【導(dǎo)讀】流量、速度監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸用了視頻處理方式，視頻圖像檢測己成為。TS的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。有著廣闊的應(yīng)用前景。車輛速度檢測是交通信息檢測。的一個重要組成部分。在傳統(tǒng)的線性模型基礎(chǔ)上，介紹了一種新的攝像機標(biāo)定方。首先通過線性透視關(guān)系，用幾何推導(dǎo)的方法對一維坐標(biāo)進行標(biāo)定，然后將。維標(biāo)定的簡化得到一個計算量小、穩(wěn)定的標(biāo)定算法。最佳匹配準(zhǔn)則進行滑動匹配，得出車輛像素位移，以模板波形谷值點為特征點，得到匹配前后車輛絕對像素位置。本文設(shè)計出一種實用的車速檢測方法，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛瞬時速度的實時檢測。際應(yīng)用中的測量精度達(dá)到95%以上。要求，可應(yīng)用于隧道中的速度檢測、車速調(diào)查等方面。

　　

【正文】 ]，直線 T 上的值都等于 MappedDis[N]。 從圖 ，點 M和點 N 所在的兩條直線上任意兩點的距離為 M和 N的距離，即等于 MappedDis[M] MappedDis[N]。 二維標(biāo)定算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須有所改變，從 288 大小變?yōu)?720*288 大小。本文中使用二維數(shù)組 MappedDis[720] [288]來實現(xiàn)。例如 MappedDis[218] [ 143]=870，表示點(218,143)的標(biāo)定結(jié)果為 870。 二維標(biāo)定算法的簡化 雖然二維標(biāo)定算法的精度比一維標(biāo)定有著很大的提高，系統(tǒng)在工控機上運行時，二維標(biāo)定計算量以及內(nèi)存的增加，不會影響整個系統(tǒng)。但在 DSP 環(huán)境中運行時，由于 DSP 可以分配給測速模塊的內(nèi)存較小，無法滿足二維標(biāo)定所需要的存儲空間。所以需要對二維標(biāo)定算法進行簡化，不但能對攝像機角度偏差做一個補償，而且能減少一定的計算量以及存儲空間。 由于圖 中所畫的斜線都是近似平行的，所以把這些直線看做平行線。如圖 所示，只需要畫一條斜線。 XXXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 圖 二維標(biāo)定算法簡化后的透視關(guān)系設(shè)置界面 通過這條斜線，就 可以計算出斜線的斜率來，也就是說，可以計算出這條斜線與水平軸線的夾角。如圖 ，這里假設(shè)直線 A? E 和直線 B? F 是平行的，首先做一條水平輔助線，那么此水平輔助線和直線 A? E 的夾角 ? 就是已知的。通過對 E、 F 兩點做一個角度為? 的投影，那么我們自然可以得到 A? 、 B? 兩點的坐標(biāo)，通過計算 A? 、 B? 兩點的透視關(guān)系，計算出一個比較精確的速度值，從而達(dá)到對偏離中間車道線的車輛在透視關(guān)系上的一個補償效果。 圖 簡化的補償角度示意圖 在本章所選取的視頻圖像中，補償角度 ? 的大小經(jīng)過計算為 :tan? =。假設(shè)匹配模板中心點 E 的坐標(biāo)為 (192， 129)，由于中間車道線坐標(biāo)都為已知，那么經(jīng)過計算得出，直線 A? E 與中間車道線相交于點 A? 的坐標(biāo)為 (376， 114)。 XXX 基于視頻圖像的車速檢測技術(shù) 20 標(biāo)定算法實現(xiàn)及結(jié)果 標(biāo)定參數(shù)設(shè)置 系統(tǒng)運行之前需要先進行初始參數(shù)設(shè)置，圖 為參數(shù)設(shè)置界面 。 圖 初始參數(shù)設(shè)置界面 圖 中右側(cè)控制欄選項如下 : :在左側(cè)視頻上適當(dāng)位置點擊設(shè)置線圈位置，用兩條橫線顯示。