用于借助照相机来验证测量目标车辆的速度的方法 |
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| 申请号 | CN201210308789.8 | 申请日 | 2012-08-27 | 公开(公告)号 | CN102981010B | 公开(公告)日 | 2017-11-28 |
| 申请人 | 业纳遥控设备有限公司; | 发明人 | 迈克尔·莱宁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种方法，在该方法中一个车辆的被检测的速度（v）是借助对一个目标 角 （φO）以及一个图像角（φB）进行计算并且将该目标角（φO）与该图像角（φB）互相进行比较来验证的，该目标角是在至少两个时刻之间的一个时间偏差上一个车辆行驶通过 照相机 的目标区时用照相机（K）所包围的角度，而该图像角是由该照相机（K）在所述至少两个时刻拍摄的在时间上相继的相片之间该车辆的图像互相间包围的角度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种借助于照相机(K)的用于验证测量目标车辆的速度(v)的方法，在该方法中一个照相机(K)拍摄多个相片，该照相机相对于一个道路的位置和排列是已知的，多个车辆在该道路上行驶经过该照相机(K)的目标区，并且因此该照相机相对于行驶的方向的位置和排列是已知的，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 用于借助照相机来验证测量目标车辆的速度的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种方法，尤其借助于该方法可以确认一个车辆的检测的速度的精确度并且可以识别成像在相片中的以检测的速度行驶的车辆。在此，只有该速度可以明确地指定到一个成像的车辆，才能够实现可靠的识别。 背景技术[0002] 在交通监测领域，侵入性和非侵入性测量传感器（例如感应回路、压电条、激光传感器、雷达传感器）被用于检测车辆的速度。藉此获得的测量值可以是速度值或距离值或时间值，从这些值可以导出测量目标车辆的速度值。速度检测可用于统计目的，但是大部分是用于交通违规的检测和处罚。为达成此目的，常规做法是借助于对违规车辆拍摄的一张相片来对交通违规进行文件记录，该相片上通常合法地叠加了相关数据，如检测的速度、日期和时间。 [0003] 明确的指定意味着检测的速度可以被精确地指定到一个成像的车辆并且也仅能指定到所述车辆。不仅当多个车辆成像在该相片中时这种明确指定是必要的，而且当仅有单个车辆被成像时也是如此，因为这里由于测量误差（例如，由于偏转束反射导致的）而导致所测量的速度与成像的车辆的实际速度不对应。 [0004] 存在从现有技术已知的大量用于实现所解释的指定的方法。 [0005] 在速度检测领域，不仅使用非侵入性传感器（由其所获得的测量值，不仅检测了车辆的速度，而且检测了车辆的距离），还以及使用侵入性传感器，例如两个压电条，它们彼此之间的间隔以及它们距可以拍摄相片的照相机的距离是已知的，而检测速度的指定可以借助于该距离来实现。该距离是到传感器的距离，其中基于传感器相对于照相机的相对位置的知识，也可以导出到照相机的距离。以下，因为对本发明的描述不是很重要，为了简单起见，将假设被提供用于速度检测的该传感器（或在多个传感器的情况中，例如两个压电条），在行驶方向的后一个传感器被定位在与照相机相同的位置。因此，以下，该距离既可以被理解为意思是该车辆到该测量传感器的距离，也可以是该车辆到该照相机的距离。 [0006] 在当车辆行驶经过测量区时使用非侵入性传感器恒定不变地测量车辆的距离的情况中，在该照相机被触发的那一刻所检测的距离可用于识别。 [0007] 在侵入性传感器的情况中，在该照相机被触发的那一刻该车辆的可能的距离可以从该传感器的已知距离和所检测的速度来确定。 [0008] 通过该照相机的固有参数以及该照相机的照相机轴线相对于该道路和相对于该传感器的位置和排列的知识，所检测的距离可以被指定给在该相片中成像的车辆。然而不明确地可能的是，特别是如果该相片包括该道路的多个车道，而这样使得多个车辆可以同时位于相同的距离处。 [0009] 还可以发生的是，如果由于偏转束反射导致除了所成像的车辆之外的一个车辆已经被测量，这样就推导出了一个不同的距离和（从该距离导出的）一个不同的速度，而该距离和该速度不是源自所成像的车辆。 [0010] 为了消除这种不确定性，例如已知的是多种用于非侵入性传感器的方法，在这些方法中借助于一个测量束来检测一个车辆的速度和距离并且该测量目标车辆是被跟踪的，也就是说，当该车辆行驶经过测量区时，多次检测该车辆的位置改变数据。由此获得的跟踪数据描述了该车辆在它行驶经过该测量区时所描绘的轨迹（移动路线），藉此该跟踪数据可以用于识别测量目标车辆。 [0011] 通常有可能的是，例如通过了解轨迹，将该车辆指定到某一个车道，并且因此在交通场景的相片中将该车辆识别出来。然而，这假设了该道路在该相片中是可明显地划分为多个车道的。 [0012] DE102007022373A1披露了一种用于检测交通违规的方法，该方法通过一个雷达传感器来检测目标跟踪数据，其中雷达传感器将一个雷达波束引导到一个道路上，这样使得多个车辆可以同时行驶经过该雷达波束所限定的测量区（以下称作监测区）。 [0013] 为了达成此目的，一个雷达单元可以定位为与该道路相邻或在该道路上方，例如固定到一个桥上，其中在此（从水平方向上看）该雷达轴线与该道路方向一致。 [0015] 在DE102007022373A1中将永久雷达传感器作为基础的情况下，在评估不同频率的反射的雷达信号的相位差中，通过利用多普勒雷达效应或移频键控（FSK）原理产生了连续的速度测量和/或连续的距离测量。角度测量是例如通过两个接收天线实现的三角测量来执行的。 [0016] 在测量过程中，如果检测到一个速度在预定的阈值速度之上，处理器就从这些检测的距离和角度值确定一个轨迹并且传送一个信号到照相机以拍摄当前交通场景的相片。该照相机被设置在与该雷达单元相距已知的固定距离处，并且被设置成使得光学轴线（以下称作照相机轴线）以一个固定角度相对于该雷达轴线对齐，并且该交通场景在超过一个场景区域的深度大约一个预定的距离（被称为照相点）被清晰地成像。 [0017] 由于该照相机的目标场延伸过所有的车道，雷达锥也被引导在这些车道上，所以在照相机被触发的那一刻位于该雷达锥内的多个车辆也可能被成像在该相片中。 [0018] 现在为了确切地识别该相片中的违规车辆，将如通过测量所确定的该违规车辆的轨迹叠加在该相片上。有利地执行这种叠加，从而使得表示该轨迹的一个标记被叠加在该相片中的那些成像点上，而那些成像点被指定给基于距离和角度而限定的、在目标场中共同形成该轨迹的那些位置。也就是说，这种识别是基于相对于该雷达单元测量的这个轨迹而单独地进行的，而不是绝对地参照该道路的一个单独的车道。 [0019] 当一个违规车辆驶过时，应当有利的是，有可能拍摄多个证据照片，这些证据照片示出了在所确定的轨迹上的不同位置处的所述车辆。 [0020] 作为出发点的事实是，在根据DE102007022373A1的一种方法中，由于车辆互相遮挡而导致并不能确定地检测到每一个违规，在DE102010012811.2（未公开）中，除了如DE102007022373A1所描述的进行目标跟踪之外，使用了一个具有矩阵接收器的摄像机来执行图像跟踪，并且对所获得的跟踪数据进行相关性检查。在相关的情况中，将一个部分重叠的标记叠加在这些相片中的一个成像的车辆上。 [0021] 在图像跟踪的情况中，从一个成像的车辆的位置变化来确定用于确定车辆的轨迹的跟踪数据。 [0022] 根据DE102010012811.2（未公开）的方法的图像跟踪在处理和存储方面需要相对较高的费用。 发明内容[0023] 本发明是基于指定一种方法的目的，该方法在处理和存储方面具有相对较低的费用。 [0024] 通过一种借助于照相机的用于验证车辆的检测的速度的方法实现了所述目的，在该方法中通过一个照相机拍摄了多个相片，该照相机相对于一个道路的位置和排列是已知的，多个车辆在该道路上行驶经过该照相机的目标区，并且因此该照相机相对于行驶的方向的位置和排列也是已知的，其中，在至少一个时刻t1，确定该车辆到该照相机的距离e(t1)，以便根据该检测的速度v并且通过该行驶方向的知识来计算在该时刻t1与至少一个稍后的时刻t2之间该车辆相对于该照相机已经移动的一个目标角φO，并且其中，在所述至少两个时刻t1和t2，在各自的情况下由该照相机拍摄一个相片，并且从这些相片中该车辆的这些图像A'(t1)和A'(t2)的偏移量s'以及该照相机的这些固有参数计算出一个图像角φB，将该图像角与该目标角φO进行比较。 [0025] 根据用于速度测量的这种测量传感器，借助于所述测量传感器或另一个测量传感器可以类似地检测该距离。在此，可以在用于验证的方法执行之前或同时立即进行速度测量。 [0026] 在仅有一个车辆被成像在这些相片中并且该目标角φO与该图像角φB在一个预定的公差范围内相同的情况中，可以推断的是该成像的车辆事实上是以该检测的速度行驶的，以便例如消除由偏转束的反射造成的测量误差。 [0028] 以下将基于一个示例性实施方案并参见附图对本发明进行更详细地说明，其中： [0029] 图1示出了用于解释这种方法的一个图形简图。 [0030] 附图标记清单 [0031] A(t1) 车辆在时刻t1的位置 [0032] A(t2) 车辆在时刻t2的位置 [0033] e 距离 [0034] e(t1) 在时刻t1的距离 [0035] e(t2) 在时刻t2的距离 [0036] φO 目标角 [0037] s 所覆盖的行驶距离 [0038] v 速度 [0039] A'(t1)成像的车辆在时刻t1的位置 [0040] A'(t2)成像的车辆在时刻t2的位置 [0041] K 照相机 [0042] BE 照相机K的图像平面 [0043] s' 车辆的图像的偏移量 [0044] φB 图像角 具体实施方式[0045] 借助于根据本发明的方法，既有可能借助于距离来验证通过一个任意的传感器检测的一个速度，以便通过一个另外的测量传感器来检测多个测量目标车辆，该另外的测量传感器相对于该照相机K的位置是已知的，或者另外有可能通过与用于对有待验证的距离进行检测的传感器相同的测量传感器来检测速度。 [0046] 如引言所解释的，当车辆驶过监测区时，借助于不同的侵入性和非侵入性传感器，就有可能检测速度v和至照相机K的距离e。为了能根据本发明验证所确定的速度v，和/或为了能够将速度v指定给在相片中成像的一个车辆，就有必要不仅确定并且至少暂时存储这个速度v，而且还有必要确定并且至少暂时存储在一个触发照相机K的时刻t1的该测量目标车辆到照相机K的距离e（如以下所解释）。该距离e根据所使用的测量传感器和测量原理而被巧妙地确定。 [0047] 从下列知识：照相机K相对于道路的以及因此相对于行驶方向的位置和排列、在时刻t1该测量目标车辆到照相机K的距离e以及所检测的速度v，有可能推断出在一个所覆盖的行驶距离s，该车辆在预定的稍后时刻t2肯定已经覆盖该行驶距离。因此，以一种本领域技术人员已知的方法，有可能计算出该车辆在时刻t1与t2之间相对于照相机K驶过的角范围（由目标角φO所确定）。 [0048] 如果将时刻t2的距离e也并入到该计算中，就可以增加这种角度确定的准确度。也就是说，确定车辆在某一时刻的准确位置（单独基于该距离，这在任何情况下都是不可能的）并不重要，重要的是如所解释的确定目标角φO。车辆所处的物理位置仅仅是用于图解说明的一个基础。 [0049] 图1示出了车辆在时刻t1的位置A(t1)和在时刻t2的位置A(t2)、以及对应地相关联的距离e(t1)和e(t2)、所覆盖的行驶距离s=f(v)，以及所得的目标角φO。 [0050] 如果使用（例如）一个雷达传感器作为一个用于速度检测的传感器，那么从该雷达传感器的位置和排列的知识（由包围在主波束与该道路边缘之间的雷达角度确定，例如20°）、以及从照相机K相对于该雷达传感器的位置和排列的知识（由照相机轴线确定）以及由该雷达传感器检测的距离的知识，也有可能推导出该车辆在这些相片的时刻到照相机K的距离。 [0051] 如果使用（例如）两个压电条作为一个用于速度检测的传感器，则可以从下列知识推导出该车辆在这些相片的时刻到照相机K的距离：第二个压电条与照相机K之间的距离以及在驶过第二个压电条之后在这些相片的时刻的速度v（该速度v随后也是已知的）。 [0052] 照相机K与测量值检测并行工作。所述照相机可以是一个摄像机或一个静态照相机，该静态照相机拍摄至少两个在时间上相继的相片。所述照相机优选地在检测到在预定的阈值速度之上的速度v时启动。在此，照相机K必须相对于该道路对齐，从而使得其目标场至少部分地与该监测区重叠。在该传感器检测到车辆驶过该监测区域的时间段之内，照相机K存储至少两个其中成像有测量目标车辆的相片。 [0053] 在图1中也展示了在照相机K的图像平面BE中的成像的车辆在第一个相片中在时刻t1的位置A'(t1)和在第二个相片中在时刻t2的位置A'(t2)，以及车辆的图像的偏移量s'，该偏移量取决于速度v和距离e。从偏移量s'和照相机K的固有参数，有可能以本领域技术人员已知的方式来计算车辆的图像在这些相片中已经变化的角范围（由图像角φB确定）。照相机K的接收器矩阵的分辨率越高，所能确定的偏移量s'就越准确。 [0054] 然后可以将所计算的图像角φB与所计算的目标角φO进行比较，其中在预定公差之内两者一致则从图像角φB所计算的图像移位确认了所成像的车辆是以所测量的速度v行驶的。 [0055] 首先，有可能以此方式来对仅仅一个成像的车辆确认这种速度测量的准确度，并且其次，在多个车辆被成像的情况中，可以识别该测量目标车辆。 [0056] 通过计算这些相片之间的光通量矢量来确定偏移量s'。为达成此目的，使用数字图像处理方法，这些方法确定了至少该测量目标车辆的两个相片（在时间上相继拍摄的）之间的以像素为单位的偏移量s'（图像偏移量s'）。 [0057] 使用照相机K的固有参数的知识，还可能倒算出该车辆的偏移量s'（目标偏移量）。 [0058] 然后可以将该车辆的实际偏移量（通过照相机的安装角度、该照相机到该车辆的距离和所测量的速度v的知识计算得出）与从图像偏移量s'倒算处的目标偏移量进行比较。两者一致则确认了所成像的车辆事实上就是这个测量目标车辆并且所述车辆也事实上是以所测量的速度v行驶的。 [0059] 从偏移量s'与所述图像之间的时间段的商数，也可能估计出该车辆的速度v，以便为了验证而将其与所测量的速度v进行比较。 [0060] 照相机的这些固有参数可以在该方法开始之前测量，或者是借助于对多个车辆执行测量并且对从这个过程中拍摄的这些相片导出的多个值进行比较来确定的。 [0061] 两个相继的图像之间的时间间隔应当是短的，以便使得偏移量s'保持为小的。然而，因为仅仅很小的局部偏移量s'易于导致信号噪音，所以优选的是拍摄多于仅仅两个相片的一系列相片。 [0062] 使用根据本发明的方法，仅使用该车辆的两个时间上相继的相片就可以实现这种验证。为了交通安全事件中的证据，典型地在任何情况下收集两个快速相继地拍摄的图像。在这方面，所述方法可以利用已经记录的图像材料，并且可以避免使用额外的视频系统，该视频系统包括用于硬件（例如，多个评估处理器和照明）的相关联的费用。 |
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