车辆测速方法、装置、系统、电子设备及存储介质与流程
本申请涉及测速技术领域，尤其涉及一种车辆测速方法、装置、系统、电子设备及存储介质。
背景技术：
车速监测对交通部门的工作有着重要的意义，运用车速监测系统可以对限速路段车辆速度进行监测，以限制超速行驶。
车速监测大致可分为主动式测量和被动式测量。其中，主动式测量依靠事先专门安置的测速设备或软件系统，在固定的地点，对特定区域的车辆进行测速的方式，是事前测量；被动式测量基于视频摄像机采集到的视频画面，对其中待测车辆进行测速的方式，是事后测量。
上述测速方法存在明显的缺陷：主动式测量方法只能测固定地点的车辆速度，适用范围不大，且前期布置工作也很繁琐。常规的被动式测量方法中，虽然可以从待测车辆与现场空间相对位移的关系上找出被测距离，再根据这段位移对应的时间求出车辆行驶速度。然而，为了计算出被测距离，需要在视频中存在未发生变化的参照物或标志线，来确定起止测量点(如斑马线、隔离桩、树木等等)，利用这些参照物进行空间建模计算，而作为被动式测量方法(事先没有布置参照物)，要在视频中找到符合条件的尚存在未发生变化的参照物，概率是比较小的，而且事后还得补测其尺寸；另外还有些测速装置利用平面内尺寸成比例进行计算移动距离，然而这对拍摄角度有要求，需要镜头垂直于路面，因此应用很局限。
针对如何更简便地进行车速测量，相关技术领域尚不存在有效的解决方案。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请实施例提供一种车辆测速方法、装置、系统、电子设备及存储介质，能够更加简便地对车辆的速度进行测量。
第一方面，本申请实施例提供一种车辆测速方法，包括：
获取摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值；
将所述第一原始图像位置坐标值和所述第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取所述车辆上的所述指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值；
根据所述第一物理位置坐标值和所述第二物理位置坐标值确定所述待测车辆的实际移动距离；
根据所述待测车辆的实际移动距离，以及所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间，确定所述待测车辆的车速。
可选地，在将所述第一原始图像位置坐标值和所述第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型之前，所述方法还包括：
将所述第一原始图像位置坐标值和所述第二原始图像位置坐标值分别进行归一化处理，得到归一化处理后的第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值；
其中，所述将所述第一原始图像位置坐标值和所述第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取所述车辆上的所述指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值包括：
将归一化处理后的第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别输入所述映射模型，获取所述车辆上的所述指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值。
可选地，所述映射模型为：
式中，u为归一化处理后的图像位置横坐标值，v为归一化处理后的图像位置纵坐标值，以归一化比例为单位；
x为移动车辆上的所述指定部位在世界坐标系中的x轴方向的坐标值，y为移动车辆上的所述指定部位在世界坐标系中的y轴方向的坐标值；所述世界坐标系的原点为摄像机的光轴与地平面的交点，y轴为摄像机的光轴与摄像机的高度线所确定的平面与地平面的交线，x轴为处于地平面上且与y轴相垂直的轴，单位为米，其中，所述摄像机的高度线为所述摄像机的安装位置与地面之间的垂线；
f为摄像机的焦距，单位为米；
h为摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率或者宽度分辨率；
可选地，确定参数f、h和
为视频图像中的车辆建立图像位置坐标与实际的物理位置坐标之间的映射模型，所述映射模型中携带待定参数；所述待定参数包括f、h和
基于所述物理位置坐标构建待测车辆的车辆相关部位的几何特征表达式，并通过所述映射模型将所述几何特征表达式中的物理位置坐标映射成相应的图像位置坐标；
利用构建的所述几何特征表达式以及从所述视频图像中获取的、所述车辆相关部位的图像位置坐标值确定所述待定参数。
可选地，所述获取摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值包括：
对摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的位置，在该帧视频图像中的地面上的投影位置进行标定，得到第一标定位置，获取该第一标定位置的坐标值，作为所述第一原始图像位置坐标值；
对摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在另一帧视频图像中的位置，在该另一帧视频图像中的地面上的投影位置进行标定，得到第二标定位置，获取该第二标定位置的坐标值，作为所述第二原始图像位置坐标值。
第二方面，本申请的实施例提供一种车辆测速装置，包括：
第一获取单元，用于获取摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值；
第二获取单元，用于将所述第一原始图像位置坐标值和所述第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取所述车辆上的所述指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值；
距离计算单元，用于根据所述第一物理位置坐标值和所述第二物理位置坐标值确定所述待测车辆的实际移动距离；
车速确定单元，用于根据所述待测车辆的实际移动距离，以及所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间，确定所述待测车辆的车速。
可选地，所述装置还包括：
归一化处理单元，用于将所述第一原始图像位置坐标值和所述第二原始图像位置坐标值分别进行归一化处理，得到归一化处理后的第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值；
其中，所第二获取单元，具有用于将归一化处理后的第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别输入所述映射模型，获取所述车辆上的所述指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值。
可选地，所述映射模型为：
式中，u为归一化处理后的图像位置横坐标值，v为归一化处理后的图像位置纵坐标值，以归一化比例为单位；
x为移动车辆上的所述指定部位在世界坐标系中的x轴方向的坐标值，y为移动车辆上的所述指定部位在世界坐标系中的y轴方向的坐标值；所述世界坐标系的原点为摄像机的光轴与地平面的交点，y轴为摄像机的光轴与摄像机的高度线所确定的平面与地平面的交线，x轴为处于地平面上且与y轴相垂直的轴，单位为米，其中，所述摄像机的高度线为所述摄像机的安装位置与地面之间的垂线；
f为摄像机的焦距，单位为米；
h为摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率或者宽度分辨率；
可选地，参数f、h和
为视频图像中的车辆建立图像位置坐标与实际的物理位置坐标之间的映射模型，所述映射模型中携带待定参数；所述待定参数包括f、h和
基于所述物理位置坐标构建待测车辆的车辆相关部位的几何特征表达式，并通过所述映射模型将所述几何特征表达式中的物理位置坐标映射成相应的图像位置坐标；
利用构建的所述几何特征表达式以及从所述视频图像中获取的、所述车辆相关部位的图像位置坐标值确定所述待定参数。
可选地，所述第一获取单元，具体用于：
对摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的位置，在该帧视频图像中的地面上的投影位置进行标定，得到第一标定位置，获取该第一标定位置的坐标值，作为所述第一原始图像位置坐标值；
对摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在另一帧视频图像中的位置，在该另一帧视频图像中的地面上的投影位置进行标定，得到第二标定位置，获取该第二标定位置的坐标值，作为所述第二原始图像位置坐标值。
第三方面，本申请的实施例还提供一种车辆测速系统，包括：界面模块，与所述界面模块相连的解码模块和测速模块；
所述解码模块，用于对摄像机所拍摄的待测车辆的视频进行解码；
所述界面模块，用于显示解码后的视频；
所述测速模块，用于对所述视频中的车辆的速度进行测定；
其中，所述测速模块，为前述任一实施方式所述的车辆测速装置。
第四方面，本申请的实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器和存储器设置在电路板上；电源电路，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行前述任一实施例提供的方法。
第五方面，本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述任一实施例提供的方法。
本申请的实施例提供的车辆测速方法、装置、系统、电子设备及存储介质，通过获取待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值，将所述第一原始图像位置坐标值和所述第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取所述车辆上的所述指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值，根据所述第一物理位置坐标值和所述第二物理位置坐标值确定所述待测车辆的实际移动距离，根据所述待测车辆的实际移动距离，以及所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间，确定所述待测车辆的车速，这样，不需要在道路旁额外准备参照物，也不需要专门准备测量路段，大大简化了测试前准备工作，使得对车辆速度的测量更加简便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请一实施例提供的车辆测速方法流程图；
