手持式交通事故现场快速测绘仪的制作方法

专利名称：手持式交通事故现场快速测绘仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种数字化测量技术领域的测绘仪器，具体地说，是一种手 持式交通事故现场快速测绘仪。
背景技术：
目前国内外大部分交通事故现场勘査主要是靠人眼判断、手摸、皮尺量、手 工绘图等传统方法，这样易发生漏测、错测、漏画、错画等现象，而且传统的现 场勘査方法还受到环境、气候和时间的限制，如交通事故发生在深沟地段或遇雨 雪、浓雾天气以及夜晚等都将给现场勘察带来很大的困难，另外，随着高速公路、 高架公路及桥梁的发展，对交通事故现场处理提出了更高的要求，即应在最短的 时间内采集最多的事故现场信息，同时以最快的速度恢复交通畅通。传统的事故 现场勘测方法无法对事故现场信息进行二次提取， 一旦勘査结束，现场即被撤除， 若收集证据不全，或数据间发生矛盾时，则无法进行二次提取，使事故处理陷入 困境。在交通事故现场开展工作的交警通过手工绘图的方式，导致事故现场资料 存储、建档和检索极不方便，对于重大、疑难交通事故的处理缺乏系统、完整、 形象化的依据，事故现场形象化恢复和数字立体再现等新概念就更难以实现，所 以传统的事故现场勘査方法己经不适应当今交通事故快速处理的需要。
摄影测量是基于人眼视觉原理将影像的灰度信号通过耦合装置CCD转换为 数字信号，然后应用图像处理、模式识别、人工智能以及计算机视觉等方法获取 研究对象资料的一门技术。对比其它测量如全站仪、激光测量、全球定位系统等， 摄影测量方法具有仪器设备普及、测量过程简单等优势。根据测量对象和测量方 式的不同，摄影测量可以分为远景摄影测量和近景摄影测量。
经对现有技术文献的检索发现，中国发明专利(申请号95116541.0)，公布 了一种计算机辅助测绘交通事故现场的系统，集配套设备、软件开发、近景摄影 测量技术及数学算法于一体，在现场设置标准杆、标志球，用相机、摄像机绕现场拍摄，经扫描仪、声霸卡变成数字化图像文件，由辅助测量程序、立体模型恢 复程序和绘图程序获得标志点平面坐标数据文件、标志点立体坐标数据文件和绘 制出事故现场平面、剖面图，该系统图像处理过程时间长、操作复杂，不适于现 场操作，导致现场图不能在交通事故现场及时生成，给事故处理带来不便，而且 所生成的现场图形不能满足交警部门现场图绘制行业标准。美国发明专利(申请 号20040150816)摄影测量尺寸分析系统，通过控制单元和一个标准点提供两点 定位，以此定义一个基准平面，作为摄影测量基准面，采用方块作为尺寸基准， 确定所测量图形的尺寸比例，该系统仅对交通事故现场尺寸信息进行分析，不能 详细描述车辆与行人的停止姿态，同时，采用方块作为尺寸基准，不能满足某些 高精度尺寸测量要求。

发明内容
本发明针对现有技术的不足与缺陷，提供一种手持式交通事故现场快速测绘 仪，使其对符合中国国情的事故现场快速进行测量，可以为从交通事故现场图片 采集、现场图自动标定、坐标转换和尺寸标注、现场图生成打印和对事故现场采 集的数据管理提供全程支持，在满足传统交通事故现场测绘要求的同时，可以有 效提高交通事故现场测绘精度，縮短交通事故现场测绘时间，为交通管理部门提 供很大的便利。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括标定装置、手持终端、自动 标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块、车载系统和信息管理模块。 车载系统与手持终端采用蓝牙技术实现无线连接，可以从手持终端控制车载系统 的操作；自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块安装在手持终 端上，信息管理模块安装在车载系统上，其中
