視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法及裝置，其中，該方法包括：選取視頻錄像中包含同一待測車輛的兩個幀圖像，表示為F1幀和F2幀；確定待測車輛在F1幀和F2幀中出現所對應的實際時間差，表示為T；在F1幀和F2幀中的所述待測車輛上分別標定特征點M和特征點N，所述特征點M和特征點N為所述待測車輛上的同一特征點；根據所述特征點M和特征點N間間隔的像素點數和/或特征點M和特征點N的圖像坐標計算特征點M和特征點N間對應的實際距離，表示為D；由T和D計算得到待測車輛視頻錄像的平均車速V：V＝D/T。本發明方案能夠提高車輛速度的測量準確性。
【專利說明】
視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法及裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及視頻錄像技術，尤其涉及視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法及 裝置。
【背景技術】
[0002] 在視頻錄像中，特別對于視頻錄像監控場景，需要對視頻錄像中的某一特定車輛 的速度進行測定。尤其適用于公安偵查業務中，也可應用于其他視頻錄像中進行測量速度 測量需求的場景。
[0003] 目前，視頻錄像中進行測量速度測量的方案中，通常是針對某個路段的平均過車 速度進行統計；對于單一的某一特定車輛，其速度測量并不準確。
[0004] 綜上，現有視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方案，存在準確率不高的缺陷。
【發明內容】
[0005] 本發明提供了一種視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法，該方法能夠提高車 輛速度的測量準確性。
[0006] 本發明提供了一種視頻錄像中進行特定車輛速度測量的裝置，該裝置能夠提高車 輛速度的測量準確性。
[0007] -種視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法，該方法包括：
[0008] 選取視頻錄像中包含同一待測車輛的兩個頓圖像，表示為F1頓和F2頓；
[0009] 確定所述待測車輛在F1頓和F2頓中出現所對應的實際時間差，表示為T ;
[0010] 在F1頓和F2頓中的所述待測車輛上分別標定特征點Μ和特征點N，所述特征點Μ 和特征點Ν為所述待測車輛上的同一特征點；
[0011] 根據所述特征點Μ和特征點Ν間間隔的像素點數和/或特征點Μ和特征點Ν的圖 像坐標計算特征點Μ和特征點Ν間對應的實際距離，表示為D ;
[0012] 由Τ和D計算得到待測車輛視頻錄像的平均車速V ;ν = D/T。
[0013] 一種視頻錄像中進行特定車輛速度測量的裝置，該裝置包括頓圖像選取單元、時 間差確定單元、距離確定單元和速度計算單元；
[0014] 頓圖像選取單元，選取視頻錄像中包含同一待測車輛的兩個頓圖像，表示為F1頓 和F2頓；
[0015] 時間差確定單元，確定所述待測車輛在F1頓和F2頓中出現所對應的實際時間差， 表示為Τ ;將Τ發送給速度計算單元；
[0016] 距離確定單元，在F1頓和F2頓中的所述待測車輛上分別標定特征點Μ和特征點 Ν，所述特征點Μ和特征點Ν為所述待測車輛上的同一特征點；根據所述特征點Μ和特征點 Ν間間隔的像素點數和/或特征點Μ和特征點Ν的圖像坐標計算特征點Μ和特征點Ν間對 應的實際距離，表示為D ;將D發送給所述速度計算單元；
[0017] 速度計算單元，由Τ和D計算得到待測車輛在視頻錄像里的平均車速V ;V = D/T。
