[发明专利]平面运动速度矢量测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种速度测量方法及速度测量系统，尤其涉及一种平面运动(或近视平面运动)速度矢量测量方法及系统。

背景技术

速度测量方法中，通常测出的是速度的标量。例如常用的汽车速度测量是通过轮胎带动一个发动机，产生一定的电流，通过此电流，换算得出汽车的速度标量。同样，利用多普勒效应测出的速度也是速度的标量。

对于汽车、火车等这类做近视平面运动的物体，在某些场合(比如汽车导航中需要描述汽车的运动轨迹等)，我们希望能够得到速度的完整信息，包括速度的大小和速度的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种平面运动的速度矢量测量方法，可以用于汽车、火车等做近视平面运动的物体的速度矢量测量。

另外，本发明还提供上述实现上述测量方法的测量系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种平面运动的速度矢量测量方法，通过图像摄取单元连续对运动参照面上的物体取时间序列图像，载体的平面运动引起物体的像的位置在相片坐标系里发生变化，位于摄像机光轴和相片交点的像点，其在微小时间间隔内的位置变化和载体的平面运动速度矢量成正比，借助于图像匹配手段确定这些位置变化，最终求解载体的速度矢量。

作为本发明的一种优选方案，所述图像摄取单元为摄像机；选取运动参照平面和摄像机光轴Z轴的交点P点作为测量平面运动速度的瞬时测量基准。

作为本发明的一种优选方案，所述瞬时测量基准是摄像机光轴Z轴和运动参照平面的随机交点，其随着平面运动的进行而不断更新；一个瞬时测量基准的生命期是一个拍摄周期。

作为本发明的一种优选方案，该方法包括如下步骤；

(1)附着于载体上的图像摄取单元对平面运动参考平面拍摄第n帧图像；

(2)在所拍摄的第n帧图像中，取得一部分作为测量所述平面运动在拍摄第n帧图像和拍摄第n+1帧图像之间运动速度的瞬时参考基准，并把其位置赋予参数A；

(3)所述图像摄取单元拍摄第n+1帧图像；

(4)在所拍摄的第n+1帧图像中，匹配寻找所述瞬时参考基准；

(5)更新瞬时测量基准；

(6)若匹配寻找成功，转步骤(7)，否则转步骤(3)；

(7)把最佳匹配位置赋予参数B；

(8)计算所述平面运动在拍摄第n帧图像和拍摄第n+1帧图像之间的速度矢量V＝k*(B-A)+M，k为比例系数，M为修正量；

(9)若测量需要重复进行，根据测量要求控制时间延时后，则返回步骤(1)；

作为本发明的一种优选方案，所述图像摄取单元摄取n帧图像时，取图像摄取单元的坐标系为世界坐标系o₀，取该坐标系中取位于z轴上的点P([0 0 z]^T)作为瞬时测量基准，瞬时测量基准P的像位于像平面的中心p₀(0 0)。图像摄取单元发生运动(R t)后，形成新的坐标系o₁，此时摄取第n+1帧图像，瞬时测量基准P的像的位置移动到p₁(u v)。由摄像机线性成像模型可以得出空间运动(R t)和p点的像运动(u v)之间的关系：