所述标定装置对摄影测量定位和尺寸进行标定，标定装置由红白相间的方管 构成，采用组合式结构；
所述手持终端集数码摄像机和平板计算机为一体，采用触摸屏和感应笔作为 输入工具，通过自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块的处理， 实现交通事故现场图片采集和处理；
所述自动标定模块从事故现场数码照片中自动识别标定装置的位置和尺寸， 并计算摄影测量系统的标定参数；所述坐标变换和图像生成模块根据摄影测量系统的标定参数，将数码照片中 的二维图像坐标转换为事故现场图中的二维图形坐标；
所述尺寸标注模块对事故现场图中关键位置进行标注，获取选择点的图形坐 标，并自动标注关键位置的相对尺寸；
所述车载系统根据手持终端的控制，打印现场图和现场勘测笔录，并对现场 采集数据进行组织和管理；
所述信息管理模块接收从手持终端传输来的交通事故现场图以及事故相关 信息，并对这些信息进行分类和管理。
所述标定装置包括十字和直角形态的主标定物、直杆形态的辅助标定物，分 别用于坐标变换和正投影图像生成和复杂场景图像拼接，标定物由红白相间的可 伸縮方管构成，采用组合式结构。标定装置根据绘制交通事故现场图的实际需要， 采用平面标定技术，以减少传统三维标定技术所需的照片数量，縮短标定和测量 时间。标定装置由红白相间的可伸縮方管构成，携带时可缩回以便携带，使用时 只需根据需要拉开适当长度，且采用组合式结构，可以根据不同现场需求组合成 直杆、十字和直角形态，其中十字和直角形态为主标定物，用于坐标变换和正投 影图像生成，直杆形态为辅助标定物，用于复杂场景图像拼接。此外，标定装置 采用红白相间颜色和直边形状，有利于图像识别过程中的图像自动捕捉。标定装 置的形状和尺寸设计，可以尽量减少交通事故现场标定的次数，提高交通事故现 场标定的精度，有效解决了现有交通事故现场摄影测量技术中标定精度和标定时 间相互矛盾的技术难题，既可以提高现场标定精度和现场测绘精度，又可以缩短 现场标定和测绘时间。
所述手持终端是手持式交通事故现场测绘仪的核心技术，集数码摄像机和平 板计算机为一体，尺寸小，重量轻，事故现场只需一人就可以完成全部操作，采 用触摸屏和感应笔作为输入工具，采用自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、 尺寸标注模块等嵌入式模块提供操作支持，实现图像图形的快速处理和转换，现 场图绘制过程与传统的手工绘制基本相同，符合交警人员的现有习惯，全部功能 实现固化，只需简单点击菜单即可实现，使用简单。同时解决了现有交通事故现 场摄影测量设备由于采用普通数码相机和通用计算机系统而导致的测量精度与 使用简单相互矛盾的技术难题，既可以提高摄影测量的精度，又简化了摄影测量系统的使用，在满足国家相关法规和标准要求的同时，能够符合交通警察对绘制 现场图的习惯。
本发明所开发的手持式交通事故现场测绘仪，将现场图的绘制功能和输出功 能独立分开，采用手持终端实现现场图的实时绘制，车载系统实现现场图的打印 输出，通过蓝牙技术实现手持终端与车载系统的无线连接，以解决手持终端功能 要求和结构轻便要求相互矛盾的技术难题，既可以在事故处理现场及时输出现场 图，又简化了手持终端的功能和结构，降低了手持终端的重量，方便了手持终端 的使用。
所述自动标定模块包括标定物自动识别子模块和标定参数计算子模块。标定 物自动识别子模块采用模板匹配模型方法，通过预先定义的主标定物形态和颜色 的模板，对交通事故现场图片进行匹配和识别，自动标识主标定物轮廓形状；标 定参数计算模块根据标定物轮廓，对照主标定物标准尺寸进行匹配，换算x、 y 两个方向的标定角度和尺寸比例。在系统标定中，需要在摄影测量获得的图像中 捕捉标定点的坐标值，坐标值的误差直接影响摄影测量系统的标定精度，从而影 响摄影测量结果的精度，国内外现有摄影测量系统中， 一般均采用手工操作鼠标 在图像上捕捉点的方法，不仅标定过程比较长，而且标定误差比较大，本发明采 用图像识别技术，通过对主标定物特征和颜色识别，由计算机自动识别出标定点 的位置坐标，避免了人工选择标定点的时间浪费和数据误差，有效提高了标定精 度。