[0018] 從上述方案可W看出，本發明中，針對某一需要進行速度測量的車輛，選取視頻錄 像中包含同一待測車輛的兩個頓圖像，表示為F1頓和F2頓；確定所述待測車輛在F1頓和 F2頓中出現所對應的實際時間差，表示為T ;在F1頓和F2頓中的所述待測車輛上分別標定 特征點Μ和特征點N，所述特征點Μ和特征點N為所述待測車輛上的同一特征點；根據所述 特征點Μ和特征點Ν間間隔的像素點數和/或特征點Μ和特征點Ν的圖像坐標計算特征點 Μ和特征點Ν間對應的實際距離，表示為D ;由Τ和D計算得到待測車輛視頻錄像的平均車 速V ;V = D/T。采用本發明方案，實現了對某一具體車輛的速度進行測量，提高了車輛速度 的測量準確性，進一步滿足了需求。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法示意性流程圖；
[0020] 圖2為本發明兩個頓圖像中的待測車輛示意圖；
[0021] 圖3為本發明攝像機光軸與道路垂直的示意圖；
[0022] 圖4為本發明攝像機光軸與道路平行或近似平行的示意圖；
[0023] 圖5a為本發明攝像機光軸與道路平行時標定點的選取示意圖一；
[0024] 圖化為本發明攝像機光軸與道路平行時標定點的選取示意圖二；
[00巧]圖6為本發明視頻錄像中進行特定車輛速度測量的裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本 發明進一步詳細說明。
[0027] 本發明中，針對某一需要進行速度測量的車輛，選取視頻錄像中包含同一待測車 輛的兩個頓圖像，基于送兩頓圖像確定出車輛速度，從而，提高了車輛速度的測量準確性。 參見圖1，為本發明視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法示意性流程圖，其包括W下步 驟：
[002引步驟101，選取視頻錄像中包含同一待測車輛的兩個頓圖像，表示為F1頓和F2頓。
[0029] 攝像機采集視頻數據后，從待測車輛所在的視頻錄像里選取兩個頓圖像。
[0030] 步驟102,確定待測車輛在F1頓和F2頓中出現所對應的實際時間差，表示為T。
[0031] 本步驟中，可直接由車輛在F1頓中出現的時間點與在F2頓中出現的時間點進行 相減，得到T。或者，利用F1頓與F2頓的頓差數W及每頓的時間，進行相乘，計算得到T。
[0032] 步驟103,在F1頓和F2頓中的所述待測車輛上分別標定特征點Μ和特征點N，所 述特征點Μ和特征點Ν為所述待測車輛上的同一特征點；根據所述特征點Μ和特征點Ν間 間隔的像素點數和/或特征點Μ和特征點Ν的圖像坐標計算特征點Μ和特征點Ν間對應的 實際距離，表示為D。
[0033] 如圖2所示，為F1頓與F2頓中的待測車輛；在兩個頓圖像的待測車輛中選取同 一特征點，例如為車頭一點（如車燈）、某一輪胎的著力點等，在圖像中的位置分別為Ml和 M2 ;M1和M2之間的距離，所對應的實際距離，即為D。
[0034] 步驟104,由T和D計算得到待測車輛在視頻錄像里的平均車速V ;V = D/T。
[0035] 本發明針對某一需要進行速度測量的車輛，選取視頻錄像中包含待測車輛的兩個 頓圖像，基于送兩頓圖像確定出車輛速度；先確定所述待測車輛在FI頓和F2頓中出現所對 應的實際時間差，表示為T ;在F1頓和F2頓中的所述待測車輛上分別標定特征點Μ和特征 點Ν，所述特征點Μ和特征點Ν為所述待測車輛上的同一特征點；再根據所述特征點Μ和特 征點Ν間間隔的像素點數和/或特征點Μ和特征點Ν的圖像坐標計算特征點Μ和特征點Ν 間對應的實際距離，表示為D ;而后，由Τ和D計算得到待測車輛在視頻錄像里的平均車速 V ;V = D/T。采用本發明方案，實現了對某一具體車輛的速度進行測量，提高了車輛速度的 測量準確性，進一步滿足了需求。
[003引圖1流程中，對實際距離D的計算，根據不同情形，有多種實現方式。計算D時，可 先建立測量參數與D之間的計算關系式，得到距離測量模型；再根據距離測量模型，計算得 到實際距離。具體地，例如，可W根據圖像中兩個像素點之間距離與實際距離的比例關系， 進行計算；還可W，根據幾何位置關系確定出像素點坐標位置與實際坐標位置之間的關系， 計算出圖像上某點對應的實際坐標值，進而確定出兩個實際坐標值之間的距離；等等。下面 進行舉例說明。
[0037] 實例一、
[0038] 對于攝像機的光軸與道路垂直或近似垂直的情況，即車輛在視頻中的任何位置對 于攝像機都擁有近似相同的景深；如圖3所示；實際距離D，可采用如下方式計算：
