專利名稱：交通事故現(xiàn)場的攝影測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種交通運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種交通事故現(xiàn)場的攝影測量方法。
背景技術(shù)：
為了提高交通事故鑒定的準(zhǔn)確率，需要仔細(xì)勘察事故現(xiàn)場的車輛停止位置、輪胎壓印與拖痕、道路擦痕、油跡、碎片和道路外的壓痕等有用信息。傳統(tǒng)交通事故現(xiàn)場勘察工作是靠人眼判斷、手摸、皮尺量、手工繪圖來完成的，這種測量方法精度不高，占道時(shí)間長，而且容易遺漏信息，不能給事故分析人員提供足夠的信息。隨著交通變得越來越繁忙，需要快速、準(zhǔn)確地測量交通事故現(xiàn)場，因此，各國專家都在努力地尋求交通事故現(xiàn)場勘察的新技術(shù)。
對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Texas Transportation Institute(德州交通研究院)的Cooner等人于2000年10月發(fā)表的一份技術(shù)報(bào)告《Use ofPhotogrammetry for Investigation of Traffic Incident Scenes》(《攝影測量在交通事故現(xiàn)場勘察中的使用》)(Report NoTX-99/4907-2)中研究了攝影測量技術(shù)在交通事故勘察中的使用情況。Cooner在文中指出，交通事故勘察中攝影測量技術(shù)主要處于試用階段，但為了得到精確、全面的測量數(shù)據(jù)，現(xiàn)場的標(biāo)定及拍攝方法起著很大的作用。目前，國內(nèi)外專家采用攝影測量方法進(jìn)行交通事故勘察時(shí)，主要是在現(xiàn)場安置六個以上的標(biāo)定點(diǎn)(已知實(shí)際空間位置的參考點(diǎn))進(jìn)行標(biāo)定。雖然相比于傳統(tǒng)的測量方法，攝影測量方法可以大大縮短交通事故現(xiàn)勘察的時(shí)間，但為了合理安排標(biāo)定點(diǎn)以及測量它們的實(shí)際空間位置坐標(biāo)，將占用很多的時(shí)間，這仍不能滿足交通事故快速處理的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的攝影測量技術(shù)在交通事故現(xiàn)場勘察中應(yīng)用中的不足，提供一種交通事故現(xiàn)場的攝影測量方法，使其隨交通事故現(xiàn)場進(jìn)行快速標(biāo)定及拍攝，以滿足實(shí)際需要。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，具體步驟如下①為了方便攜帶，本發(fā)明采用的標(biāo)定物設(shè)計(jì)成為可拆卸結(jié)構(gòu)，所以，進(jìn)行攝影測量的標(biāo)定前，首先要組裝標(biāo)定物。
所述的標(biāo)定物為可拆卸結(jié)構(gòu)，為了方便，標(biāo)定物拆散攜帶。標(biāo)定物由的一個套筒底座和三根長80cm的軸組成，其中，套筒底座為三根長20cm且相互垂直的方形空心管組成；在對交通事故現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，將三根軸插進(jìn)套筒底座就可以組裝成標(biāo)定物。標(biāo)定物的三根軸分別代表物方空間坐標(biāo)的X、Y和Z軸，在軸上每隔20cm用黃、黑兩種顏色標(biāo)識了刻度。
②為了解決攝影測量中標(biāo)定點(diǎn)(已知空間坐標(biāo)值的參考點(diǎn))的選取難以及測量標(biāo)定點(diǎn)的坐標(biāo)占用較多時(shí)間的缺點(diǎn)，需要按照合理的位置擺放，形成一個標(biāo)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對交通事故現(xiàn)場進(jìn)行攝影測量的標(biāo)定。
所述的標(biāo)定系統(tǒng)是由四個同樣的標(biāo)定物組成的一個矩形測量區(qū)域，標(biāo)定物的坐標(biāo)原點(diǎn)作為矩形的頂點(diǎn)，四個標(biāo)定物的軸分別在一條直線上，需要測量的區(qū)域被包含在矩形當(dāng)中。確定了四個標(biāo)定物的相對位置，就可以完成對交通事故現(xiàn)場的標(biāo)定，更多的標(biāo)定點(diǎn)，可以從每個標(biāo)定物的軸上選取。
③采用相機(jī)按照一定的移動方向和拍攝角度對安置了標(biāo)定系統(tǒng)的交通事故現(xiàn)場拍攝一組二維照片。
攝影測量中數(shù)碼照相機(jī)的分辨率高于500萬像素，以每個標(biāo)定物后方作為拍攝時(shí)相機(jī)的位置，標(biāo)定系統(tǒng)為拍攝中心，順時(shí)針方向?qū)κ鹿尸F(xiàn)場進(jìn)行全方位取景，并且保證每張照片中至少包含三個標(biāo)定物；另外，相機(jī)應(yīng)該與水平成45°垂角，并且兩個相鄰拍攝方位之間的相機(jī)交匯角接近90°。