所述坐标变换和图像生成模块包括三个子模块坐标变换子模块、图像生成
子模块和图像拼接子模块。
所述坐标变换子模块采用摄影测量原理，利用其像坐标和物方坐标转换的基 本计算公式，将测量点在平面像坐标系中的规约化坐标值转化为测量点在平面物 方坐标系中的坐标值，计算出所有关键点的物方坐标，以此为基础绘制完整的事 故现场图。
所述图像生成子模块是对通过现场拍摄所采集的透视图向正投影图像的转 换，从图形学原理來说，摄影测量获得的图像是一种透视图，而事故现场图是一 种正投影图，从数据格式来说，摄影测量获得的图像是一种点阵图，而由计算机 绘制的事故现场图是一种矢量图，这两种图的相互转换是非常复杂和耗时的。国内外现有研究中， 一般首先利用摄影测量通用系统获得测量数据，然后将这些测 量数据导入通用CAD系统，绘制矢量化的现场图，整个过程耗时较长，但根据目 前我国相关法规和标准，需要当事人当场签字认可的现场图是一种纸质文件，本 发明根据绘制交通事故现场图的实际需要，提出了一种直接在摄影测量图像上绘 制现场图的新方法，利用嵌入式系统，根据摄影测量系统的标定参数，将透视图 的图像转换成正投影的图像，然后直接在正投影图像上，测量并标注相关尺寸， 大大提高了绘制现场图的效率，可以满足在事故现场输出现场图的需要。
所述图像拼接子模块是针对一些重大交通事故，事故现场范围比较大，并且 可能由于事故车辆等物体对视线的阻挡，不可能在一张摄影图像内反映整个事故 现场全貌，需要对多张图像进行拼接。国内外现有摄影测量系统中，多张图像的 拼接过程比较复杂，耗时较多，本发明根据绘制交通事故现场图的实际需要，提 出了一种多张图像通过辅助标定物辅助快速拼接方法，通过辅助标定物，即直杆 标定物，在正投影图像上，根据辅助标定物的位置和方向实现多张图像的快速拼 接。
所述尺寸标注模块根据感应笔所选择的事故现场图中关键位置，例如车辆停 车位置、人体抛落位置、制动印迹起点和终点位置等，获取这些选择点的图形坐 标，并自动标注这些关键位置的相对尺寸。
所述车载系统包括三个子系统车载主机子系统、通讯子系统和打印输出子 系统。车载系统与手持终端采用蓝牙技术实现无线连接，可以从手持终端控制车 载系统的操作；车载系统接有激光打印机，可以在事故现场打印出事故现场图； 车载系统安装有交通事故信息管理模块，用于保存交通事故现场图和其它相关数 据和信息。
所述信息管理模块包括四个子模块文件传输接口子模块、打印控制子模块、 事故信息分类存储子模块和现场图信息二次采集子模块。
所述文件传输接口子模块通过车载系统通讯子系统获取手持终端传送过来 的经处理后的交通事故现场图，并以预先定义的文件格式和存储位置存放在车载 系统的车载主机子系统上，并自动导入打印控制模块和事故信息分类存储模块。
所述打印控制子模块，对文件传输接口传输过来的现场图和勘测笔录进行打 印，可在车载主机上操作，也可由远程手持终端进行控制打印。所述事故信息分类存储子模块和现场图信息二次采集子模块是对交通事故 所采集数据的存储、调用和重新采集校验，能够有效管理事故信息，尤其是对频 发型的交通事故，案巻信息非常复杂的情况下，可以有效组织各种相关数据，提 供高效、快捷的数据査询，并通过数据校验功能，保证数据的有效性和高可靠性。
本发明根据我国相关法规和标准对绘制交通事故现场图(二维图)的要求， 研究高精度的二维标定方法，既能够保证现场图的测绘精度，又縮短了现场图的 测绘时间。本发明通过对现场摄影、数据处理和现场图输出功能的合理组合，符 合事故现场测绘流程和习惯的交通事故现场测绘系统。本发明縮短现场图的绘制 时间，实现在事故处理现场输出由摄影测量获得的现场图。
