专利名称：交通事故现场图像处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理技术，特别是利用图像对图像中场景进行测量的技术。
技术背景
在交通事故勘查过程中，一个很重要的步骤是对交通事故现场进行测量，例如对事故车辆的位置、方向等数据进行测量。通过测量得到的关键数据对事故发生过程的认识及事故的责任认定具有重要作用。
对交通事故现场的相关测量一般需要对现场进行暂时的封闭，以便尽可能保留现场的原始状态。这种现场测量存在的问题是封闭现场影响社会车辆通行，从而造成二次拥堵；由于测量时间较长，在这一过程中容易产生意外影响因素破坏现场的原始状态，使得难以实现对事故事实的准确认定。为此，人们引入了图像测量技术。图像测量技术在交通事故现场处理的应用方式是在现场快速获取现场图像，图像中包含已知几何数据的标尺，这样获取图像上的坐标系就可以通过标尺与现场的世界坐标系建立起关系。在获取足够量的图像后，就可以恢复通车，相关的现场测量可以通过对获取的现场图像测量来实现。对现场图像测量后得到的数据可以形成道路交通事故现场图(以下简称现场图)，以记录现场的关键数据。交通事故处理专业人员依据现场图对交通事故进行分析。
上述引入图像测量技术的交通事故现场处理能够提高现场处理效率，降低对社会车辆的交通影响。但从交通事故处理专业人员的角度来看，用特定符号绘制的道路交通事故现场图所体现的信息比较抽象，无法进一步详细表达交通事故现场中细节因素。如果能够在现场图像中标识出关键数据和辅助线，例如事故车辆的车轮到作为基准线的路边垂线，则除了测量的数据外，还能同时兼顾其他对交通事故认定的现场要素。但这种需求面临一个问题通过对图像中的数据进行计算得到世界坐标系下一个点或线等元素，在反算回图像过程中，由于镜头畸变等原因，反算算法存在较大误差。世界坐标系下的元素不能通过反算算法在图像中正确标识出来。以车轮到路边的垂线为例说明这个问题通过对交通事故现场图像的计算，能够得到世界坐标系下车轮到路边的垂线，但将该垂线反算回图像坐标系时，垂线会出现与路边(基准线)不能相交的问题，或者相交了，但垂点有偏差。这样的结果会使得交通事故处理专业人员对事故判断出现严重偏差。发明内容
为了解决现有技术中不能将世界坐标系下的元素在图像中正确标识的问题，本发明提供了一种交通事故现场图像处理系统和方法。
本发明的技术方案如下
交通事故现场图像处理系统，包括成像装置和与所述成像装置具有数据传输通路的图像处理装置，所述成像装置生成交通事故现场图像；
所述图像处理装置执行如下步骤
A、获取所述图像中坐标系与世界坐标系之间的关系；
B、获取所述图像中待测量的点S在世界坐标系下的坐标；
C、获取所述图像中基准线在世界坐标系下的表达式；
D、在所述图像中所述基准线上选择若干投影点，在世界坐标系下判断所述投影点之一与S形成的直线与所述基准线垂直时，则将该投影点记录为T ；
E、在所述图像中标识出S与T的连线。
优选的，步骤D中判断所述投影点与S形成的直线与所述基准线垂直包括如下步骤s分别与所述投影点之一形成直线段，其中最短的直线段对应的投影点即为T。
优选的，步骤D中判断所述投影点与S形成的直线与所述基准线垂直包括如下步骤S分别与所述投影点之一形成直线或直线段，计算所述直线或直线段与所述基准线的夹角，当所述夹角为直角时，则该直线或直线段对应的所述投影点为T。
优选的，步骤D中在所述基准线上选择若干投影点的步骤包括经过S的直线以 S为旋转中心，并以预定的进度旋转，旋转到一个位置时所述直线与所述基准线相交形成一个交叉点；所述交叉点即为所述投影点。
优选的，判断所述直线或直线段与所述基准线夹角的步骤包括计算所述直线或直线段与所述基准线夹角的三角函数值，当得到的所述三角函数值与直角相应的三角函数值的差值在精度范围内，则认为该夹角为直角。
