需对交通事故现场进行预处理，设备集成操作简易，测量精度高，只需一人在交通事故现场勘查车内可完成全部操作。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于双目视觉原理的交通事故现场摄影测量领域，尤其是涉及一种利用无标尺摄影测量设备对交通事故现场进行拍摄并利用相应的软件工具对照片进行算法处理从而计算出交通事故现场各元素坐标并绘制交通事故现场图的勘查取证系统。
技术介绍
交通事故现场勘查对交通事故鉴定和再现分析至关重要。目前国内外大部分交通事故现场勘查以经验判断、皮尺测量、人工绘图等传统方法为主，容易发生信息遗漏和判断错误等问题，一旦勘查结束，现场即被撤除，如果发生以上问题，无法对现场信息进行二次提取。另一方面，随着高速公路的发展和交通流量的增长，传统的勘查方法还存在着工作效率较低容易形成拥堵的问题。因此，传统的交通事故现场勘查方法已经无法有效满足当今交通事故现场快速勘查处理的实际需要。摄影测量是基于双目视觉原理，将影像的灰度信号通过耦合装置(CXD)转换为数字信号，应用图像处理、模式识别、人工智能以及计算机视觉等方法获取拍摄对象相关信息的一门技术。对现有技术文献的调研检索发现，目前国内尚无在用的车载式无标尺交通事故现场摄影测量快速勘查系统产品和相关文献，交通事故现场勘查人员无法在交通事故现场勘查车内实现交通事故现场的摄影勘查取证和信息采集处理。
技术实现思路
本技术旨在至少解决上述技术缺陷之一。为此，本技术的目的在于提出一种车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统，结合交通事故现场勘查的实际需求，为交通事故现场信息采集、图像拼接、现场图绘制和交通事故数据信息管理提供全程支持。本技术无需对交通事故现场进行预处理(摆放标定物或标志物等)，只需一人在交通事故现场勘查车内即可完成全部操作，简化交通事故现场勘查程序，缩短测绘时间，为交通管理部门提供工作便利；另一方面，本技术应用图像拼接技术实现大场景交通事故现场的多视角图像拼接，增强了快速勘查系统对于复杂多样的交通事故现场的适应性。本技术提出一种基于双目视觉的车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统， 包括车载式现场勘查设备和信息处理系统两部分，如附图1所示。其中，车载式现场勘查设备无需对交通事故现场进行预处理即可实现交通事故现场的摄影勘查和信息采集，将勘查照片导入至信息处理系统用于摄影测量和现场图绘制；信息处理系统包括图像处理模块、 现场图绘制模块和事故案例管理模块；图像处理模块，对车载式现场勘查设备拍摄的勘查照片进行图像处理，根据车载式现场勘查设备的标定参数实现坐标转换和图像拼接，生成转换文件，用于现场图绘制的尺寸标注；现场图绘制模块，根据交通事故的具体情况，通过图库符号调用和尺寸标注相结合的方式，完成现场图的绘制生成打印；事故案例管理模块， 接收车载式现场勘查设备拍摄的照片和现场图绘制模块生成的现场图，并对这些信息以案例的形式进行分类管理，如附图2所示。车载式现场勘查设备包括四个功能子模块拍摄模块、显示模块、控制模块和辅助模块。拍摄模块包括两部非量测工业相机，经过内外部参数的实验标定后，两部非量测工业相机在同步触发的工作模式下，拍摄的照片组对在所述信息处理系统中用于空间点和直线的三维重建、两点间距离和点到直线距离的测量以及图像坐标系的拼接；显示模块以用户操作软件的形式与车载工控机集成，通过交换机与两部工业相机相连接，实现工业相机拍摄视野的集中显示；控制模块包括用户操作软件和升降杆及云台等软硬件设备，可以实现两部工业相机的拍摄方位控制及同步触发，从而有效保证车载式现场勘查设备双目视觉预标定原理的物理实现；辅助模块包括交换机、工业相机防护罩和车载支架。图像处理模块包括八个功能子模块相机内外部参数初始化模块、相机镜头畸变校正模块、空间点三维重建模块、两点间距离测量模块、直线的三维重建模块、点到直线距离测量模块、图像坐标系拼接模块和数据接口模块。相机内外部参数初始化模块，在对勘查照片进行处理之前，将预先通过标定实验获得的相机内外部参数以矩阵的形式读取到内存区中，供接下来的图像处理过程调用；相机镜头畸变校正模块，通过校正算法对读入的图像进行镜头畸变校正，从而在理论上消除镜头畸变导致的测量误差；空间点三维重建模块，在同一组拍摄的左右两幅图像内，选择空间某点在两幅图像上的投影点，从而得到空间点分别在左右两幅图像上的投影像素坐标，根据相机内外部参数矩阵可以分别求出左右两幅图像的投影变换矩阵，进而根据空间几何知识计算出空间点在世界坐标系下的世界坐标；两点间距离测量模块，将需要测量的两个点三维重建后获得世界坐标系下的世界坐标，根据空间几何两点间距离公式计算勘查照片中两点间的距离；直线的三维重建模块，通过取空间直线在左右两幅图像中的投影直线上的任意两点，获得左右两幅图像中二维直线方程， 根据相机内外部参数矩阵获得两幅图像的投影变换矩阵，利用空间几何理论知识对直线进行三维重建，获得世界坐标系下的直线方程；点到直线距离测量模块，在左右两幅图像中选择投影直线上的任意两点，然后在左右两幅图像中选择欲测量的点，根据三维重建后的空间点坐标和直线方程计算点到直线的距离；图像坐标系拼接模块，将交通事故现场不同角度下获取的图像转换到同一坐标系下，从而实现现场元素坐标信息的统一；数据接口模块， 将信息处理系统得到的现场坐标信息、两点间距离信息、点到直线距离信息写入特定文件中，完成与现场图绘制模块的数据接口工作。现场图绘制模块运行于Microsoft的Windows操作系统，以图像处理模块获取的空间数据对绘制的符号进行准确定位，形成符合国家规范的交通事故现场图，并实现现场图的保存和打印输出。