交通事故现场图是交通事故处理、鉴定、保险理培、法院审案等的主要依据， 交通事故现场图必须准确无误。传统的手工测量方法采用皮尺等简单工具，测量 精度有限，并且可能漏测当时没有关注的部份信息，现有摄影测量方法为了提高 测量精度，采用了复杂的三维标定方法，但这种三维标定方法的标定装置结构比 较复杂，现场测量和数据处理的时间较长。交通事故现场勘测和现场图绘制是一 项专业性很强的工作，必须遵守国家相关法规和标准中规定的流程，并且交通警 察在长期工作实践中还形成了一定的习惯。现有的交通事故摄影测量系统一般采 用普通数码照相机或数字摄像机作为测量设备，采用台式或笔记本式计算机作为 数据分析和处理设备，采用鼠标和键盘作为输入手段，在交通事故现场使用不方 便，不符合交通警察长期形成的事故现场勘测和现场图绘制习惯。交通事故现场 测绘时间由两部分组成事故现场勘测时间和现场图绘制时间，交通事故现场测 绘时间愈长，可能导致的道路交通堵塞愈严重，还可能产生次生交通事故。传统 手工测绘方法的现场勘测时间较长，但绘制现场图的时间较短，现有摄影测量方 法的现场勘测时间可以很短，但绘制现场图的时间较长，难以在交通事故处理现 场输出现场图让当事人签字认可。
本发明的有益效果是能够高效采集交通事故现场信息，对所采集的图片进 行交互式快速处理和打印输出，并可以对所有事故数据进行组织和存储，具有标 准化、高效率与高可靠性等特点；同时提供对交通事故现场图像数据的二次采集， 避免重要数据的遗失给事故处理带来不必要的麻烦。本发明与现有实现技术相 比，可以实现包含高精度交通事故现场标定、现场图片信息采集、图像坐标转换和现场图生成、现场图尺寸标注、现场图和现场勘测笔录打印和现场采集信息管 理在内的交通事故现场测绘全过程，而且事故现场测绘周期短，精度高、可靠性 高，符合中国交警部门使用习惯，可以实现对各种类型的交通事故的现场快速测 绘。与目前拉皮尺的传统交通事故现场测量方法相比，可以将数据采集精度提高 20%以上，最高事故现场数据采集精度可达到95%以上，事故现场测绘时间由15 分钟縮短为8分钟，并提供对现场采集数据的有效管理和二次采集。此外，本发 明具有完善的现场标定、坐标转换和尺寸标注算法理论支持，与传统事故现场勘 测方法相比，更具有说服力。


图l交通事故现场快速测绘仪组成结构示意图。
图2标定装置示意图，其中a、 b、 c分别为直杆、十字、直角三种结构。
图3测绘仪硬件组成及信息流示意图。
图4测绘仪嵌入式模块及信息流示意图。
图5测绘仪使用流程示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案
为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例交通事故现场快速测绘仪组成结构示意图，包括标
定装置，手持终端及嵌入式自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注 模块，车载系统及信息管理模块。
首先在交通事故现场摆放的标定装置， 一般只需要摆放主标定物，对于某些
复杂场景则需要同时摆放辅助标定物；摆放标定装置后，现场交通警察通过手持 终端所附带的数码照相机对现场进行拍照，然后用感应笔点选方式，对所拍照片 采用手持终端三个嵌入式模块自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸 标注模块进行处理，生成标准的交通事故现场图；最后通过无线传输技术，将交 通事故现场图传送至警车车载系统，信息管理模块对现场图进行打印和数据管 理。