變量LoopPos 表示線圈位于第幾行 (單位為塊 )，本場景 中 LoopPos=20。線圈的寬度為 1 塊，即6個像素。 :在設(shè)置車道區(qū)域的下拉列表本別選中三個車道，做左側(cè)視頻上點擊車道線位置，用黑線顯示。三個車道信息采用 288x3 的二維數(shù)組來存儲，設(shè)數(shù)組為LaneMark[288][3]， LaneMark[250][l]指的是中間車道線在 150 像素位置的橫坐標(biāo)。從圖 中可以看到，左車道線越往下越偏左，直到偏出視頻可見范圍，所以初次點擊車道得出的 LaneMark【 101[0l 等靠下的車道線坐標(biāo)都為。如圖 (a)所示，而所需要的左車道線見圖 偽 )。所以測速前，必須先計算出左邊車道線延長線的正確坐標(biāo)，使之成為圖 (b)理想狀況下的樣子。這是攝像頭偏右的情況下，如果攝像頭偏左的話，則需要計算最右邊車道線的延長線，如圖 所示。矩形框代表視頻圖像，斜線代表車道線。 圖 攝像機偏右時車道線（ a）延長前（ b）延長后 XXXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 圖 攝像機偏左時車道線（ a）延長線（ b）延長后 :即攝像機標(biāo)定技術(shù)中所需要用到的設(shè)置。本視頻圖像選定中間車道線的白色虛線做為等距參照物，在距離相等 (世界坐標(biāo)系 )的地方點擊，用十字顯示 。按照 節(jié)所描述的方法，在右車道線附近點擊與最下邊的十字標(biāo)號等距的點，顯示為一條通過最下方十字標(biāo)號的斜線 。最后設(shè)置透視關(guān)系下的編輯框里輸入兩點之間的實際距離(單位是米 )，如輸入 6 米，再點擊設(shè)定按鈕。透視關(guān)系用一個 288 大小的數(shù)組來表示，如 MappedDis[1501=1099 表示第 150 行像素到第 0 行像素的距離是 1099 厘米，從而得出，120 到 150 像素的距離，等于 MappedDis[150]減去 MappedDis[120]。 288 大小的數(shù)組中存儲的是中間車道線上的點的標(biāo)定結(jié)果，為了不引起由于攝像機架設(shè)位置 不同帶來的誤差，需要通過對斜線斜率的計算得出補償角度 ? 的大小，如本場景的補償角度為 :tan? = :在下拉列表選擇攝像機架設(shè)在路左還是路右，用 CameraPos 表示，攝像頭在路左時 CameraPos 為 0，在路右時 CameraPoS 為 2。 標(biāo)定結(jié)果 為了驗證本文提出的攝像機標(biāo)定方法的正確性和可行性， 本文分別對一維標(biāo)定、二維標(biāo)定、簡化后的二維標(biāo)定算法進行結(jié)果分析 : 一維標(biāo)定設(shè)置 界面如圖 所示，以隧道中間車道線的白色虛線為參照物，經(jīng)實地測量，每兩條白線之間的距離為 6 米，在參數(shù)設(shè)置界面上分別單擊每條短線的起始點，用灰色十字顯示。 (l)中間車道線上的點 如圖 所示， A、 B 為近處兩條白色短線的結(jié)束點，所以 A、 B 的距離應(yīng)該等于 6米用一維標(biāo)定的結(jié)果來驗證， A、 B兩點的實際距離為 : MappedDis[143]MappedDis[84]=989389=600(cm)=6(m) M、 N為遠(yuǎn)處兩條白色短線的結(jié)束點，所以 M、 N的距離也應(yīng)該等于 6 米，用一維標(biāo)定的結(jié)果來驗證， M、 N 兩點 的實際距離為 : MappedDis[189]MappedDis[171]=2199389=610(cm)=(m) XXX 基于視頻圖像的車速檢測技術(shù) 22 圖 一維定驗證示意圖（中間車道線） 可見 AB 的標(biāo)定結(jié)果完全準(zhǔn)確，與一維標(biāo)定算法所測量出來的數(shù)值完全相等。 M、 N的實際距離與一維標(biāo)定算法所測量出來的數(shù)值相差 米，有微小誤差存在。近處的標(biāo)定比遠(yuǎn)處誤差小。