摄影测量技术在交通事故现场快速勘查中的应用

发布时间：2016-11-23 04:12

  本文关键词：交通事故现场摄影测量中特征点提取与匹配技术，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2004年

摄影测量技术在交通事故现场快速勘查中的应用

程三伟  

【摘要】：交通事故处理过程大致分为三个阶段：一是事故现场勘查取证；二是事故原因和过程分析；三是根据分析结果进行事故责任认定。在上述三个阶段中，第一阶段工作是在交通事故现场完成的，这一阶段持续时间的长短直接决定了事故对交通影响的程度。目前，我国交警部门处理事故现场的常用方法是：先封锁事故地点的部分或全部车道，工作人员通过皮尺测量、照相、目测等方法对事故现场进行勘查，对现场情况进行详尽的调查取证之后开放交通。这种处理方法能够对交通事故的处理取得足够的材料，但也存在明显的缺陷。首先对交通的影响较大，当事故较严重时，道路上车辆的排队长度可能达几公里。其次这种方法自动化程度不高，存在着人为影响因素，事故现场资料存储、建档和检索有一定困难，以及现场立体再现和现场恢复困难，测量数据精度较低等方面的问题，另外受环境、天气和时间制约较大。因此，对传统交通事故现场勘查手段的改进势在必行。 目前，用于交通事故现场勘查的主要测量方法有皮尺、全站仪、激光、GPS、摄影测量五种测量方法。其中摄影测量方法又分为立体照相机测量法和普通照相机测量法。 1933年，瑞士的苏黎世警局首次采用了立体照相机进行现场勘查，随后的德国、意大利、英国等欧洲警方也有一部分采用。目前，，应用立体照相机最为广泛的国家为日本。立体照相机的主要优点是成像品质较佳，还原现场的能力迅速又精确；缺点是立体照相机的成本较高、设备操作及维护不易，非经特别训练，无法顺利操作，需有专人保管使用。 在交通事故勘查中使用普通照相机立体测量，对执法机关来说，仍然是一 WP=84 个相对较新并正在测试的方法。由于目前计算机技术、数码相机的飞速发展，使得硬件的成本相应的降低，再加上普通相机立体测量软件的不断成熟，使得美国、加拿大等国家对在交通事故现场勘查中使用这种方法的兴趣也越来越浓。目前，美国的华盛顿、亚利桑那、犹他州、内华达、加利福尼亚、俄勒冈、檀香山等地区的执法部门正在积极测试这种方法。测试的结果表明，普通照相机立体测量法相对于目前美国正在使用的全站仪测量法来说，是一种相对操作简便、简单易学、节约成本、精度较高的测量方法。同时摄影测量方法又具有全站仪方法所不具有的独特优点：节约现场勘查时间、随时分析照片中任何想要测量的数据，包括现场非常容易丢失的轮胎痕迹、血迹等信息。普通照相机立体测量很有可能取代其他全站仪而成为今后交通事故勘查中的主要方法，而其他测量方式只是在普通照相机立体测量方法有困难时的有益补充。 本论文基于国家自然科学基金重点项目“城市路网动态交通管理与控制关键理论及模拟技术研究”子项目“交通事故现场快速处理技术研究”，主要针对2008年北京奥运会，期望研究一种能够快速高效处理交通事故现场的新技术——摄影测量技术。它以数字图像和摄影测量的基本原理为基础，应用图像预处理技术、相机内外参数标定技术及立体匹配算法从所摄取图像中准确获取空间点的三维坐标。 本论文研究的主要内容是：第一章,在分析了目前国内外交通事故现场处理方法现状和应用情况的基础上，针对目前具有较强应用前景的摄影测量技术，提出了较为完整的交通事故现场快速摄影测量研究方案。第二章,摄影测量的图像处理技术。主要是介绍对所拍摄图像对进行处理的一些方法，包括图像的增强、放大、平滑等技术，并介绍了用于控制点(或特征点)提取的点特征提取算子以及线特征提取算子。第三章，摄影测量的基本理论。利用定位后的控制点对照相机内外参数进行标定，建立图像平面二维坐标和空间三维坐标之间的转换模型。第四章，立体匹配算法。主要是对如何快速准确寻找空间上同一点在 WP=85 两幅图像上的对应点进行研究。首先提出对立体匹配非常有帮助的极线约束，然后介绍了灰度匹配和特征匹配两种匹配方法及相应的匹配策略。最后，基于以上两种匹配方法的不足，提出了一种基于颜色分割的全局整体匹配标准。第五章，实验部分。首先对张正友提出的一种由较为灵活的基于未知方向平面图像的二维相机定标算法进行介绍，在此基础上通过软件编程验证该定标算法的有效性。 交通事故现场的快速勘查在缓解交通压力、减轻交通拥挤等方面具有非常重要的作用。它不仅在一定程度上代表着我国交通事故处理的科技水平，同时也是我们国家经济快速发展对交通事故处理的新的需求。因此，摄影测量技术在交通事故现场快速勘查中的应用研究意义重大，应用前景良好。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U491.3
【目录】：

第一章 绪论5-14

1.1 引言5-8

1.2 摄影测量在交通事故现场勘查中的应用情况8-11

1.3 用于交通事故现场勘查中的国内外摄影测量软件11-12

1.4 论文的选题背景及主要工作12-14

第二章 图像处理技术14-25

2.1 图像放大14-17

2.1.1 双线性插值14-15

2.1.2 三次内插法15-17

2.2 图像增强17-19

2.2.1 灰度直方图均衡化17-19

2.3 图像的平滑19-21

2.3.1 邻域平均19-21

2.3.2 中值滤波21

2.4 图像特征提取21-25

2.4.1 点特征提取算子21-23

2.4.2 线特征提取算子23-25

第三章 摄影测量的基本理论25-41

3.1 图像坐标系、成像坐标系、相机坐标系与世界坐标系25-29

3.2 线性相机模型(针孔模型)29-30

3.3 线性模型相机定标30-34

3.4 非线性相机模型34-36

3.5 空间点的三维重建36-41

3.5.1 单目立体视觉模型36-38

3.5.2 双目立体视觉模型38-41

第四章 立体匹配算法41-53

4.1 极线约束41-44

4.2 立体匹配算法44-53

4.2.1 灰度相关匹配算法45-46

4.2.2 特征匹配法46-48

4.2.3 极线的整体匹配48-52

4.2.3 基于全局的立体匹配标准52-53

第五章 实验部分53-77

5.1 基于未知方向平面图像定标方法的基本原理53-57

5.2 基于未知方向平面图像定标方法的镜头变形的处理57-58

5.3 实验的具体步骤58-59

5.4 算法的具体实现59-62

5.5 实验结果分析62-77

第六章 全文总结77-79

6.1 已进行的工作77-78

6.2 尚需进一步进行的工作78-79

致 谢79-80

参考文献80-83

摘 要83-86

ABSTRACT86-90

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