[发明专利]一种车辆跟驰轨迹的动态采集方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及车流数据采集领域，具体涉及一种基于双目测距原理的车辆跟驰轨迹的动态采集方法及系统。

背景技术

交通流理论研究需要大量精准的车流数据作为分析对象，为车辆控制优化、交通管理优化提供指导。但是在真实交通条件下，准确且大批量地采集车间距离数据比较困难。现有的车辆跟驰轨迹采集方法主要有全球定位系统(GPS)测距、航拍轨迹提取等。现有的技术存在一定的缺陷：

基于GPS的车辆跟驰轨迹采集方法：此类方法是将两个GPS接收机分别固定在前导车和跟驰车车顶，GPS接收机实时接收当前时刻及GPS接收机的位置坐标，从而得到两车的行驶轨迹。该方法适用于平坦开阔道路的车间距离采集，对于高空遮挡造成的影响会产生较大的测量误差，该方法需要在前导车上固定GPS，因此该方法所采集的车辆样本量少；

航拍轨迹提取法：此方法利用飞行器从空中俯拍地面，得到交通视频，应用专业视频处理软件逐帧分析视频录像以提取车辆行驶轨迹，从而自动检测所拍地点的车流量、车速、加速度、车头间距、车头时距、到达时间等信息。该方法能够提供较高精度的车辆轨迹数据，可以观测到交通系统的整体状况。但缺点是拍摄成本高，航拍飞机续航能力有限，航拍飞机受航空管制。

发明内容

发明目的：本发明针对现有的车辆跟驰轨迹采集方法样本量少、精准度低、适应能力弱、采集成本高等技术问题，提供一种设备构造简单，操作方便，适用范围广，样本量充足，精准度高的车辆跟驰轨迹的动态采集方法及系统。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种车辆跟驰轨迹的动态采集方法，包括采集后车行驶轨迹数据，以及通过安装在后车车顶上的双目相机拍摄图像来计算前车与后车的距离得到距离数据，其中距离数据的计算包括如下步骤：

同时触发双目相机拍摄图像，并对拍摄的原始图像进行畸变矫正和立体校正；

在校正后的一幅图像中选定前车车尾区域，记为第一目标区域，基于模板匹配算法在另一幅图像中找出与第一目标区域相匹配的第二目标区域；

根据三角测量原理计算得出实际目标区域到双目相机的距离其中，f为双目相机的焦距，D为两相机投影中心之间的距离，d为第一目标区域与第二目标区域之间的视差；

保存双目相机拍摄的原始图像、拍摄时刻以及目标前车对应的距离Z；

再次同时触发双目相机，进行下一时刻的拍照和目标前车距离的计算，其中采用目标自动跟踪算法自动跟踪下一时刻图像中的第一目标区域。

进一步地，在使用双目相机进行测距前还包括对相机进行标定，获取双目相机的畸变参数、内参数和外参数，所标定的参数用于在实际道路上测距时对拍摄的原始图像进行畸变矫正和立体校正。

进一步地，通过多组双目相机同时测量前车的距离，不同组的双目相机的焦距选择范围不同，两相机间的距离不同。

进一步地，所述采集方法还包括：在后车上安装GPS接收机获取后车行驶轨迹数据。

采用上述采集方法的一种车辆跟驰轨迹的动态采集系统，包括双目相机、计算机、车顶架和连接片，所述双目相机通过连接片安装在车顶架上，所述计算机与双目相机相连，用于控制双目相机拍摄图像并基于拍摄的图像获取与目标前车的距离。

进一步地，所述系统包括多组双目相机，不同组的双目相机的焦距选择范围不同，两相机间的距离不同。

优选地，所述系统包括小焦距和大焦距两组双目相机，小焦距相机焦距选择范围为8毫米至12毫米，适用的车间距离变化范围为1米至15米，适用于拥堵路段；大焦距相机焦距选择范围为16毫米至25毫米，适用的车间距离变化范围为10米至50米，适用于道路线型较直的自由行驶路段。

优选地，所述车顶架设有水平导轨，所述导轨上设有凹槽，所述连接片通过滑块螺栓安装在凹槽中，每个相机安装在一个连接片上，可随连接片在导轨上左右移动。

进一步地，所述还包括GPS接收机，用于获取后车行驶轨迹数据。

优选地，所述GPS接收机通过连接杆和三角吸盘安装在车尾。