[发明专利]一种基于双目摄像头的实时车速检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于双目摄像头的实时车速检测方法，其特征在于，步骤如下： 

1)通过安装于道路旁的双目摄像头检测进入视角范围的车辆：采用三帧差法提取进入双目摄像头视角范围的车辆的矩形框和质心坐标，然后通过卡尔曼预测模型区域匹配运动车辆跟踪算法对目标车辆进行跟踪； 

2)通过对目标车辆的跟踪，记录车辆进入和离开双目摄像头视角范围的位置以及时间； 

3)根据双目视差测距原理建立双目摄像头视差深度表和双目摄像头各深度处视点距离光轴的垂直距离长度与其所成像的像素数比例关系表； 

4)获取车辆进入双目摄像视角并被检测到位置视点的视差以及离开双目摄像视角范围位置视点的视差，通过视差深度表得出车辆进入和离开位置的深度信息；获取车辆进入和离开双目摄像头视角范围的位置处视点距离光轴垂直距离长度在成像图中的像素数，根据各深度处视点距离光轴的垂直距离长度与其所成像的像素数比例关系表，得出车辆进入和离开双目摄像头视角范围的位置距离光轴的垂直距离长度； 

5)根据车辆进入和离开双目摄像头视角范围的位置距离光轴的垂直距离长度以及车辆进入和离开双目摄像头视角范围的位置的深度信息计算出车辆进入和离开双目摄像头视角范围的位置之间的行驶距离，然后根据车辆进入和离开双目摄像头视角范围的时间间隔，得出车辆的车速。 

2.根据权利要求1所述的基于双目摄像头的实时车速检测方法，其特征在于，所述步骤1)中采用三帧差法提取进入双目摄像头视角范围的目标车辆矩形框和质心坐标，具体过程如下： 

1-1)对双目摄像头拍摄到的图像序列进行中值滤波预处理； 

1-2)选取经过上述处理后的连续三帧图像，为前一帧图像PK-1(x，y)、当前帧图像PK(x，y)和后一帧图像PK+1(x，y)，分别计算当前帧与前一帧的帧差图像FD(x，y)，当前帧与后一帧的帧差图像FG(x，y)； 

1-3)对帧差图像FD(x，y)和FG(x，y)进行二值化和形态学滤波处理； 

1-4)将上述步骤处理后帧差图像FD(x，y)和FG(x，y)进行与运算得到目标图像，通过目标图像提取目标车辆的矩形框和质心坐标。 

3.根据权利要求2所述的基于双目摄像头的实时车速检测方法，其特征在 于，所述步骤1)中卡尔曼预测模型区域匹配运动车辆跟踪算法对目标车辆进行跟踪的过程如下： 

1-5)计算图像序列当前帧和后一帧所提取的目标车辆矩形框的长、宽和质心坐标； 

1-6)获取当前帧图像提取的矩形框和后一帧图像提取的矩形框之间的重叠面S(i)，重叠面积从大到小依次作为S(i)矩形框对应车辆的最佳预测、次最佳预测； 

1-7)计算当前帧图像中重叠面S(i)矩形框的面积、长、宽、质心坐标以及后一帧图像中经过卡尔曼预测预测与当前帧图像重叠面S(i)匹配的矩形框的面积、长、宽和质心坐标； 

1-8)计算当前帧图像中重叠面S(i)矩形框与后一帧图像经过预测与当前帧图像重叠面S(i)匹配的矩形框之间质心的距离、面积的差、周长的差以及运动车辆面积的差； 

1-9)若步骤1-8)中得到的质心的距离、面积的差、周长的差以及运动车辆面积的差均小于判决阈值，则认为前后帧图像中目标矩形框对应的车辆为同一辆车。 

4.根据权利要求1所述的基于双目摄像头的实时车速检测方法，其特征在于，所述步骤3)中双目摄像头视差深度表创建过程如下： 

3-1)在双目摄像头前方放置一块平面板，其中平面板保持与双目摄像头图像平面平行，将平面板移动至距离双目摄像头距离D1处，双目摄像头分别拍摄一张图像，根据这两组图像进行标定求单应性矩阵； 

3-2)将平面板按照d1距离的间隔向双目摄像头移动，拍摄一组图像； 

3-3)利用已求出的单应性矩阵做映射，得到平面板与双目摄像头各距离下的视差，即双目摄像头各深度下的视差，将深度与其对应视差的数据进行曲线拟合得到视差深度表。 

5.根据权利要求4所述的基于双目摄像头的实时车速检测方法，其特征在于，所述d1的值小于等于0.1米。