优选的，步骤E还包括在所述图像中标识出S与T的连线的长度数值。
交通事故现场图像处理方法，包括如下步骤
A、获取所述图像中坐标系与世界坐标系之间的关系；
B、获取所述图像中待测量的点S在世界坐标系下的坐标；
C、获取所述图像中基准线在世界坐标系下的表达式；
D、在所述图像中所述基准线上选择若干投影点，在世界坐标系下判断所述投影点之一与S形成的直线与所述基准线垂直时，则将该投影点记录为T ；
E、在所述图像中标识出S与T的连线。
优选的，所述交通事故现场图像处理方法中，步骤D中判断所述投影点与S形成的直线与所述基准线垂直包括如下步骤S分别与所述投影点之一形成直线段，其中最短的直线段对应的投影点即为T。
优选的，所述交通事故现场图像处理方法中，步骤D中判断所述投影点与S形成的直线与所述基准线垂直包括如下步骤S分别与所述投影点之一形成直线或直线段，计算所述直线或直线段与所述基准线的夹角，当所述夹角为直角时，则该直线或直线段对应的所述投影点为T。
优选的，所述交通事故现场图像处理方法中，步骤D中在所述基准线上选择若干投影点的步骤包括经过S的直线以S为旋转中心，并以预定的进度旋转，旋转到一个位置时所述直线与所述基准线相交形成一个交叉点；所述交叉点即为所述投影点。
本发明的技术效果
本发明的技术方案，通过在图像中的基准线上选择若干投影点(即S在基准线上的投影点)，接下来在世界坐标系下判断选择的投影点与待测量点的连线是否垂直于所述基准线，如果垂直，则基准线上相应的点就是寻求的投影点T (正投影点)。在图像中能够比较容易地选择投影点，或者说可以较容易地明确正投影点所在的范围。在实际坐标系下对选择的投影点进行验证，从而可以确定正投影点。此时已经明确正投影点在图像中的位置， 因此可以顺利实现在图像中做出相应标识。本发明可以避免从世界坐标系下反算回图像过程，也就避免了由于反算算法导致的在图像上标识出现偏差的问题，实现了本发明的目的。
图I为本发明交通事故现场图像处理系统的结构原理图。
图2为图I中图像处理装置执行步骤的流程图。
图3为选择T点的一个实例的流程图。
图4为选择T点的另一个实例的流程图。
具体实施方式
对本发明中的主要用词进行说明。
图像(中)坐标系，是指摄取现场形成图像后，图像中二维平面的坐标系。
世界坐标系，是指现场实际的坐标系，本质上是三维坐标系，但在交通事故处理这一特定应用场景下，有意义的是路面的平面坐标系。可以获得路面平面坐标系与图像坐标系之间的关系，从而实现两个坐标系之间的转换。
以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
图I显示的是本发明的交通事故现场图像处理系统的组成结构，包括成像装置和与所述成像装置连接的图像处理装置。成像装置可以是数码相机等常用的成像设备，图像处理装置可以是PC机等计算机处理设备，装置有图像处理程序。成像装置对交通事故现场进行成像，所形成的图像通过数据传输通路(例如数据线)传输给图像处理装置。
图2显示了图像处理装置处理交通事故现场图像的主要流程，以下详细说明。
首先，获取所述图像中坐标系与世界坐标系之间的关系。若需要通过图像的测量达到对现场实地测量的目的，则必须在图像坐标系与世界坐标系之间建立关系，或者说建立起换算关系，以便实现在图像中的测量可以换算成现场的实际数据。获取图像坐标系与世界坐标系的关系有多种已有方法，在此仅举一例进行说明。在现场成像的过程中，在现场摆放已知尺寸等几何数据的标尺，标尺也在图像中出现。由于标尺的几何数据已知，因此可以利用标尺作为中介，建立起图像坐标系与世界坐标系的变换关系。