經(jīng)多次實驗得出結(jié)論 :對于中間車道線上的點，一維標(biāo)定算法的標(biāo)定精度較高，完全可以滿足需要。 (2)偏離中間車道線的點 對于偏離中間車道線上的點，一維標(biāo)定算法就會有一定誤差 ，如圖 所示。按照一維標(biāo)定的原理， E, F 兩點的實際距離等于圖 中的 A, B 兩點的實際距離， P, Q 兩點的實際距離等于 M, N 兩點的實際距離，都等于 6米。即一維標(biāo)定結(jié)果下： MappedDis[F]MappedDis[E]= MappedDis[B]MappedDis[A]=6(m) MappedDis[P]MappedDis[Q]= MappedDis[M]MappedDis[N]=6(m) 圖 一維標(biāo)定驗證示意圖（偏離中間車道線的點） 但是，實際情況下： MappedDis[F]MappedDis[E]不等于 MappedDis[B]MappedDis[A] XXXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 23 MappedDis[P]MappedDis[Q]不等于 MappedDis[M]MappedDis[N] E,F 兩點的實際距離應(yīng)該等于 P, Q 兩點的實際距離， G, H 點的縱坐標(biāo)分別為 72 和135，如圖 所示。即實際情況下： MappedDis[F]MappedDis[E]= MappedDis[H]MappedDis[G] =MappedDis[ 135]MappedDis[75]=882312=570(cm)=(m) 圖 一維標(biāo)定誤差（近處） 同理，對以遠(yuǎn)處的點， P, Q 兩點的實際距離應(yīng)該等于 K, J 兩點的實際距離， P, Q點的縱坐標(biāo)為 165 和 所示。即實際情況下： MappedDis[Q]MappedDis[P]= MappedDis[J]MappedDis[K] =MappedDis[182]MappedDis[165]=19791408=571(cm)= (m) 圖 一維標(biāo)定誤差（遠(yuǎn)處） 根據(jù)上述結(jié)果可以檢出 :對于偏離中間車道線的 點，一維標(biāo)定算法會有誤差，并且偏離中間車道線越遠(yuǎn)，誤差就越大，這就需要用到二維標(biāo)定。 二維標(biāo)定設(shè)置界面如圖 所示，以隧道中間車道線的白色虛線為參照物，經(jīng)實地測量，每兩條白線之間的距離為 6 米，在參數(shù)設(shè)置界面上分別單擊每條短線的起始點，用灰色小圓點顯示，再在右車道線上分別點擊與中間車道線對應(yīng)的點，使之分別連成若干條直線，這些直線是根據(jù)車道的傾斜角度設(shè)定的，用于把標(biāo)定擴展至二維。 (1)中間車道線上的點 如圖 所示， A, B 為近處兩條白色短線的結(jié)束點，由標(biāo)定設(shè)置界面可以看出， A, B的 實際距離應(yīng)該等于 6 米。用二維標(biāo)定的結(jié)果來驗證， A, B 兩點的實際距離為 : XXX 基于視頻圖像的車速檢測技術(shù) 24 MappedDis[416] [143]MappedDis[341] [84]=973373=600(cm)=6(m) M, N 為遠(yuǎn)處兩條白色短線的結(jié)束點，由標(biāo)定設(shè)置界面可以看出， M, N 的距離也應(yīng)該等于 6米。用二維標(biāo)定的結(jié)果來驗證， M. N 兩點的實際距離為 : MappedDis[465][189]MappedDis[448] [171]=22021593=609(cm)=(m) 可見在二維標(biāo)定情況下，中間車道線的標(biāo)定 精度和一維標(biāo)定比較近似。同樣，遠(yuǎn)處的標(biāo)定誤差比近處的大。 圖 二維標(biāo)定驗證示意圖 (2)偏離中間車道線的點 圖 中，一維標(biāo)定情況下，近處的 E、 F 的實際距離等于 A、 B 的實際距離，即為6 米。