[发明专利]一种单目摄像头平面角度的测量方法和系统

权利要求书

1.一种单目摄像头平面角度的测量方法，包含下述步骤：

第一步：CCD摄像机的标定

利用平面棋盘标定物对相机进行标定；

用便携式设备上的相机从不同角度拍摄带有标定板的图像，系统自动提取图像中标定板上的角点，同时利用系统中已经设定好的标定板尺寸，计算出相机的内参矩阵；

内参矩阵是相机镜头的特征参数，一旦相机标定完成，如果不再变焦，则相机的内参矩阵不再变化；

第二步：外参求解

将标定板放置在交通事故现场的轮胎刹车痕迹附近，用便携式设备上的相机获取一张事故现场图；

通过实际标定板中角点位置和系统自动搜索到图像中角点的位置关系，可以计算出图像与空间的关系矩阵，也就是外参；

第三步：空间点重建

选取图像中的任意点，系统可以自动根据内参和外参重建出点在实际空间中的坐标；

第四步：轮胎路面痕迹测量

测量平面角度模型如下所示，∠AOB为所需要测量的角度，首先在图片上选出夹角上的三点A、O、B，然后进行空间重建；重建完成后，分别求出AO、BO、AB三段距离；

根据求得三点所在空间的位置和距离，利用几何知识中的余弦定理可以计算出：

∠AOB=                                                ，计算出来的∠AOB为弧度，再利用弧度角度的转换关系，∠AOB*180.0/3.141592653，可以计算出角度；

另外，通过选取三点，可以计算出以此三点为顶点的三角形的任意参数，本系统只输出其中一个参数即∠AOB。

2.根据权利要求1所述的一种单目摄像头轮胎痕迹测量方法，其特征在于，步骤一所述的CCD摄像头为便携式设备上的相机，通过不同角度拍摄带有标定板的图像。

3.一种单目摄像头平面角度的测量系统，其特征在于，包括用来对相机进行标定的平面棋盘标定物，用来采集实验过程中车辆轮胎痕迹及不同角度拍摄带有标定板图像的便携式设备，还包括角点识别模块、相机标定模块、空间点重建模块、距离测量模块以及平面角度测量模块。

4.根据权利要求3所述的一种单目摄像头平面角度的测量系统，其特征在于，所述的角点识别模块，用于自动提取便携式设备上的摄像头从不同角度拍摄的带有标定板图像的角点。

5.根据权利要求3所述的一种单目摄像头平面角度的测量系统，其特征在于，所述的相机标定模块，用于便携式摄像头采集到的图像，通过角点识别模块，得到图像中标定物角点在图像坐标中的位置，然后通过内外参数求解模块计算出相机的内外参数。

6.根据权利要求3所述的一种单目摄像头平面角度的测量系统，其特征在于，所述的空间点重建模块，用于根据求解到的内外参数求出图像中的点对应的空间点的位置。

7.根据权利要求3所述的一种单目摄像头平面角度的测量系统，其特征在于，所述的距离测量模块及平面角度测量模块，在显示的待测角度上选取三个点，其中第二个点是角的顶点，其他两点分别是角两条边上的点，根据三个点计算出三条边的距离，然后根据余玄定理算出角度。