图2为本申请另一实施例提供的车辆测速方法流程图；
图3为本申请一实施例车辆测速装置的结构示意图；
图4为本申请另一实施例车辆测速装置的结构示意图；
图5为本申请实施例一种车辆测速系统的结构示意图；
图6为本申请电子设备一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
图1为本申请一实施例提供的车辆测速方法流程图，如图1所示，该方法可以包括：
步骤101、获取摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值。
摄像机可安装在道路附近，用来拍摄运行中的车辆的视频，通过该视频和提取其中的每帧视频图像。待测车辆上一指定部位可以是待测车辆上的任一便于标记的部位，比如可以是车轮的轮心、车门的把手、车头或车尾等部位。
第一原始图像位置坐标值及第二原始图像位置坐标值为车辆上的指定部位在视频的帧图像中的相对位置，其可为人机交互的方式输入，也可为图像检测得到的信息的输入。
原始图像位置坐标的坐标原点为摄像机所拍摄视频的帧图像上的指定点，以像素为单位。在一个例子中，以摄像机所拍摄视频的帧图像上的左上角为原始图像位置坐标的坐标原点，x轴与图像的长边相平行，y轴与图像的短边相平行。本申请实施例不限于此，也可以摄像机所拍摄视频的帧图像上的左下角、右上角或右下角为原始图像位置坐标的坐标原点。
步骤102、将第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取车辆上的指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值。
本实施例中，映射模型可预先建立，通过该映射模型建立车辆在图像中的图像位置坐标与实际的物理位置坐标之间的对应关系。在进行实际的车速测量时，可从拍摄的车辆运行视频的图像中，获得车辆的指定部位在图像中的位置(即图像位置坐标)，结合映射模型，即可得到车辆的指定部位的实际物理位置坐标。
步骤103、根据第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值确定待测车辆的实际移动距离。
步骤104、根据待测车辆的实际移动距离，以及所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间，确定待测车辆的车速。
根据摄像机拍摄的待测车辆的视频，可从中获取所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间。将实际移动距离除以间隔时间即可得到待测车辆的车速。
本申请实施例提供的测速方法，通过获取待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值，将第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取车辆上的指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值，根据第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值确定待测车辆的实际移动距离，根据待测车辆的实际移动距离，以及所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间，确定待测车辆的车速，这样，不需要在道路旁额外准备参照物，也不需要专门准备测量路段，大大简化了测试前准备工作，使得对车辆速度的测量更加简便。此外，由于映射模型建立的较为精确，配合视频时间戳的毫秒单位，因此可以得到更精确的速度测算结果。
实施例二
图2为本申请另一实施例提供的车辆测速方法流程图，如图2所示，该方法可以包括：
步骤201、获取摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值。
本实施例中，摄像机可安装在道路附近，用来拍摄运行中的车辆的视频，通过该视频和提取其中的每帧视频图像。待测车辆上一指定部位可以是待测车辆上的任一便于标记的部位，比如可以是车轮的轮心、车门的把手、车头或车尾等部位。
第一原始图像位置坐标值及第二原始图像位置坐标值为车辆上的指定部位在视频的帧图像中的相对位置，其可为人机交互的方式输入，也可为图像检测得到的信息的输入。
原始图像位置坐标的坐标原点为摄像机所拍摄视频的帧图像上的指定点，以像素为单位。在一个例子中，以摄像机所拍摄视频的帧图像上的左上角为原始图像位置坐标的坐标原点，x轴与图像的长边相平行，y轴与图像的短边相平行。本申请实施例不限于此，也可以摄像机所拍摄视频的帧图像上的左下角、右上角或右下角为原始图像位置坐标的坐标原点。
本实施例中，可选地，第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值可通过如下方式得到：
对摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的位置，在该帧视频图像中的地面上的投影位置进行标定，得到第一标定位置，获取该第一标定位置的坐标值，作为第一原始图像位置坐标值；
对摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在另一帧视频图像中的位置，在该另一帧视频图像中的地面上的投影位置进行标定，得到第二标定位置，获取该第二标定位置的坐标值，作为第二原始图像位置坐标值。
在一个例子中，待测车辆上一车轮中心在一帧视频图像中的位置在该帧视频图像中的地面上的投影位置为该车轮与地面的接触点。
步骤202、将第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别进行归一化处理，得到归一化处理后的第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值。
可选地，可根据如下公式将第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别进行归一化处理；
u＝x/h-u0
v＝y/h-v0；
式中，x为移动车辆上的指定部位在摄像机所拍摄视频的帧图像中的原始图像位置横坐标值，y为移动车辆上的指定部位在所述帧图像中的原始图像位置纵坐标值；其中，原始图像位置坐标的坐标原点为摄像机所拍摄视频的帧图像上的指定点(如左上角)，以像素为单位；
u为归一化处理后的图像位置横坐标值，v为归一化处理后的图像位置纵坐标值，以归一化比例为单位，u0为成像面主点横坐标值，v0为成像面主点纵坐标值；
h为摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率或宽度分辩率。
其中，成像面主点可为摄像机所拍摄视频的帧图像的中心点。
在一个例子中，x及y的原点为图像左上角，x/h及y/h其结果为坐标在图像中的百分比坐标，左上角的百分比坐标为0，右下角的百分比坐标为100％；u0与v0值为50％，即图像中心点；x/h及y/h减去u0与v0后，相当于将(0，0)原点移动到了图像的中心，这样便于与世界坐标系的原点相匹配。
归一化的结果就是将以左上角为原点的像素值转化为以图像中心为原点的百分比值，以使后续测得的速度值更加精确。
需要说明的是，在本申请实施例中，在将原始图像位置横坐标值x和原始图像位置纵坐标值y进行归一化处理的过程中，使用的归一化参数h是摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率或者宽度分辩率，这样有利于简化处理过程。
本申请实施例不限于此，在将原始图像位置横坐标值x进行归一化处理的过程中，可使用摄像机所拍摄视频的帧图像的宽度分辨率，在将原始图像位置纵坐标值y进行归一化处理的过程中，可使用摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率。
下面各实施例中，在将原始图像位置横坐标值x和原始图像位置纵坐标值y进行归一化处理的过程中，使用的归一化参数h，以摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率为例进行说明。
步骤203、将归一化处理后的第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取车辆上的指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值。
在一个例子中，所述映射模型可为：
式中，u为归一化处理后的图像位置横坐标值，v为归一化处理后的图像位置纵坐标值，以归一化比例为单位；
x为移动车辆上的指定部位在世界坐标系中的x轴方向的坐标值，y为移动车辆上的指定部位在世界坐标系中的y轴方向的坐标值；所述世界坐标系的原点为摄像机的光轴与地平面的交点，y轴为摄像机的光轴与摄像机的高度线所确定的平面与地平面的交线，x轴为处于地平面上且与y轴相垂直的轴，单位为米，其中，摄像机的高度线为摄像机的安装位置与地面之间的垂线；
f为摄像机的焦距，单位为米；h为摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率；
其中，参数f、h和
本实施例中，由于所述世界坐标系的原点为摄像机的光轴与地平面的交点，即所述世界坐标系的原点位于地平面上。这也是在步骤201中，通过对待测车辆上一指定部位在视频图像中的位置在地面上的投影(自上而下的正投影)位置进行标定得到原始图像位置坐标值的原因，这样的目的在于使得映射模型变得更加简化，省去了待测车辆上一指定部位(如车轮中心)在视频图像中的位置在世界坐标系中的z轴方向的实际物理位置映射的计算。
本实施例中，若得到的归一化后的第一原始图像位置坐标值为(u1，v1)，第二原始图像位置坐标值为(u2，v2)，则根据上述公式可得到第一物理位置坐标值为(x1，y1)，第二物理位置坐标值为(x2，y2)。
步骤204、根据第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值确定待测车辆的实际移动距离。
本实施例中，若第一物理位置坐标值为(x1，y1)，第二物理位置坐标值为(x2，y2)，则可根据如下公式确定待测车辆的实际移动距离：
步骤205、根据待测车辆的实际移动距离，以及所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间，确定待测车辆的车速。
