道路交通事故现场实景记录图测绘方法

摘要

道路交通事故现场实景记录图测绘方法，涉及交通事故处理，尤其是一种用于快速记录交通事故现场，便于准确还原道路交通事故现场实景的道路交通事故现场实景记录图测绘方法。本发明的测绘方法采用三角测量原理，在物空间设置四个已知点，该已知点通过摄像机成像在像面上，由其物方和像方的对应关系可以求出摄影机的内外方位元素，然后计算出像面上任意一点相对于物方坐标的位置。本发明建立物空间坐标系统和像空间坐标系统，两个坐标系统相互关联，提高了测绘的准确性，同时采用现场测量，后期计算的方式，有效简化了现场测量的工作量，降低了现场交通的压力；并且，后期通过大量计算，保证了现场还原的准确性。

主权项

一种道路交通事故现场实景记录图测绘方法，其特征在于该测绘方法采用三角测量原理，在物空间设置四个已知点，该已知点通过摄像机成像在像面上，由其物方和像方的对应关系可以求出摄影机的内外方位元素，然后计算出像面上任意一点相对于物方坐标的位置，具体步骤如下：1）建立两个坐标系统：物空间坐标系统和像空间坐标系统，物空间坐标系统为X、Y、Z轴， X、Y轴为水平面，即地面坐标系，Z轴为铅垂方向，将已知点分别设置在X和Y轴上，与圆心O的距离为d；像空间坐标系统为x、y、z轴，用于描述像点的空间位置，其圆心o位于摄像机镜头中心点，x、y轴分别平行于成像面的两个边，z轴为摄像的反方向，即摄像机镜头的轴向，与像面的距离为镜头焦距f；2）设置已知物空间点A、B、C、D，并通过摄像机成像于像面上的a、b、c、d点，分别设置A、B、C、D四个点的物空间坐标为：A（D，0，0）、B（‑D，0，0）、 C（0，D，0）、D（0，‑D，0），四个点的相互夹角为：四个已知物空间点的成像点 a ，b ，c ，d 的像方坐标为：a（（x_a‑x₀），（y_a‑y₀），f）， b（（x_b‑x₀），（y_b‑y₀），f）c（（x_c‑x₀），（y_c‑y₀），f）， d（（x_d‑x₀），（y_d‑y₀），f）其中x₀、y₀为像面中心点于摄像机光轴的偏离量，为摄像机的内方位元素之一，x_a、y_a、x_b、y_b、x_c、y_c、x_d、y_d分别为四个像点相对于像面中心的坐标，f为摄像机镜头焦距，是摄像机的内方位元素之一；根据成像的共线关系，有 θAoB =θaob，θAoC =θaoc，θBoC =θboc，θAoD =θaod，由公式(1)~(4)可以组成以下4元非线性方程组：方程式（5）中，外方位元素即摄站点坐标X、Y、Z，内方位元素x₀、y₀、f；其中内方位元素x₀、y₀是相机镜头的光轴与图片中心的偏移量，对特定的高质量摄像机是固定不变或者近似为0，可以通过标校得到，在实际摄测中可以将其作为一个固定参数来对待；f是相机的焦距，因此方程组（5）中要求的未知数实际上有4个，为X、Y、Z、f；3）根据已知的4个点用公式（5）分别求得两幅图像的方位元素：第一幅图片的摄站点坐标：O₁（X₁、Y₁、Z₁）、焦距f₁第二幅图片的摄站点坐标：O₂（X₂、Y₂、、Z₂）、焦距f₂设所求点在物空间的坐标为：W（x、y、z）所求物点成像在第一幅图片的像方坐标为：w₁（xw₁、yw₁、f₁）所求物点成像在第二幅图片上的像方坐标为：w₂ (xw₂、yw₂、f₂)xw₁、yw₁、xw₂、yw₂，可以由图片上量测得到直线Wo₁的方位元素为：l₁、m₁直线Wo₂的方位元素为：l₂、m₂在物空间直线Wo₁与直线Ao₁、Bo₁有以下关系：从而可以得到直线Wo₁w₁的两个方向数 l₁、m₁：采用与上面同样的步骤，另一条直线Wo₂w₂的两个方向数 l₂、m₂也可得到：直线Wo₁与直线Wo₂在空间相交的点即为所求的未知点，将空间的两条直线投影到XY平面上，求出在XY平面上相交的点x，y作为近似相交点的（x，y）坐标，再分别求出在此点处两条直线的Z轴坐标，取其平均值作为近似相交点的Z坐标，由公式（7）和（8）两式连立，组成下面的方程组：由上式（8）解出4个未知数x、y、t₁、t₂，将其分别代入直线方程式（6）和（7）分别求出z₁、z₂，取其平均值即得到z：4）采用牛顿迭代法结算方程式（5）：首先将式（5）写成下式：再将式（11）方程组中的每个方程进行泰勒展开，成为下式：令：接下来的问题是解算二元二次方程组式（6），将所求直线Wo₁与已知直线Co₁再组成一个方程：用式中的（13.3）分别代入(13.1)和(13.2)，即将式（6）变形为下式：解得：完成测绘工作。