本实施例手持终端示意图，手持终端主体是单板机，集成了数码照相机功能，同时配置感应笔作为输入装置，可以支持触摸屏和感应笔两种输入方式。通过 800万象素的数码照相机，可以直接获取外部照片；手持终端内嵌自动标定模块、 坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块三个图像处理模块，用于对所拍摄的交 通事故现场图片进行标定物自动识别、标定参数自动生成、透视图向正投影自动 转换和交通事故现场正投影图像尺寸标注操作，生成符合交通事故现场勘测国家 和交通警察行业标准的现场图。
如图2所示，本实施例标定装置示意图，包括直杆(图a)、十字(图b)、 直角(图c)三种形态，均可以进行伸縮，必要时，十字和直角还可以拆分成直 杆形态使用，标定物中段截面积50腿X20mm，拉申最大长度1200mm，尺寸误差 小于0.05mm，测试标定物自动识别误差最大值小于0. lmra，经实际案例验证，可 以满足交通事故摄影测量要求。三种形态标定物均采用平面结构，主标定物，即 十字和直角形态，只有x、 y两个标定方向，辅助标定物，即直杆形态，只有水 平平面单向标定，可满足交通事故现场摄影测量平面结构现场图的标定需要。
如图3所示，本实施例测绘仪硬件组成及信息流示意图，包括标定装置、手 持终端和车载系统，是交通事故处理人员进行操作的载体，标定装置用于对摄影 测量定位和尺寸进行标定，采用组合式结构，便于途中携带和现场摆放；手持终 端集数码摄像机和平板计算机为一体，采用触摸屏和感应笔作为输入工具，在自 主开发的嵌入式模块中进行操作，实现交通事故现场图片采集和处理；车载系统 与手持终端采用蓝牙技术实现无线连接，包括车载主机和激光打印机，打印现场 图和现场勘测笔录，并对现场采集数据进行组织和管理。
1、 标定装置，根据目前我国的相关法规和标准，事故现场图是一种典型的 平面布置图，根据绘制交通事故现场图的实际需要，采用平面标定技术，组合式 结构，便于途中携带和现场摆放，形状和颜色特别和醒目，有利于图像识别过程 中的图像自动捕捉，形状和尺寸设计合理，可以减少交通事故现场标定的次数， 提高交通事故现场标定的精度。
标定装置为摄影测量提供参考基准，在交通事故现场图片中起到定位和尺度 标准的作用，应用图像识别技术可以直接获取标定点的坐标和尺寸，采用嵌入式 系统计算测绘系统的标定参数，为交通事故现场图片的后续处理提供理论基准。
2、 手持终端，集数码摄像机和平板计算机为一体，尺寸小，重量轻，事故现场只需一人就可以完成全部操作，采用触摸屏和感应笔作为输入工具，现场图 绘制过程与传统的手工绘制基本相同，符合交警人员的现有习惯，采用嵌入式系 统，全部功能实现固化，只需简单点击菜单即可实现，使用简单。
手持终端作为现场图的采集、处理和绘制工具，与图像输出功能独立分开， 采用手持终端实现现场图的实时绘制，采用车载系统实现现场图的打印输出，采 用蓝牙技术实现手持终端与车载系统的无线连接，使得手持终端在满足功能要求 的同时，可以保证结构轻便的要求。
3、车载系统，车载系统包括车载主机子系统、通讯子系统和打印输出子系 统三个子系统。车载主机子系统为普通台式PC机，安装信息管理模块，用于可 以接收来自手持终端的现场图数据和现场图打印指令，通过连接的打印机进行现 场图打印，并对交通事故现场图进行管理；通讯子系统是专门为与手持终端进行 数据和指令传输所设置的蓝牙无线接口及接口程序，用于在ioo米范围内接收手 持终端的数据和指令，并指定所接受的数据包存储位置及手持终端指令与信息管 理模块的接口；打印输出子系统为与车载主机子系统连接的普通激光打印机，用 于在事故现场实时打印输出交通事故现场图。
如图4所示，本实施例嵌入式模块及信息流示意图，包括自动标定模块、坐 标变换和图像生成模块、尺寸标注模块和信息管理模块，分别安装在手持终端和 车载系统上，对事故现场图像处理和现场采集数据进行管理，自动标定模块、坐 标变换和图像生成模块、尺寸标注模块安装在手持终端上，信息管理模块安装在 车载系统上。自动标定模块从事故现场数码照片中自动识别标定装置的位置和尺 寸，并计算摄影测量系统的标定参数；坐标变换和图像生成模块根据摄影测量系 统的标定参数，将数码照片中的二维图像坐标转换为事故现场图中的二维图形坐 标；尺寸标注模块对事故现场图中关键位置进行标注，获取选择点的图形坐标， 并自动标注关键位置的相对尺寸；信息管理模块安装在车载系统上，接收从手持 终端传输来的交通事故现场图和其它事故相关信息，并对这些信息进行分类和管 理。