[0039] 選取圖像中待測車輛上兩個特征點，表示為特征點A和特征點B ;
[0040] 獲取圖像中特征點A和特征點B之間的像素點距離，表示為L ;
[0041] 確定真實車輛上L所對應的實際距離；
[0042] 由W下公式計算出D:
[0043] D =(真實車輛上L所對應的實際距離/L) X兩個頓圖像中待測車輛上特征點Μ 和特征點Ν之間的距離。
[0044] 特征點A和特征點Β，可根據自行選取。例如；特征點A為車輛前輪胎著力點，特 征點B為車輛后輪胎著力點，則特征點A和特征點B之間的距離為軸距；此時：
[0045] D =(車輛真實軸距/圖像中車輛軸距的像素點長度）X車輛在圖像中行駛的像 素點長度（即Ml與M2兩點距離）。
[0046] 實例二、
[0047] 對于攝像機的光軸與道路平行或近似平行的情況，如圖4所示；此時，實際距離D， 可采用如下方式計算：
[0048] 將兩個頓圖像中待測車輛上同一特征點的兩個圖像坐標值用變量（Ui，Vi)和 K V2)表示，建立D與（叫，Vi)、咕，V2)的變量關系式；
[0049] 獲取特征點Μ和特征點N的圖像坐標值；
[0050] 將獲取的兩個圖像坐標值代入所述關系式，得到D。
[0051] 進一步地，所述變量關系式為：
[0052]
其中，
[0053]
[0054]
其中，Η為攝像機的實際高度，f為攝像機歸一化焦距，弊 為攝像機對應水平面的傾斜角；U，V為圖像坐標。
[0055] 進一步地，H、f和祭的確定方法包括：
[0056] 在攝像機拍攝的標定視頻上選取標定點對，每個標定點對包含兩個標定點；
[0057] 獲取各標定點對中兩個標定點所對應的實際距離，獲取的實際距離為括車輛的軸 距、平行于車輛的距離或者垂直于車輛的距離；
[005引將獲取的實際距離W及相應標定點的圖像坐標，代入變量關系式，計算得到H、f 和癸。
[0059] 下面對攝像機的光軸與道路平行或近似平行的情況，做進一步詳細說明。實際距 離D的計算采用如下方式：
[0060] 預先在攝像機拍攝的標定視頻上選取標定點，記錄各標定點在圖像上的圖像坐標 值W及相應的實際坐標值；
[0061] 根據幾何位置關系，建立實際坐標與圖像坐標的幾何關系式；
[0062] 由各標定點在圖像上的圖像坐標值W及相應的實際坐標值，計算出幾何關系式中 的攝像機參數；
[0063] 獲取兩個頓圖像中待測車輛上同一特征點的兩個圖像坐標值；
[0064] 將獲取的兩個圖像坐標值代入幾何關系式，得到兩個實際坐標值；而后，便可計算 兩個實際坐標值之間的距離D。
[0065] 在同一攝像機下，拍攝標定視頻，如圖5所7K的實例：圖5a中，在待測車輛所屬的 車道中放置ABCD四個標定物，量出ABCD四個邊的距離，并確保ABCD四個標定點都能被攝 像機所拍攝；記錄各標定點在圖像上的圖像坐標值W及相應的實際坐標值，用（U，V)標識 標定點的圖像坐標，用狂，Y)表示標定點的實際坐標。或者，在場景圖像允許的情況下，通 過標定車輛在不同位置的軸距4181、4282、4383、4484，標定點可從41-44,81-84中選取，女口 圖化所示。
[0066] 實際坐標與圖像坐標之間存在一定的幾何關系，與攝像機參數有關。通過一定的 幾何運算，便可得到實際坐標與圖像坐標的幾何關系式，送是本領域技術人員能夠實現的； 本實例中，在滿足計算精確度的前提下，對幾何關系式進行了簡化，得到如下式子（僅為一 個較佳實現方式，并不限于此）：
[0067]
[0068]
(1:)
[0069] 其中，Η為攝像機的實際高度，f為攝像機歸一化焦距，為攝像機對應水平面的 傾斜角，此時為未知參數。
[0070] W圖5a為例，由四邊形各頂點的圖像坐標值W及相應的實際坐標值，對公式（1) 進行迭代運算，得到各攝像機參數。
[0071] 而后，便可計算得到D:
[0072]
其中，（叫，Vi)和咕，V2)是Ml、M2在 圖像中的坐標，將（Ui，Vi)、（U2，V2)代入下面的關系式，便可得到狂ι，Υι)和狂2，Υ2):
[0073]
[0074]
