本技術(shù)屬于電數(shù)字數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于3d投影建模的碰撞檢測方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隨著城市機動車保有量的持續(xù)增長，停車場內(nèi)車輛剮蹭、碰撞等事故頻發(fā)。由于停車場空間狹小且車輛眾多，在車輛進出、泊車等過程中極易發(fā)生碰擦事故。特別是在地下停車場等光線不足的環(huán)境下，駕駛員對周圍環(huán)境的感知能力受限，更容易造成車輛之間的剮蹭和碰撞。

2、目前，停車場常用的防碰撞措施主要包括在車位兩側(cè)安裝防撞條、在立柱周圍設(shè)置防撞設(shè)施等靜態(tài)防護手段。這些措施雖然能在一定程度上減輕碰撞造成的損害，但難以從很好地預(yù)防碰撞事故的發(fā)生。同時，部分車輛雖然配備了倒車雷達、360度全景影像等輔助系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)主要依賴于車載傳感器的探測結(jié)果，在空間感知和碰撞預(yù)警方面仍存在一定局限性，難以為駕駛員提供全面、準確的預(yù)警信息。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種基于3d投影建模的碰撞檢測方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及程序產(chǎn)品，用于在狹小復(fù)雜的停車場中降低汽車的碰撞或剮蹭的概率。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種基于3d投影建模的碰撞檢測方法，在車輛進入停車場時，接收停車場出入口監(jiān)控設(shè)備拍攝的進場監(jiān)控視頻；

3、根據(jù)進場監(jiān)控視頻建立車輛的碰撞包圍長方體模型；

4、獲取停車場內(nèi)其他物品的視頻信息，并根據(jù)視頻信息建立與其他物品一一對應(yīng)的其他碰撞包圍長方體模型；

5、分別將碰撞包圍長方體模型及其他碰撞包圍長方體模型投影到地面平面上，得到碰撞包圍長方體模型對應(yīng)的車輛長方形及其他碰撞包圍長方體模型對應(yīng)的其他長方形；

6、將車輛長方形與其他長方形投影至長和寬上，得到四次投影結(jié)果；

7、當存在任一投影結(jié)果不包含重合點的情況下，則確定車輛為安全狀態(tài)；

8、當僅存在三次投影結(jié)果包含重合點的情況下，則控制車輛的車機發(fā)出預(yù)設(shè)預(yù)警信息；

9、當四次投影結(jié)果均包含重合點的情況下，則確定車輛發(fā)生事故。

10、通過采用上述技術(shù)方案，接收停車場出入口監(jiān)控設(shè)備拍攝的進場監(jiān)控視頻建立碰撞包圍長方體模型，準確獲取了車輛的三維空間特征。同時獲取停車場內(nèi)其他物品的視頻信息并建立相應(yīng)的碰撞包圍長方體模型，實現(xiàn)了對停車場內(nèi)全部物體的三維建模。將三維的碰撞包圍長方體模型投影到地面平面得到二維長方形，降低了空間碰撞檢測的計算復(fù)雜度。對二維長方形在長度和寬度方向進行四次投影檢測，通過一維投影的重合點分布反映了車輛與其他物體之間的相對位置關(guān)系?；谥睾宵c的數(shù)量將車輛狀態(tài)劃分為安全狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和事故狀態(tài)，建立了分級的碰撞風(fēng)險評估機制。當出現(xiàn)三次投影結(jié)果包含重合點時及時發(fā)出預(yù)警信息，使駕駛員能夠采取有效的避讓措施。這種從三維到二維再到一維的降維檢測方法，在保證檢測準確性的同時提高了計算效率，實現(xiàn)了對停車場內(nèi)車輛碰撞風(fēng)險的實時監(jiān)測和預(yù)警。

11、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，根據(jù)進場監(jiān)控視頻建立車輛的碰撞包圍長方體模型，具體包括：