现场图绘制模块包括六个功能子模块案例信息模块、符号管理模块、图形交互模块、空间数据导入模块、现场图打印模块和笔录生成模块。案例信息模块将相关内容自动填写到输出的现场图上，填写的案例信息包括事故地点、事故时间、天气、路面性质、勘查员姓名、绘图员姓名、案例简要说明和绘图时间；符号管理模块，将交通事故现场元素符号进行加载和构建，为交警提供选择界面；图形交互模块，实现交警和现场图绘制模块进行符号操作的交互，包括符号的选择、移动、旋转和缩放功能，为软件的使用者提供交互界面；空间数据导入模块，对于需要准确定位的交通事故现场元素符号，启动图像处理模块完成相关的测量和定位，导入对应的定位数据信息，完成元素符号的准确定位；现场图打印模块，用于将绘制完成的现场图进行打印输出，并按照规范要求进行图框设置和案例信息输出；笔录生成模块，按照当前绘制的交通元素，对元素自动进行代号分配，形成描述性文字，并形成空隙进行实际情况的填写。事故案例管理模块接收车载式现场勘查设备拍摄的照片和现场图绘制模块生成的现场图，并对这些信息以案例的形式，按照事故碰撞形态、事故车类型、事故时间、事发路段这些特征进行分类保存管理。事故案例管理模块根据交通事故案例的管理和研究需要， 通过软硬件形式的权限设置，向具备对应权限的交通事故处理和分析人员开放搜索和查询功能。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统功能模块结构图；图2车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统工作流程图；图3车载式现场勘查设备工作流程图；图4图像处理模块工作流程图；图5现场图绘制模块工作流程图。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于双目视觉的车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统，其特征在于，包括：包括车载式现场勘查设备和信息处理系统两部分，其中：所述车载式现场勘查设备无需对交通事故现场进行预处理即可实现交通事故现场的摄影勘查和信息采集；所述信息处理系统包括图像处理模块、现场图绘制模块和事故案例管理模块；所述图像处理模块，根据车载式现场勘查设备的标定参数对勘查照片进行图像处理，实现坐标转换和图像拼接，生成转换文件，用于现场图绘制的尺寸标注；所述现场图绘制模块，根据交通事故的具体情况，通过图库符号调用和尺寸标注相结合的方式，完成交通事故现场图的绘制生成打印；所述事故案例管理模块，接收车载式现场勘查设备拍摄的照片和现场图绘制模块生成的现场图，并对这些信息以案例的形式进行分类管理。

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统，其特征在于，包括包括车载式现场勘查设备和信息处理系统两部分，其中所述车载式现场勘查设备无需对交通事故现场进行预处理即可实现交通事故现场的摄影勘查和信息采集；所述信息处理系统包括图像处理模块、现场图绘制模块和事故案例管理模块； 所述图像处理模块，根据车载式现场勘查设备的标定参数对勘查照片进行图像处理， 实现坐标转换和图像拼接，生成转换文件，用于现场图绘制的尺寸标注；所述现场图绘制模块，根据交通事故的具体情况，通过图库符号调用和尺寸标注相结合的方式，完成交通事故现场图的绘制生成打印；所述事故案例管理模块，接收车载式现场勘查设备拍摄的照片和现场图绘制模块生成的现场图，并对这些信息以案例的形式进行分类管理。2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统， 其特征在于，所述车载式现场勘查设备包括四个功能子模块拍摄模块、显示模块、控制模块和辅助模块，其中所述拍摄模块包括两部非量测工业相机，经过内外部参数的实验标定后，两部非量测工业相机在同步触发的工作模式下，拍摄的照片组对在所述信息处理系统中用于空间点和直线的三维重建、两点间距离和点到直线距离的测量以及图像坐标系的拼接；所述显示模块以用户操作软件的形式与车载工控机集成，通过交换机与两部工业相机相连接，实现工业相机拍摄视野的集中显示；所述控制模块包括用户操作软件、升降杆及云台，以控制及同步触发两部工业相机的拍摄方位；所述辅助模块包括交换机、工业相机防护罩和车载支架。3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的车载式无标尺交通事故现场快速勘查系统， 其特征在于，所述图像处理模块包括八个功能子模块相机内外部参数初始化模块、相机镜头畸变校正模块、空间点三维重建模块、两点间距离测量模块、直线的三维重建模块、点到直线距离测量模块、图像坐标系拼接模块和数据接口模块，其中所述相机内外部参数初始化模块，在对勘查照片进行处理之前，将预先通过标定实验获得的相机内外部参数以矩阵的形式读取到内存区中，供接下来的图像处理过程调用； 所述相机镜头畸变校正模块，通过校正算法对读入的图像进行镜头畸变校正； 所述空间点三维重建模块，在同一组拍摄的左右两幅图像内，选择空间某点在两幅图像上的投影点，从而得到空间点分别在左右两幅图像上的投影像素坐标，根据相机内外部参数矩阵可以分别求出左右两幅图像的投影变换矩阵，进而根据空间几何知识计算出空间点在世界坐标系下的世界坐标；所述两点间距离测量模块，将需要测量的两个点三维重建后获得世界坐标系下的世界坐标，根据空间几何两点间距离公式计算勘查照片中两点间的距离；所述直线的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一兵，鲁光泉，赵红蕊，刘文超，王岩，傅罡，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：11