第二步，获取所述图像中待测量的点S在世界坐标系下的坐标。在图像中通常会明确需要测量的点，例如汽车车轮与地面接触点。进而需要标出待测量的点到基准线(例如道路边线)的垂线。通过这个垂线，交通事故处理专业人员就可以对交通事故进行关键的判断。通常利用常规的图像到现实的正向算法，能够得到图像中待测量点在世界坐标系下的坐标。
第三步，获取所述图像中基准线在世界坐标系下的表达式。在图像中指定的基准线，通过对基准线上两个点进行正算法处理，得到世界坐标系下的坐标，从而可以建立直线方程等基准线的表达式。
第四步，确定正投影点。在这一步骤中，通过粗略的方式在图像中的基准线上获得一些候选点，这些候选点中存在投影点T，即T与S的连线垂直于基准线，或者说T为S在基准线上的正投影，在本发明中符号T就是特指这个点，是主要计算结果。得到这些候选点在世界坐标系下的坐标，分别利用候选点与S建立直线，计算该直线与基准线的夹角，当夹角为直角时，则该候选点为T，S与T的连线为基准线的垂线。
第五步，在图像中标识出S与T的连线。在第四步中确定了 T点后，可以相应的在图中找到对应的候选点，在图像中标识出S与T的连线，以方便交通事故处理专业人员从图像中进行直观的判断。优选的，在世界坐标系下计算出S与T的距离，并将这一距离在图像中标出。
在交通事故现�。绻殖〉某ざ冉洗螅徽磐枷袢菽傻男畔⒂邢蓿荒芡ü徽磐枷癜ざ冉洗笙殖〉男畔�。为此会在这个长度方向上获取多张图像。本发明的交通事故现场图像处理系统对上述获得的多张图像进行处理。由于图像的坐标系均能与世界坐标系建立联系，本发明的交通事故现场图像处理系统获得相邻两张图像的共同交接点，即该交接点在相邻两张图像中均出现。交通事故现场图像处理系统进而通过所述共同交接点将相邻两张图像的坐标系连接，最终将多张图像获取的关键数据进行连接。在获取现场草图时，所述多张图像中的关键数据可以集中体现在一个草图中，便于交通事故处理专业人员有一个整体判断的依据。
图3和图4进一步详细说明了如何选择T点的两种方法。
图3显示的方法中首先也是粗略确定一些候选的点，然后在世界坐标系下分别计算这些候选点与S连线段的长度，其中最短的连线段对应的候选点即为T。这一方法利用了点到直线垂线段最短的原理。当然，这一方法的应用为了保证精度，候选点的密度应当合理。
图4显示了另一种选择T点的方法。
首先，在图像中以S为圆心形成一个虚拟的圆。该虚拟圆的半径可以是任意尺寸。
其次，所述虚拟圆的一个半径以S为旋转中心旋转一次，旋转的角度根据最终结果精度的要求设定。此时这个半径形成或代表了向量V。
第三，在世界坐标系下求得上一步骤中向量V与基准线之间夹角的三角函数(例如余弦)值。
第四，判断“第三”得到的三角函数值(例如余弦值)与直角的相应三角函数值(例如余弦值)是否符合。这需要计算两者差值的绝对值，并计算相对误差，看是否符合精度要求。如果不符合精度要求，就认为不符合直角的相应的三角函数值，或者说该点与S的连线不垂直于基准线，则转到第二步继续执行(半径继续旋转一次)。
第五，如果符合精度要求，就可以认为符合直角的相应的三角函数值，向量V所在直线与基准线的交叉点即为T。
本发明的方法则遵循图2至图4所示的实例，以上已进行过详细说明，不再赘述。
值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以采用等同技术进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。
权利要求
1.交通事故现场图像处理系统，包括成像装置和与所述成像装置具有数据传输通路的图像处理装置，其特征在干 所述成像装置生成交通事故现场图像； 所述图像处理装置执行如下步骤 A、获取所述图像中坐标系与世界坐标系之间的关系； B、获取所述图像中待测量的点S在世界坐标系下的坐标； C、获取所述图像中基准线在世界坐标系下的表达式； D、在所述图像中所述基准线上选择若干投影点，在世界坐标系下判断所述投影点之一与S形成的直线与所述基准线垂直吋，则将该投影点记录为T ； E、在所述图像中标识出S与T的连线。