12、對進場監(jiān)控視頻進行降噪處理，得到去噪監(jiān)控視頻；

13、提取去噪監(jiān)控視頻中車輛的車輛點云信息，并根據(jù)車輛點云信息生成車輛點云數(shù)據(jù)；

14、將車輛點云數(shù)據(jù)插入至預(yù)設(shè)三角網(wǎng)中，得到三角網(wǎng)模型，三角網(wǎng)模型包含若干三角形；

15、采用一階和二階方法對所有三角形的頂點進行統(tǒng)計，得到頂點值；

16、將頂點值輸入到協(xié)方差矩陣計算函數(shù)組中，得到協(xié)方差矩陣；

17、將協(xié)方差矩陣的特征根歸一化，得到基；

18、根據(jù)基及預(yù)設(shè)模型構(gòu)建規(guī)則建立車輛的碰撞包圍長方體模型，預(yù)設(shè)建立規(guī)則為沿基的每個軸向確定極點頂點，根據(jù)極點頂點確定碰撞包圍長方體模型的大小，將基的軸向作為碰撞包圍長方體模型的方向。

19、通過采用上述技術(shù)方案，對進場監(jiān)控視頻進行降噪處理減少了視頻中的干擾信息，提高了車輛點云信息的提取質(zhì)量。從去噪視頻中提取并生成車輛點云數(shù)據(jù)，反映了車輛外部輪廓的空間分布特征。將點云數(shù)據(jù)插入預(yù)設(shè)三角網(wǎng)形成三角網(wǎng)模型，實現(xiàn)了車輛表面的離散化表示。采用一階和二階方法對三角形頂點進行統(tǒng)計分析，保留了車輛表面的局部幾何特征。通過協(xié)方差矩陣計算函數(shù)組計算得到協(xié)方差矩陣，反映了點云數(shù)據(jù)在三維空間中的分布規(guī)律。將協(xié)方差矩陣的特征根歸一化得到基，確定了車輛在空間中的主要方向。根據(jù)基和預(yù)設(shè)建立規(guī)則構(gòu)建碰撞包圍長方體模型，使長方體模型能夠緊密貼合車輛實體。這種基于點云處理和主方向分析的建模方法，在保證建模精度的同時提高了模型的緊湊性，為后續(xù)的碰撞檢測提供了合理的幾何簡化模型。

20、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，協(xié)方差矩陣計算函數(shù)組為：函數(shù)中，為均值，為三角形的總數(shù)，、及為第i個三角形的三個頂點坐標，、及為第i個三角形的列向量，為協(xié)方差矩陣。

21、通過采用上述技術(shù)方案，協(xié)方差矩陣計算函數(shù)組建立了從三角網(wǎng)模型頂點到協(xié)方差矩陣的映射關(guān)系。通過計算三角形頂點的均值u消除了頂點分布的整體偏移。利用頂點與均值的差值計算列向量a_i、b_i、c_i，保留了頂點的相對空間分布信息?；诹邢蛄康某朔e和計算協(xié)方差矩陣t，量化了點云數(shù)據(jù)在不同方向上的分布相關(guān)性。函數(shù)組中的參數(shù)n表示三角形總數(shù)，實現(xiàn)了對車輛表面所有采樣點的統(tǒng)計分析。對三角形頂點坐標a_i、b_i、c_i的處理保留了車輛表面的局部特征。最終得到的協(xié)方差矩陣包含了車輛外形的主要特征信息，通過矩陣運算建立了點云數(shù)據(jù)與車輛主方向之間的定量關(guān)系。這種基于協(xié)方差分析的數(shù)學(xué)方法提供了車輛空間特征的統(tǒng)計描述，使碰撞包圍長方體模型的構(gòu)建具有可靠的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

22、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，將車輛長方形與其他長方形投影至長和寬上，得到四次投影結(jié)果，具體包括：

23、將車輛長方形的長邊和寬邊分別作為第一投影軸和第二投影軸；

24、將其他長方形投影的長邊和寬邊分別作為第三投影軸和第四投影軸；

25、將車輛長方形和其他長方形投影分別投影至第一投影軸、第二投影軸、第三投影軸和第四投影軸上，得到四次投影結(jié)果。

26、通過采用上述技術(shù)方案，將車輛長方形的長邊和寬邊作為第一投影軸和第二投影軸，建立了與車輛本身幾何特征相對應(yīng)的投影方向。以其他長方形的長邊和寬邊作為第三投影軸和第四投影軸，考慮了不同車輛之間的相對方向關(guān)系。四個投影軸分別對應(yīng)車輛和其他物體的主要幾何方向，反映了物體在不同方向上的空間分布特征。將二維平面上的長方形投影到一維軸線上，將復(fù)雜的平面重疊檢測轉(zhuǎn)化為簡單的線段重合判斷。在四個不同方向上進行投影檢測，避免了單一方向投影可能帶來的漏檢問題。這種多方向投影的檢測方法降低了計算復(fù)雜度，通過一維投影的組合分析實現(xiàn)了對二維平面上碰撞風(fēng)險的全面評估。