[0075] 本發明提出了針對監控視頻中某一特定車輛的速度估算方法，不同于現有技術中 計算某路段在一定時間內的車流的平均速度。采用本發明方案，可應用于與公安刑偵業務 及交通事件認定上的應用需求。并且，本發明提出了通過道路上設置4個標定點而獲得畫 面與真實場景的映射關系的方法；該方法簡單易行，適合在實際工作中使用。
[0076] 參見圖6,為本發明視頻錄像中進行特定車輛速度測量的裝置結構示意圖，該裝置 包括頓圖像選取單元、時間差確定單元、距離確定單元和速度計算單元；
[0077] 頓圖像選取單元，選取視頻錄像中包含同一待測車輛的兩個頓圖像，表示為F1頓 和F2頓；
[0078] 時間差確定單元，確定所述待測車輛在F1頓和F2頓中出現所對應的實際時間差， 表示為Τ ;將Τ發送給速度計算單元；
[0079] 距離確定單元，在F1頓和F2頓中的所述待測車輛上分別標定特征點Μ和特征點 Ν，所述特征點Μ和特征點Ν為所述待測車輛上的同一特征點；根據所述特征點Μ和特征點 Ν間間隔的像素點數和/或特征點Μ和特征點Ν的圖像坐標計算特征點Μ和特征點Ν間對 應的實際距離，表示為D ;將D發送給所述速度計算單元；
[0080] 速度計算單元，由Τ和D計算得到待測車輛在視頻錄像里的平均車速V ;V = D/T。
[0081] 較佳地，所述距離確定單元，建立測量參數與D之間的計算關系式，得到距離測量 模型；根據距離測量模型，計算得到實際距離。
[0082] 較佳地，攝像機的光軸與道路垂直或近似垂直時，所述距離確定單元包括第一距 離確定子單元，選取圖像中待測車輛上兩個特征點，表示為特征點A和特征點B;獲取圖像 中特征點A和特征點B之間的像素點距離，表示為L ;確定真實車輛上L所對應的實際距離； 由W下公式計算出D:
[0083] D =(真實車輛上L所對應的實際距離/L) X兩個頓圖像中待測車輛上特征點Μ 和特征點Ν之間的距離。
[0084] 較佳地，所述特征點A為車輛前輪胎著力點，所述特征點Β為車輛后輪胎著力點。
[0085] 較佳地，攝像機的光軸與道路平行或近似平行時，所述距離確定單元包括第二距 離確定子單元；
[0086] 變量關系式所述第二距離確定子單元，將兩個頓圖像中待測車輛上同一特征點的 兩個圖像坐標值用變量（Ui，Vi)和（U2, V2)表示，建立D與（Ui，Vi)、(U2, V2)的變量關系式；獲 取特征點Μ和特征點N的圖像坐標值；將獲取的兩個圖像坐標值代入所述關系式，得到D。
[0087] 變量關系式。
[0088] 較佳地，所述第二距離確定子單元生成得到的變量關系式為：
[0091]
其中，Η為攝像機的實際高度，f為攝像機歸一化焦距，攀 ? 為攝像機對應水平面的傾斜角；U，V為圖像坐標。
[0092] W上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用W限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
【主權項】
1. 一種視頻錄像中進行特定車輛速度測量的方法，其特征在于，該方法包括： 選取視頻錄像中包含同一待測車輛的兩個頓圖像，表示為Fl頓和F2頓； 確定所述待測車輛在Fl頓和F2頓中出現所對應的實際時間差，表示為T ; 在Fl頓和F2頓中的所述待測車輛上分別標定特征點M和特征點N，所述特征點M和特 征點N為所述待測車輛上的同一特征點； 根據所述特征點M和特征點N間間隔的像素點數和/或特征點M和特征點N的圖像坐 標計算特征點M和特征點N間對應的實際距離，表示為D ; 由T和D計算得到待測車輛視頻錄像的平均車速V ;V = D/T。2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算D包括： 建立測量參數與D之間的計算關系式，得到距離測量模型； 根據距離測量模型，計算得到實際距離。3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，攝像機的光軸與道路垂直或近似垂直時，所 述計算D包括： 選取圖像中待測車輛上兩個特征點，表示為特征點A和特征點B ; 獲取圖像中特征點A和特征點B之間的像素點距離，表示為L ; 確定真實車輛上L所對應的實際距離； 由W下公式計算出D : D =(真實車輛上L所對應的實際距離/L) X兩個頓圖像中待測車輛上特征點M和特 征點N之間的距離。