2.根据权利要求I所述交通事故现场图像处理系统，其特征在于步骤D中判断所述投影点与S形成的直线与所述基准线垂直包括如下步骤S分别与所述投影点之一形成直线段，其中最短的直线段对应的投影点即为T。
3.根据权利要求I所述交通事故现场图像处理系统，其特征在于步骤D中判断所述投影点与S形成的直线与所述基准线垂直包括如下步骤s分别与所述投影点之一形成直线或直线段，计算所述直线或直线段与所述基准线的夹角，当所述夹角为直角吋，则该直线或直线段对应的所述投影点为T。
4.根据权利要求3所述交通事故现场图像处理系统，其特征在于步骤D中在所述基准线上选择若干投影点的步骤包括经过S的直线以S为旋转中心，并以预定的进度旋转，旋转到ー个位置时所述直线与所述基准线相交形成ー个交叉点；所述交叉点即为所述投影点。
5.根据权利要求3或4所述交通事故现场图像处理系统，其特征在于判断所述直线 或直线段与所述基准线夹角的步骤包括计算所述直线或直线段与所述基准线夹角的三角函数值，当得到的所述三角函数值与直角相应的三角函数值的差值在精度范围内，则认为该夹角为直角。
6.根据权利要求5所述交通事故现场图像处理系统，其特征在于步骤E还包括在所述图像中标识出S与T的连线的长度数值。
7.交通事故现场图像处理方法，其特征在于包括如下步骤 A、获取所述图像中坐标系与世界坐标系之间的关系； B、获取所述图像中待测量的点S在世界坐标系下的坐标； C、获取所述图像中基准线在世界坐标系下的表达式； D、在所述图像中所述基准线上选择若干投影点，在世界坐标系下判断所述投影点之一与S形成的直线与所述基准线垂直吋，则将该投影点记录为T ； E、在所述图像中标识出S与T的连线。
8.根据权利要求7所述交通事故现场图像处理方法，其特征在于步骤D中判断所述投影点与S形成的直线与所述基准线垂直包括如下步骤S分别与所述投影点之一形成直线段，其中最短的直线段对应的投影点即为T。
9.根据权利要求7所述交通事故现场图像处理方法，其特征在于步骤D中判断所述投影点与S形成的直线与所述基准线垂直包括如下步骤S分别与所述投影点之一形成直线或直线段，计算所述直线或直线段与所述基准线的夹角，当所述夹角为直角吋，则该直线或直线段对应的所述投影点为T。
10.根据权利要求9所述交通事故现场图像处理方法，其特征在于步骤D中在所述基准线上选择若干投影点的步骤包括经过S的直线以S为旋转中心，并以预定的进度旋转，旋转到ー个位置时所述直线与所述基准线相交形成ー个交叉点；所述交叉点即为所述投影点。
全文摘要
本发明提供了一种交通事故现场图像处理系统及方法。其中，交通事故现场图像处理系统，包括成像装置和与所述成像装置具有数据传输通路的图像处理装置，所述图像处理装置执行如下步骤获取所述图像中坐标系与世界坐标系之间的关系；获取所述图像中待测量的点S在世界坐标系下的坐标；获取所述图像中基准线在世界坐标系下的表达式；在所述图像中所述基准线上选择若干投影点，在世界坐标系下判断所述投影点之一与S形成的直线与所述基准线垂直时，则将该投影点记录为T；在所述图像中标识出S与T的连线。本发明应用于交通事故现场处理，可以提高效率和准确性。
文档编号G01C11/04GK102980562SQ20121046103
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者邱钺, 刘汉冬 申请人:北京中软鸿美信息技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