27、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，將車輛長方形和其他長方形投影分別投影至第一投影軸、第二投影軸、第三投影軸和第四投影軸上的步驟，投影過程具體包括：獲取投影軸所在直線的第一端點坐標和第二端點坐標；

28、根據(jù)第一端點坐標和第二端點坐標計算直線方程中的和，其中：對于待投影點，計算其在投影軸上的投影點，其中：

29、通過采用上述技術(shù)方案，獲取投影軸兩端點坐標建立直線方程，并利用向量運算原理計算待投影點在軸線上的投影坐標，保證了投影結(jié)果的幾何準確性。這種基于解析幾何的投影計算方法避免了傳統(tǒng)投影方法中由于坐標變換和數(shù)值近似帶來的累積誤差，提高了碰撞檢測的準確度。通過標準化的投影計算流程，系統(tǒng)能夠快速計算任意點到投影軸的精確投影位置，減少了由于投影計算誤差導(dǎo)致的碰撞誤判。這種精確的投影計算方法使得系統(tǒng)在進行車輛和其他物體的空間關(guān)系判斷時更加可靠，提升了碰撞預(yù)警的準確性和及時性。

30、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，在當四次投影結(jié)果均包含重合點的情況下，則確定車輛發(fā)生事故之后，方法還包括：

31、獲取碰撞時刻的相對運動軌跡數(shù)據(jù)；

32、基于相對運動軌跡數(shù)據(jù)計算碰撞角度和相對速度；

33、根據(jù)碰撞角度將碰撞類型劃分為追尾碰撞、側(cè)面碰撞或正面碰撞；

34、基于碰撞類型設(shè)定不同的動態(tài)預(yù)警區(qū)域。

35、通過采用上述技術(shù)方案，根據(jù)碰撞角度將碰撞類型劃分為追尾碰撞、側(cè)面碰撞和正面碰撞，使系統(tǒng)能夠準確識別不同類型的碰撞場景。這種基于運動學(xué)特征的碰撞分類方法能夠有效區(qū)分不同碰撞形式下的危險特征，為后續(xù)預(yù)警區(qū)域的設(shè)置提供了科學(xué)依據(jù)。通過對碰撞類型的準確識別，系統(tǒng)可以更加精準地評估事故的嚴重程度和潛在危險，從而采取更有針對性的預(yù)警措施。這種智能化的碰撞分類機制提高了系統(tǒng)對不同類型碰撞的適應(yīng)性，增強了預(yù)警的針對性和有效性。

36、結(jié)合第一方面的一些實施例，在一些實施例中，基于碰撞類型設(shè)定不同的動態(tài)預(yù)警區(qū)域，具體包括：

37、計算碰撞點到兩車輛幾何中心的距離，并以距離為基準，在碰撞點周圍建立多級預(yù)警區(qū)域；

38、當為追尾碰撞時，沿車輛行駛方向延長預(yù)警區(qū)域；當為側(cè)面碰撞時，沿垂直于車輛行駛方向延長預(yù)警區(qū)域；當為正面碰撞時，設(shè)置對稱的預(yù)警區(qū)域。

39、通過采用上述技術(shù)方案，根據(jù)碰撞點到車輛幾何中心的距離建立多級預(yù)警區(qū)域，并針對不同類型的碰撞采用不同的預(yù)警區(qū)域延伸策略。對于追尾碰撞，沿車輛行駛方向延長預(yù)警區(qū)域可以有效覆蓋車輛前后的危險區(qū)域；對于側(cè)面碰撞，垂直于行駛方向延長預(yù)警區(qū)域能夠充分考慮側(cè)向碰撞的特點；對于正面碰撞，設(shè)置對稱的預(yù)警區(qū)域則能夠全面覆蓋正面相向的危險區(qū)域。這種根據(jù)碰撞類型動態(tài)調(diào)整預(yù)警區(qū)域的方法使預(yù)警區(qū)域的形狀和大小與實際碰撞風(fēng)險更加匹配，避免了預(yù)警區(qū)域設(shè)置不當導(dǎo)致的誤報和漏報。通過合理設(shè)置預(yù)警區(qū)域的形狀和范圍，提高了系統(tǒng)預(yù)警的精準性和實用性，使預(yù)警更加貼合實際碰撞場景的需求。

