交通事故现场摄影测量立体视觉系统构建及标定

论文摘要

交通事故再现分析是交通安全研究领域的重点方向之一，客观准确的现场勘查信息是交通事故再现分析的研究基础。交通事故现场的勘查对象主要是一些交通事故相关的痕迹尺寸及散落物位置等信息，当前通行的勘查方法还是以手工勘测记录为主。这种方法主要存在两方面不足：一是占道时间较长，容易造成交通堵塞；二是无法有效解决勘查人员可能出现了误测、漏测等问题。针对手工勘测的上述不足，本论文考虑到交通事故现场勘查的实际需求，依托国家道路交通安全科技行动计划“道路交通安全执法技术及大范围应用”，研究并设计构建了便携式和车载式两类无标尺摄影测量立体视觉勘查系统。首先，本论文调研了基层交警的实际使用需求和国内外相关研究情况，通过对比论证确定了基于非量测相机双目立体视觉（无标尺）的整体技术路线。通过理论计算和实验标定确定了勘查设备的内外部参数，在满足交通事故现场勘查视距要求的条件下实现了测距误差小于1%的精度要求；通过模拟交通事故现场勘查实验，保证了勘查取证作业流程不超过15分钟的工作指标；最终开发了便携式和车载式两类摄影测量勘查设备。与此同时，结合交通事故现场勘查的实际需求，参与开发了基于双目立体视觉摄影勘查设备工作模式的图像处理和现场图绘制软件。本论文设计开发的摄影测量勘查系统实现了勘查取证、图像处理（三维重建和图像拼接）、现场图绘制及案例管理等一系列完整的交通事故现场勘查流程。系统操作简易，鲁棒性强，可以满足交通事故现场勘查的实际要求，势必成为交通事故快速勘查的全新硬件装备，大大缩短现场勘查时间，提高现场勘查结果精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 摄影测量技术的研究现状
• 1.2.2 交通事故现场勘查技术的研究现状
• 1.2.3 基层交警勘查作业的需求调研
• 1.3 论文主要内容
• 1.3.1 便携式摄影测量勘查系统
• 1.3.2 车载式摄影测量勘查系统
• 第2章 交通事故现场摄影测量原理
• 2.1 相机成像数学模型
• 2.1.1 线性变换模型
• 2.1.2 非线性变换模型
• 2.2 交通事故现场摄影测量原理
• 2.2.1 二维方法
• 2.2.2 三维方法
• 2.3 交通事故现场摄影测量勘查流程
• 2.3.1 摄影勘查取证
• 2.3.2 图像处理
• 2.3.3 现场图绘制
• 2.4 摄影测量勘查设备标定技术
• 2.4.1 主要标定方法
• 2.4.2 相机内部参数标定
• 2.4.3 勘查设备外部参数标定
• 2.5 本章小结
• 第3章 便携式摄影测量勘查系统
• 3.1 使用需求分析与系统设计构建
• 3.2 设备组件调研论证
• 3.2.1 拍摄模块
• 3.2.2 控制模块
• 3.2.3 显示模块
• 3.2.4 安装平台
• 3.2.5 相关附件
• 3.3 相机内部参数标定
• 3.3.1 标定板设计制作
• 3.3.2 内部参数标定
• 3.3.3 标定精度的实验分析
• 3.4 设备外部参数标定
• 3.4.1 标定场设计构建
• 3.4.2 外部参数标定
• 3.4.3 设备测量精度的实验分析
• 3.5 图像处理
• 3.5.1 三维重建
• 3.5.2 图像拼接
• 3.6 现场图绘制
• 3.7 案例实用与应用反馈
• 3.8 本章小结
• 第4章 车载式摄影测量勘查系统
• 4.1 使用需求分析与系统设计构建
• 4.2 设备组件调研论证
• 4.2.1 拍摄模块
• 4.2.2 控制模块
• 4.2.3 安装平台
• 4.2.4 相关附件
• 4.3 相机内部参数标定
• 4.4 设备外部参数标定
• 4.5 图像处理与现场图绘制
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A
• 附录 B
• 附录 C
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果