使用二維標(biāo)定， EF 的實際距離為 : MappedDis[218][143]一 MappedDis[39][84]=870296=574(m)=(cm) 一維標(biāo)定情況下，遠(yuǎn)處的 P、 Q 的實際距離等于 M、 N 的實際距離，等于 6 米。使用二維標(biāo)定， P、 Q 的實際距離為 : MappedDis[340][189]MapPedDis[300][171]=20201438=569(cm)=(m) E、 F 和 P、 Q 的標(biāo)定結(jié)果值都在 米左右，可見在二維標(biāo)定算法下，對于遠(yuǎn)離中間車道線上的點，標(biāo)定精度比一維標(biāo)定算法精確很多。 由上述結(jié)果可見，二維標(biāo)定不但能保持中間車道線上的高精度，還彌補了一維標(biāo)定中攝像頭架設(shè)位置所帶來的誤差，尤其是偏離中間車道線比較遠(yuǎn)的位置。經(jīng)對 4 處不同場景的近 30 次測量，二維標(biāo)定的精度約為 96%。 簡化后的二維標(biāo)定設(shè)置界面如圖 所示， 以隧道中間車道線的白色虛線為參照物，經(jīng)實地測量，每兩條白線之間的距離為 6 米，在參數(shù)設(shè)置界面上分別單擊每條短線的起始點，用灰色小圓點顯示，再在右車道線上點擊一點，與中間車道線上的第一個點連成一條直線，這條直線是根據(jù)車道的傾斜角度設(shè)定的，用于計算車道傾斜角，對標(biāo)定做角度補償。 (l)中間車道線上的點 對二維標(biāo)定進行簡化后，圖 中 A、 B 和 M、 N 的標(biāo)定結(jié)果即為一維標(biāo)定中 A、 B和 M、 N 的結(jié)果，即 : MappedDis[143]MappedDis[84]=989389=600(cm)=6(m) MappedDis[189]MappedDis[171]=2199389=610(cm)=(m) XXXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 25 (2)偏離中間車道線的點 如圖 所示，本場景的補償角度 a=， E、 F、 P、 Q 四點所在的水平線都旋轉(zhuǎn)a 角度，求出其與中間車道線的焦點 G、 H、 K、 J 的縱坐標(biāo)分別為 6 1 16 181。 圖 簡化后的二維標(biāo)定驗證示意圖（偏離中間車道線的點） 對二維標(biāo)定進行簡化后，圖 中 E, F 的實際距離為 : MappedDis[130]MappedDis[65]=825261=564(cm)=(m) 圖 中 P, Q 的實際距離為 : MappedDis[181]MappedDis[164]= 19401379=556(cm)=(m) 由上述結(jié)果可見 : 簡化前 :標(biāo)定結(jié)果 EF=(cm)，標(biāo)定結(jié)果 PQ=(m) 簡化后 :標(biāo)定結(jié)果 EF=(cm)，標(biāo)定結(jié)果 PQ=(m) 簡化后的二維標(biāo)定比簡化前有微小誤差，經(jīng)對 4 處不同場景的近 30 次測量，簡化后的二維標(biāo)定精度約為 95%，比簡化前損失了 1%的精度，但是該算法在對攝像機標(biāo)定給予一定角度補償?shù)耐瑫r，大大減少了計算成本，而且 95%的標(biāo)定精度已經(jīng)可以滿 足本文測速所需。所以本文最終采用了簡化后的二維標(biāo)定算法。 簡化后的二維標(biāo)定算法法的部分標(biāo)定結(jié)果見 圖 (標(biāo)定結(jié)果所對應(yīng)的視頻圖是視頻圖 的 288 行像素所對應(yīng)的世界坐標(biāo)系距離。如無特別說明，后面章節(jié)中涉及到用標(biāo)定結(jié)果計算速度時，用的都是此視頻圖像 )。 XXX 基于視頻圖像的車速檢測技術(shù) 26 行數(shù) （像素） 實際距離（厘米） 行數(shù)（像素） 實際距離（厘米） 0 3 140 947 1 6 141 961 2 9 142 975 …… …… 143 989 126 779 144 1004 127 790 145 1019 128 801 146 1034 129 812 147 105