40、第二方面，本技術(shù)實施例提供了一種基于3d投影建模的碰撞檢測系統(tǒng)，該基于3d投影建模的碰撞檢測系統(tǒng)包括：一個或多個處理器和存儲器；存儲器與一個或多個處理器耦合，存儲器用于存儲計算機程序代碼，計算機程序代碼包括計算機指令，一個或多個處理器調(diào)用計算機指令以使得系統(tǒng)執(zhí)行如第一方面以及第一方面中任一可能的實現(xiàn)方式描述的方法。

41、第三方面，本技術(shù)實施例提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，包括指令，當上述指令在系統(tǒng)上運行時，使得上述系統(tǒng)執(zhí)行如第一方面以及第一方面中任一可能的實現(xiàn)方式描述的方法。

42、第四方面，本技術(shù)實施例提供一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，當計算機程序產(chǎn)品在系統(tǒng)上運行時，使得系統(tǒng)執(zhí)行如第一方面中任一可能的實現(xiàn)方式描述的方法。

43、本技術(shù)實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

44、1、本技術(shù)提供了一種基于3d投影建模的碰撞檢測方法，接收停車場出入口監(jiān)控設(shè)備拍攝的進場監(jiān)控視頻建立碰撞包圍長方體模型，準確獲取了車輛的三維空間特征。同時獲取停車場內(nèi)其他物品的視頻信息并建立相應(yīng)的碰撞包圍長方體模型，實現(xiàn)了對停車場內(nèi)全部物體的三維建模。將三維的碰撞包圍長方體模型投影到地面平面得到二維長方形，降低了空間碰撞檢測的計算復(fù)雜度。對二維長方形在長度和寬度方向進行四次投影檢測，通過一維投影的重合點分布反映了車輛與其他物體之間的相對位置關(guān)系?；谥睾宵c的數(shù)量將車輛狀態(tài)劃分為安全狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和事故狀態(tài)，建立了分級的碰撞風(fēng)險評估機制。當出現(xiàn)三次投影結(jié)果包含重合點時及時發(fā)出預(yù)警信息，使駕駛員能夠采取有效的避讓措施。這種從三維到二維再到一維的降維檢測方法，在保證檢測準確性的同時提高了計算效率，實現(xiàn)了對停車場內(nèi)車輛碰撞風(fēng)險的實時監(jiān)測和預(yù)警。

45、2、本技術(shù)提供了一種基于3d投影建模的碰撞檢測方法，獲取投影軸兩端點坐標建立直線方程，并利用向量運算原理計算待投影點在軸線上的投影坐標，保證了投影結(jié)果的幾何準確性。這種基于解析幾何的投影計算方法避免了傳統(tǒng)投影方法中由于坐標變換和數(shù)值近似帶來的累積誤差，提高了碰撞檢測的準確度。通過標準化的投影計算流程，系統(tǒng)能夠快速計算任意點到投影軸的精確投影位置，減少了由于投影計算誤差導(dǎo)致的碰撞誤判。這種精確的投影計算方法使得系統(tǒng)在進行車輛和其他物體的空間關(guān)系判斷時更加可靠，提升了碰撞預(yù)警的準確性和及時性。

46、3、本技術(shù)提供了一種基于3d投影建模的碰撞檢測方法，根據(jù)碰撞角度將碰撞類型劃分為追尾碰撞、側(cè)面碰撞和正面碰撞，使系統(tǒng)能夠準確識別不同類型的碰撞場景。這種基于運動學(xué)特征的碰撞分類方法能夠有效區(qū)分不同碰撞形式下的危險特征，為后續(xù)預(yù)警區(qū)域的設(shè)置提供了科學(xué)依據(jù)。通過對碰撞類型的準確識別，系統(tǒng)可以更加精準地評估事故的嚴重程度和潛在危險，從而采取更有針對性的預(yù)警措施。這種智能化的碰撞分類機制提高了系統(tǒng)對不同類型碰撞的適應(yīng)性，增強了預(yù)警的針對性和有效性。