4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，攝像機的光軸與道路平行或近似平行時，所 述確定D包括： 將兩個頓圖像中待測車輛上同一特征點的兩個圖像坐標值用變量（Ui，Vi)和（U2, V2)表 示，建立D與（叫，Vi)、（1?, V2)的變量關系式； 獲取特征點M和特征點N的圖像坐標值； 將獲取的兩個圖像坐標值代入所述關系式，得到D。5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述變量關系式為：^ f為攝像機歸一化焦距，海為攝 像機對應水平面的傾斜角；U，V為圖像坐標。6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于，H、f和勞的確定方法包括： 在攝像機拍攝的標定視頻上選取標定點對，每個標定點對包含兩個標定點； 獲取各標定點對中兩個標定點所對應的實際距離，獲取的實際距離包括車輛的軸距、 平行于車輛的距離或者垂直于車輛的距離； 將獲取的實際距離W及相應標定點的圖像坐標，代入變量關系式，計算得到H、f和氣7. -種視頻錄像中進行特定車輛速度測量的裝置，其特征在于，該裝置包括頓圖像選 取單元、時間差確定單元、距離確定單元和速度計算單元； 頓圖像選取單元，選取視頻錄像中包含同一待測車輛的兩個頓圖像，表示為Fl頓和F2 頓； 時間差確定單元，確定所述待測車輛在Fl頓和F2頓中出現所對應的實際時間差，表示 為T ;將T發送給速度計算單元； 距離確定單元，在Fl頓和F2頓中的所述待測車輛上分別標定特征點M和特征點N，所 述特征點M和特征點N為所述待測車輛上的同一特征點；根據所述特征點M和特征點N間 間隔的像素點數和/或特征點M和特征點N的圖像坐標計算特征點M和特征點N間對應的 實際距離，表示為D ;將D發送給所述速度計算單元； 速度計算單元，由T和D計算得到待測車輛在視頻錄像里的平均車速V ;V = D/T。8. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述距離確定單元，建立測量參數與D之間 的計算關系式，得到距離測量模型；根據距離測量模型，計算得到實際距離。9. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，攝像機的光軸與道路垂直或近似垂直時，所 述距離確定單元包括第一距離確定子單元，選取圖像中待測車輛上兩個特征點，表示為特 征點A和特征點B ;獲取圖像中特征點A和特征點B之間的像素點距離，表示為L ;確定真實 車輛上L所對應的實際距離；由W下公式計算出D : D =(真實車輛上L所對應的實際距離/L) X兩個頓圖像中待測車輛上特征點M和特 征點N之間的距離。10. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，攝像機的光軸與道路平行或近似平行時， 所述距離確定單元包括第二距離確定子單元； 變量關系式所述第二距離確定子單元，將兩個頓圖像中待測車輛上同一特征點的兩個 圖像坐標值用變量（Ul, Vi)和（1?, V2)表示，建立D與（Ui, Vi)、（1?, V2)的變量關系式；獲取 特征點M和特征點N的圖像坐標值；將獲取的兩個圖像坐標值代入所述關系式，得到D。11. 如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二距離確定子單元生成得到的變 量關系式為：;，f為攝像機歸一化焦距，癸為攝 像機對應水平面的傾斜角；U，V為圖像坐標。
【文檔編號】G06T7/20GK105989593SQ201510074934
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月12日
【發明人】李苑, 刁平, 刁一平, 潘靜, 苑超, 張彬
【申請人】杭州海康威視系統技術有限公司