1、自动标定模块
自动标定模块包括标定物自动识别模块和标定参数计算模块两个模块。首先 标定物自动识别模块从事故现场数码照片中自动识别出主标定物的位置和尺寸，然后由标定参数计算模块计算出摄影测量系统的标定参数。标定物自动识别模块 采用模板匹配模型方法，首先定义十字和直角两种主标定物形态和颜色的模板， 然后对交通事故现场图片进行识别和匹配，如果符合模版特征，则自动标识标定 物轮廓形状。标定参数计算模块根据标定物自动识别模块所绘制的主标定物轮 廓，对照标定物标准尺寸进行匹配，换算x、 y两个方向的标定角度和尺寸比例，
作为坐标变换和图像生成模块的输入参数。
2、坐标变换和图像生成模块
坐标变换和图像生成模块包括坐标变换子模块、图像生成子模块和图像拼接 子模块三个子模块。根据摄影测量系统的标定参数，将数码照片中的二维图像坐 标转换为事故现场图中的二维图形坐标，获得正投影条件下的事故现场图像。
a) 坐标变换子模块采用摄影测量原理，其像坐标和物方坐标转换的基本计 算公式如下
,AX + y^ + y^ 八
/ + -^-^ = 0
力m^ + W + &_0
式中7、 J是测量点在平面像坐标系中的规约化坐标值(由测量点的像坐 标值唯一确定)，I、 7是测量点在平面物方坐标系中的坐标值(也就是交通事
故现场图中的坐标值)，A是测绘系统的标定系数。在进行测绘系统标定时，已
知标定点的7、 /、 I、 r，需要计算测绘系统标定系数A。因为有8个标定系 数，所以最少必须有4个标定点。在进行交通事故现场测量时，标定系数&己知，
根据测量点的像坐标/、 "7，就可以由以上公式计算出测量点的物方坐标I、 y。 如果计算出了所有关键点的物方坐标，就可以绘制出完整的事故现场图。
b) 图像生成子模块是对通过现场拍摄所采集的透视图向正投影图像的转 换，根据绘制交通事故现场图的实际需要，直接在摄影测量图像上绘制现场图， 根据摄影测量系统的标定参数，将透视图的图像转换成正投影的图像，然后直接 在正投影图像上，测量并标注相关尺寸。
c) 图像拼接子模块是针对一些重大交通事故，事故现场范围比较大，并且可能由于事故车辆等物体对视线的阻挡，不可能在一张摄影图像内反映整个事故 现场全貌，需要对多张图像进行拼接，在正投影图像上，根据辅助标定装置的位 置和方向，采用Harris角点检测算子提取特征点，通过特征点匹配和颜色融合， 生成无缝拼接图像。
坐标变换和图像生成模块接收自动标定模块所传递的标定参数，对交通事故 现场图片进行坐标变换、图像生成和图像拼接等操作，将数码照片中的二维图像 坐标转换为事故现场图中的二维图形坐标，获得正投影条件下的事故现场图像。
3、 尺寸标注模块根据感应笔所选择的事故现场图中关键位置，例如车辆停 车位置、人体抛落位置、制动印迹起点和终点位置等，获取这些选择点的图形坐 标，并自动标注这些关键位置的相对尺寸。
尺寸标注模块是在坐标变换和图像生成模块所生成的事故现场二维正投影
图像上进行尺寸标注，生成完整的交通事故现场图。
4、 信息管理模块安装在车载主机上，包括四个子模块文件传输接口子模
块、打印控制子模块、事故信息分类存储子模块和现场图信息二次采集子模块。 在交警人员出现场时，安装在车载系统上的信息管理模块接收从手持终端传输来 的交通事故现场图和其它事故相关信息，回到办公室后，再将数据传输给交警总 队内部统一的事故信息管理系统。