④將拍攝到的像片導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，選取需要測量的點(diǎn)，得到其像素坐標(biāo)值，根據(jù)DLT方法建立像空間坐標(biāo)系與物方空間坐標(biāo)系(實(shí)際空間中的坐標(biāo))的關(guān)系，通過最小二乘法進(jìn)行迭代求得待測量點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)。通過對坐標(biāo)值進(jìn)行幾何計(jì)算，最終得到剎車痕的長度等信息。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)本發(fā)明采用的標(biāo)定物可以拆卸，攜帶方便；在對事故現(xiàn)場進(jìn)行拍攝前，采用四個標(biāo)定物可以快速組成的標(biāo)定系統(tǒng)，測量四個標(biāo)定物頂點(diǎn)的相對位置即可。這樣可以減少考標(biāo)定物放置位置帶來的麻煩，同時(shí)將一般攝影測量中的標(biāo)定點(diǎn)最少數(shù)量從6個減少為4個；采用本發(fā)明進(jìn)行交通事故處理以后，可以有效減少交通事故現(xiàn)場處理的時(shí)間，減少因?yàn)槭鹿试斐山煌ǘ氯麕淼慕?jīng)濟(jì)損失。


圖1拆散的交通事故現(xiàn)場勘察標(biāo)定物圖2組裝后的交通事故現(xiàn)場標(biāo)定物圖3標(biāo)定物組成的矩形標(biāo)定系統(tǒng)圖4交通事故現(xiàn)場拍攝示意5物方空間坐標(biāo)系與像坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下試用于上海市奉賢區(qū)交警支隊(duì)的交通事故現(xiàn)場測量當(dāng)中，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
①本實(shí)施例時(shí)，首先將可拆卸標(biāo)定物進(jìn)行組裝。把如圖1中所示的三根軸插進(jìn)套筒底座中，如圖2所示，把兩根黃色的方形管水平放置作為水平面，黑色的空心管豎直向上作為Z軸。
②在對交通事故現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，按圖3所示將四個同樣的標(biāo)定物的坐標(biāo)原點(diǎn)作為頂點(diǎn)組成矩形的標(biāo)定系統(tǒng)。四個標(biāo)定物的軸分別在一條直線上，需要測量的區(qū)域被包含在矩形當(dāng)中。這樣，只要確定了四個標(biāo)定物的相對位置，就可以完成對交通事故現(xiàn)場的標(biāo)定。所需的更多的標(biāo)定點(diǎn)，可以在后期的電腦處理中，直接從照片的標(biāo)定物的坐標(biāo)軸上選取。
③采用Kodak EasyShare Z7590數(shù)碼相機(jī)作為對事故現(xiàn)場拍攝的工具，該相機(jī)的CCD/CMOS分辨率為500萬像素，最大有效分辨率為2576×1932。對事故現(xiàn)場進(jìn)行拍攝時(shí)，相機(jī)應(yīng)該與水平成45°垂角，按圖4所示站在矩形標(biāo)定區(qū)域的每個標(biāo)定物后方作為拍攝時(shí)相機(jī)的位置。以標(biāo)定系統(tǒng)為拍攝中心，采用順時(shí)針方向在四個標(biāo)定物的位置對事故現(xiàn)場進(jìn)行全方位取景。為了提高攝影測量的精度，兩個相鄰拍攝方位之間的相機(jī)交匯角接近90°，并且保證每張照片中至少包含三個標(biāo)定物。
④將拍攝獲得的照片導(dǎo)入電腦中，根據(jù)圖5所示的線性關(guān)系，建立像空間坐標(biāo)與實(shí)際物方空間坐標(biāo)的直接線形變換關(guān)系式I′+l1X+l2Y+l3Z+l4l9X+l10Y+l11Z+1=0J′+l5X+l6Y+l7Z+l8l9X+l10Y+l11Z+1=0...(1)]]>其中，I′＝I-I0，J′＝J-J0，I、J是像空間坐標(biāo)，I0、J0是主點(diǎn)在像空間的坐標(biāo)值，l1至l11是直接線性變換系數(shù)(DLTP)，他們是相機(jī)的內(nèi)方位元素和外方位元素的函數(shù)。由于計(jì)算中不需要內(nèi)方位元素，也不需要外方位元素的初始值，因此它已經(jīng)成為采用普通數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行攝影測量最基本的公式。
將式(1)改為改正數(shù)方程可以轉(zhuǎn)換為式(2)-1A[(l1+l9I′)X+(l2+l10I′)Y+(l3+l11I′)Z+(l4+I′)]=vI′-1A[(l5+l9J′)X+(l6+l10J′)Y+(l7+l11J′)Z+(l8+J′)]=vJ′...(2)]]>其中A＝l9X+l10Y+l11Z+1可以通過最小二乘法進(jìn)行迭代求解式(2)，為了有利于快速收斂，取A＝1，計(jì)算像片的11個系數(shù)li的近似值li′；將li′代入計(jì)算A值，然后再回到(1)，反復(fù)迭代至A的值差小于給定的限差，計(jì)算11個系數(shù)li以及點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)。對最終得到的實(shí)際空間的坐標(biāo)值進(jìn)行幾何計(jì)算，就可以得到畫事故現(xiàn)場圖所需要的剎車車輛停止位置、輪胎壓印與拖痕等信息。
本發(fā)明方法應(yīng)用于重大交通事故中，和傳統(tǒng)的手工測量方法相比，由于只需要測量4個標(biāo)定物的坐標(biāo)，而不用在現(xiàn)場逐一測量現(xiàn)場剎車印等信息和繪制現(xiàn)場圖，可以平均節(jié)約12分鐘左右的時(shí)間，精度和傳統(tǒng)測量相比相差2％，可以滿足交通事故現(xiàn)場快速勘察的應(yīng)用要求。
權(quán)利要求
