基于卷帘式快门的CMOS数字相机测定汽车速度的方法

摘要

本发明提供了基于卷帘式快门的CMOS数字相机测定汽车速度的方法。该方法是应用卷帘式快门的CMOS数字相机对运动物体拍摄产生畸变的特点，采用CMOS数字相机标定技术对畸变图像中心像素进行标定，确定其具体坐标，带入到计算速度的公式中，得到对应该运动汽车图像的速度值与所设置的汽车行驶速度阈值比较是否超速。只需要带有卷帘式快门的CMOS数字相机和计算机监视终端就可完成。与传统的测定汽车超速装置相比，本发明是基于对图像的分析得出的结论，计算出速度值的精确误差在2.5％以内，并且便于后期其他功能的开发和计算机监控中心调用图像。

主权项

1.基于卷帘式快门的CMOS数字相机测定汽车超速的方法，其特征在于步骤和条件如下：1)将具有卷帘式快门工作方式的CMOS数字相机固定在高速公路监测路口的路面的上方并与路面有30度角，用来拍摄车辆行驶过程；2)利用具有卷帘式快门工作方式的CMOS数字相机结合在一起的嵌入式DSP处理系统开发检测软件，将编好的检测软件程序打包集成到卷帘式快门的CMOS数字相机的程序开发包中，并下载到具有卷帘式快门工作方式的CMOS数字相机中；将具有卷帘式快门工作方式的CMOS数字相机通过光纤及有线或无线通道将输出图像数据传输到监控中心的监控终端；根据如下公式(1)计算速度值；3)执行如下工作流程：步骤1：开始并设置规定的汽车行驶速度阈值；步骤2：在监控中心的液晶显示器屏幕上显示所监视区域的汽车行驶图像；步骤3：探测到有目标进入视场范围内，具有卷帘式快门的CMOS数字相机拍摄汽车行驶图像，并且把所拍摄图像传给嵌入式DSP处理系统；步骤4：对拍摄的车行驶图像的速度值V与阈值比较：对拍摄的图像根据如下公式(1)计算速度值：从图像中任取12个特征点设为P，式中，是运动汽车角速度矢量Q的反对称矩阵，I是3×3单位矩阵，P_i＝[X_i，Y_i，Z_i]^T为被拍摄的汽车图像帧的三维坐标，R和T分别是被拍摄的汽车和卷帘式快门的CMOS数字相机图片之间的转动矩阵和平移矢量，令m＝[u，v]^T是P点在图像上的投影，令则P与m间的关系为：$s\tilde{m}=K\left[\begin{array}{cc}R& T\end{array}\right]\tilde{P}---\left(2\right)$式中，S是随机比例因子，τ是两个图像行曝光的时间间隔；$k=\left[\begin{array}{ccc}{\alpha }_u& 0& u_0\\ 0& {\alpha }_v& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$k为卷帘式快门的CMOS数字相机的内部参数；把图像中的特征点P在世界坐标系下坐标带入到上述的公式中进行计算，由公式(1)便可以求出速度V；把得到的速度V值与预先设定的速度阈值的比较；如果该速度V值小于所设定的速度阈值，则继续执行步骤2，显示器显示被检测区域的路况；如果该速度V值大于所设定的速度阈值，则执行步骤5；步骤5：通过光纤将所摄超速车辆的图像及其速度数据传输到监控中心的监控终端显示，同时报警；步骤6：将拍摄的汽车超速图像、速度值和时间参数直接保存在计算机监视终端存储器中备用；步骤7，回到步骤2；周而复始，重复以上的检测。