a) 传输接口子模块通过车载系统通讯子系统获取手持终端传送过来的经处 理后的交通事故现场图，并以预先定义的文件格式和存储位置存放在车载系统的 车载主机子系统上，并自动导入打印控制模块和事故信息分类存储模块。
b) 打印控制子模块，对文件传输接口模块传输过来的现场图和勘测笔录进 行打印，可在车载主机上操作，也可由远程手持终端进行控制打印。
c) 事故信息分类存储子模块和现场图信息二次采集子模块是对交通事故所 采集数据的存储、调用和重新采集校验，能够有效管理事故信息。
由手持终端上的坐标变换和图像生成模块和尺寸标注模块所生成的现场图， 通过手持终端与车载系统之间的无线通信接口，传输到信息管理模块中进行分类 和存储，并可以支持在交通事故现场对现场图进行打印输出。
本发明测绘仪使用流程示意图如图5所示，交通警察在交通事故现场使用测 绘仪的歩骤如下第一步摆放标定装置。交通警察到达事故现场后，根据对事故现场的初步 观察，选择事故现场图主要描述的对象。在描述对象附近，摆放标定装置。
第二步，获取现场照片。如有可能，最好将事故现场图要描述的所有对象取 景在一张照片内。根据需要，调整标定装置的位置。
第三步，计算标定系数。交通警察使用感应笔简单点击菜单，测绘仪可以自 动快速完成标定计算过程，获得测绘系统的标定系数。
第四步，实现坐标转换。交通警察使用感应笔简单点击菜单，测绘仪可以自 动快速完成图像坐标的转换计算，获得正投影下的事故现场图。
第五步，标注图形尺寸。交通警察使用感应笔在交通事故现场图上选择关键 点，标注该关键点的坐标和尺寸。
第六步，输出现场图。交通警察使用感应笔简单点击菜单，将标注尺寸后的 现场图传输到车载系统，打印输出交通事故现场图，并让当事人签字认可。
以上整个过程，只需一名交通警察就可以完成全部任务。
权利要求
1、一种手持式交通事故现场快速测绘仪，其特征在于，包括标定装置、手持终端、车载系统、自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块和信息管理模块，车载系统与手持终端采用蓝牙技术实现无线连接，可从手持终端控制车载系统的操作，自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块安装在手持终端上，信息管理模块安装在车载系统上，其中所述标定装置对摄影测量定位和尺寸进行标定，标定装置由红白相间的方管构成，采用组合式结构；所述手持终端集数码摄像机和平板计算机为一体，采用触摸屏和感应笔作为输入工具，通过自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块的处理，实现交通事故现场图片采集和处理；所述自动标定模块从事故现场数码照片中自动识别标定装置的位置和尺寸，并计算摄影测量系统的标定参数；所述坐标变换和图像生成模块根据摄影测量系统的标定参数，将数码照片中的二维图像坐标转换为事故现场图中的二维图形坐标；所述尺寸标注模块对事故现场图中关键位置进行标注，获取选择点的图形坐标，并自动标注关键位置的相对尺寸；所述车载系统根据手持终端的控制，打印现场图和现场勘测笔录，并对现场采集数据进行组织和管理；所述信息管理模块接收从手持终端传输来的交通事故现场图以及事故相关信息，并对这些信息进行分类和管理。
2、 根据权利要求1所述的手持式交通事故现场快速测绘仪，其特征是，所 述标定装置包括十字和直角形态的主标定物和辅助标定物，分别用于坐标变换和 正投影图像生成和复杂场景图像拼接，标定物由红白相间的可伸縮方管构成，为 组合式结构。
3、 根据权利要求1所述的手持式交通事故现场快速测绘仪，其特征是，所 述手持终端为集成了 800万象素的数码照相机功能的单板机，其输入装置为感应 笔和支持触摸屏，内嵌自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块三个图像处理模块。