1.一種交通事故現(xiàn)場的攝影測量方法，其特征在于，包括如下步驟①采用標(biāo)定物進(jìn)行攝影測量的標(biāo)定，首先組裝拆散了的標(biāo)定物；所述的標(biāo)定物為可拆卸結(jié)構(gòu)，標(biāo)定物拆散攜帶，標(biāo)定物由一個套筒底座和三根軸組成，其中，套筒底座為三根相互垂直的方形空心管組成；在對交通事故現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，將三根軸插進(jìn)套筒底座組裝成標(biāo)定物，標(biāo)定物的三根軸分別代表物方空間坐標(biāo)的X、Y和Z軸，在軸上標(biāo)識了刻度；②將四個同樣的標(biāo)定物的坐標(biāo)原點(diǎn)作為頂點(diǎn)組成矩形，形成一個標(biāo)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對交通事故現(xiàn)場進(jìn)行攝影測量的標(biāo)定；③采用相機(jī)按照順時(shí)針移動方向和拍攝角度對安置了標(biāo)定系統(tǒng)的交通事故現(xiàn)場拍攝一組二維照片；④將拍攝到的像片導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，選取需要測量的點(diǎn)，得到其像空間坐標(biāo)值，根據(jù)DLT算法建立像空間坐標(biāo)與物方空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并最終通過最小二乘法進(jìn)行迭代求得待測量點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)，將得到的實(shí)際空間坐標(biāo)值，通過幾何計(jì)算得到繪制交通事故現(xiàn)場圖所需的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于攝影測量的交通事故現(xiàn)場勘察方法，其特征是，步驟①中，標(biāo)定物的三根軸長度為80cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于攝影測量的交通事故現(xiàn)場勘察方法，其特征是，步驟①中，在標(biāo)定物的三根軸上每隔20cm用黃、黑兩種顏色標(biāo)識了刻度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于攝影測量的交通事故現(xiàn)場勘察方法，其特征是，步驟①中，標(biāo)定物的三根方形空心管長20cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于攝影測量的交通事故現(xiàn)場勘察方法，其特征是，步驟②中，標(biāo)定系統(tǒng)是由四個同樣的標(biāo)定物組成的一個矩形測量區(qū)域，標(biāo)定物的坐標(biāo)原點(diǎn)作為矩形的頂點(diǎn)，四個標(biāo)定物的軸分別在一條直線上，需要測量的區(qū)域被包含在矩形當(dāng)中；確定了四個標(biāo)定物的相對位置，就能完成對交通事故現(xiàn)場的標(biāo)定，更多的標(biāo)定點(diǎn)從每個標(biāo)定物的軸上選取。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于攝影測量的交通事故現(xiàn)場勘察方法，其特征是，步驟③中，以每個標(biāo)定物后方作為拍攝時(shí)相機(jī)的位置，標(biāo)定系統(tǒng)為拍攝中心，順時(shí)針方向?qū)κ鹿尸F(xiàn)場進(jìn)行全方位取景，并且保證每張照片中至少包含三個標(biāo)定物；另外，相機(jī)應(yīng)該與水平成45°垂角，并且兩個相鄰拍攝方位之間的相機(jī)交匯角接近90°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于攝影測量的交通事故現(xiàn)場勘察方法，其特征是，步驟③中，相機(jī)采用分辨率高于500萬像素的數(shù)碼照相機(jī)。
全文摘要
一種交通事故現(xiàn)場的攝影測量方法，步驟如下①采用標(biāo)定物進(jìn)行攝影測量的標(biāo)定，組裝拆散了的標(biāo)定物；②將四個同樣的標(biāo)定物的坐標(biāo)原點(diǎn)作為頂點(diǎn)組成矩形，形成一個標(biāo)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對交通事故現(xiàn)場進(jìn)行攝影測量的標(biāo)定。③采用相機(jī)按照順時(shí)針移動方向和拍攝角度對安置了標(biāo)定系統(tǒng)的交通事故現(xiàn)場拍攝一組二維照片。④將拍攝到的像片導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，選取需要測量的點(diǎn)，得到其像空間坐標(biāo)值，求得待測量點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)，將得到的實(shí)際空間坐標(biāo)值，通過幾何計(jì)算得到繪制交通事故現(xiàn)場圖所需的信息。本發(fā)明有效的提高了交通事故現(xiàn)場勘察的時(shí)間，提高了事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)測量的精度，可以滿足交通事故快速處理的實(shí)際需要。
文檔編號G01C11/00GK101033966SQ20071003937
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者金先龍, 杜新光, 張曉云, 劉軍勇 申請人:上海交通大學(xué)