4、 根据权利要求1所述的手持式交通事故现场快速测绘仪，其特征是，所 述自动标定模块包括标定物自动识别子模块和标定参数计算子模块，标定物自动 识别子模块采用模板匹配模型方法，通过预先定义的主标定物形态和颜色的模 板，对交通事故现场图片进行匹配和识别，自动标识主标定物轮廓形状；标定参 数计算模块根据标定物轮廓，对照主标定物标准尺寸进行匹配，换算x、 y两个 方向的标定角度和尺寸比例。
5、 根据权利要求1所述的手持式交通事故现场快速测绘仪，其特征是，所 述坐标变换和图像生成模块包括三个子模块坐标变换子模块、图像生成子模块 和图像拼接子模块，其中所述坐标变换子模块采用摄影测量原理，利用其像坐标和物方坐标转换的基 本计算公式，将测量点在平面像坐标系中的规约化坐标值转化为测量点在平面物 方坐标系中的坐标值，计算出所有关键点的物方坐标，以此为基础绘制完整的事 故现场图；所述图像生成子模块对现场拍摄所采集的透视图进行转换，将透视图的图像 转换成正投影的图像，然后直接在正投影图像上，测量并标注尺寸；所述图像拼接子模块在一张摄影图像内不能反映整个事故现场全貌时，对多 张图像进行拼接，在正投影图像上，根据辅助标定物的位置和方向实现多张图像 的快速拼接。
6、 根据权利要求1所述的手持式交通事故现场快速测绘仪，其特征是，所 述尺寸标注模块根据感应笔所选择的事故现场图中关键位置，包括车辆停车位 置、人体抛落位置、制动印迹起点和终点位置，获取这些选择点的图形坐标，并 自动标注这些关键位置的相对尺寸。
7、 根据权利要求1所述的手持式交通事故现场快速测绘仪，其特征是，所 述车载系统包括三个子系统车载主机子系统、通讯子系统和打印输出子系统， 车载主机子系统为普通台式PC机，安装信息管理模块；通讯子系统是专门为与 手持终端进行数据和指令传输所设置的蓝牙无线接口及接口程序，并指定所接受 的数据包存储位置及手持终端指令与信息管理模块的接口 ；打印输出子系统为与 车载主机子系统连接的普通激光打印机。
8、 根据权利要求1或7所述的手持式交通事故现场快速测绘仪，其特征是，所述信息管理模块包括四个子模块文件传输接口子模块、打印控制子模块、事 故信息分类存储子模块和现场图信息二次采集子模块，其中所述文件传输接口子模块通过车载系统通讯子系统获取手持终端传送过来 的经处理后的交通事故现场图，并以预先定义的文件格式和存储位置存放在车载 系统的车载主机子系统上，并自动导入打印控制模块和事故信息分类存储模块；所述打印控制子模块，对文件传输接口模块传输过来的现场图和勘测笔录进 行打印，在车载主机上操作，或由远程手持终端进行控制打印；所述事故信息分类存储子模块和现场图信息二次采集子模块是对交通事故 所采集数据的存储、调用和重新采集校验，能够有效管理事故信息，尤其是对频 发型的交通事故，案巻信息非常复杂的情况下，能有效组织各种数据，提供数据 査询，并通过数据校验功能保证数据的有效性和高可靠性。
全文摘要
本发明涉及一种手持式交通事故现场快速测绘仪，包括标定装置、手持终端、自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块、车载系统和信息管理模块。其中标定装置用于对摄影测量定位和尺寸进行标定；手持终端集数码摄像机和平板计算机为一体，采用触摸屏和感应笔作为输入工具；车载系统与手持终端采用蓝牙技术实现无线连接，可以从手持终端控制车载系统的操作，打印现场图和现场勘测笔录，并对现场采集数据进行组织和管理。自动标定模块、坐标变换和图像生成模块、尺寸标注模块安装在手持终端上，信息管理模块安装在车载系统上，对事故现场图像处理和现场采集数据管理提供支持。本发明事故现场测绘周期短，精度高、可靠性高。
文档编号G01C11/00GK101319895SQ20081004069
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者张晓云, 柴象海, 金先龙 申请人:上海交通大学