根据摄像机拍摄的待测车辆的视频，可从中获取所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间。将实际移动距离除以间隔时间即可得到待测车辆的车速。
举例说明，在一个实施例中，根据拍摄的视频图像，在视频的第8帧标定出某待测车辆的左前轮轴心的归一化图像坐标为(0.1，0.5)，输入前述映射模型后得出的实际物理位置坐标为(5，8，0.5)；在第13帧中标定出该待测车辆的左前轮轴心的归一化图像坐标为(0.2，0.7)，输入上述映射模型后得出的实际物理位置坐标为(9，10，0.5)，则可以求出该待测车辆的实际移动距离为
本申请实施例提供的测速方法，通过获取待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值，将第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取车辆上的指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值，根据第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值确定待测车辆的实际移动距离，根据待测车辆的实际移动距离，以及所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间，确定待测车辆的车速，这样，不需要在道路旁额外准备参照物，也不需要专门准备测量路段，大大简化了测试前准备工作，使得对车辆速度的测量更加简便。此外，由于映射模型建立的较为精确，配合视频时间戳的毫秒单位，因此可以得到更精确的速度测算结果。
本申请实施例中，如前所述，参数f、h和
可选地，本申请实施例还提供一种可根据摄像机所拍摄的移动车辆的视频来获得这三个参数的方法，其可包括如下步骤。
s11，为视频图像中的车辆建立图像位置坐标与实际的物理位置坐标之间的映射模型，所述映射模型中携带待定参数；所述待定参数包括f、h和
s12，基于物理位置坐标构建待测车辆的车辆相关部位的几何特征表达式，并通过映射模型将几何特征表达式中的物理位置坐标映射成相应的图像位置坐标；
s13，利用构建的几何特征表达式以及从视频图像中获取的、车辆相关部位的图像位置坐标值确定所述待定参数。
可以理解的，在步骤s11中，视频监控头摄取的画面是一个用二维画面表达三维空间的透视图，视频图像中车辆的图像位置坐标与实际的物理世界中真实车辆的物理位置坐标的映射关系如何显然与拍摄视频图像的摄像机的性质、状态或参数相关。例如，拍摄视频图像的摄像机的拍摄俯仰角、焦距、高度分辨率等。
获得图像位置坐标与物理位置坐标的映射关系，可具体包括如下步骤：
s111、获取车辆上一部位的原始图像坐标。
在本申请的一个实施例中，车辆上一部位的原始图像坐标可以是人机交互输入或者图像检测得到的信息输入。原始图像坐标为图像坐标(x，y)：该坐标以图像左上角为原点，像素为单位。
s112、将原始图像坐标进行归一化处理，得到归一化的原始图像坐标。
本实施例中，图像坐标(u，v)为归一化的图像坐标，以成像面主点为原点，归一化比例为单位。图像坐标(x，y)与图像坐标(u，v)之间满足公式(1)：
其中，h为图像的高度分辨率，(u0，v0)为成像面主点，主点在图像中央，即u0＝0.5，v0＝0.5，图像没有发生畸变。
s113、将归一化的原始图像坐标变换到摄像机坐标系中。
本实施例中，摄像机坐标系(xc，yc，zc)：以摄像机所在点为原点，zc为光轴，xc为与u平行的坐标轴，yc为与v平行的坐标轴，单位为米。由相似三角形可知：
s114、将摄像机坐标系中的坐标变换到世界坐标系中。
本实施例中，世界坐标系(x，y，z)：摄像机光轴与地平面的交点为原点，z为高度坐标，y为光轴和高度所在平面与地平面的交线，x为与y轴垂直的轴，单位为米。世界坐标系(x，y，z)经过旋转和平移可得到摄像机坐标xc，yc，zc：
xc＝x
变形后得：
x＝xc
由公式(2)和(3)可以得到：
变形后即：
公式(4)将世界坐标系转化到图像坐标系中，其中三个待定参数
可选的，当世界坐标系中z＝0时，公式(4)可简化为：
公式(4)、(5)揭示了图像位置坐标与物理位置坐标的映射关系。获得了图像位置坐标与物理位置坐标的映射模型后，即可将任一物理位置坐标换成图像位置坐标表示，只是其中还含有与摄像机状态相关的待定参数。
为了确定这些待定参数，在步骤s12中，可以利用同一型号车辆中某些车辆相关部位(如前后两车轮之间的轴距)的几何尺寸不变性，基于物理位置坐标列出车辆相关部位的几何特征表达式，并通过映射模型将几何特征表达式中的物理位置坐标映射成相应的图像位置坐标。
可选的，可以作为坐标转化的参照物的车辆相关部位可包括待测车辆的预设本体部位或预设本体部位在地面的投影。其中，预设本体部位可以包括待测车辆上尺寸不易改变，平行于地面又便于测量的部位。例如，在本申请的一个实施例中，预设本体部位与地面平行，可包括以下一种或几种：待测车辆的前后两车轮之间的轴距、车长、车宽等。相应的，预设本体部位在地面的投影也就是轴距、车长、车宽等垂直投射到地面时的对应长度。由于车辆行驶与地面平行，其轴距、车长、车宽等也与地面平行，因此，预设本体部位的长度与其对应的地面投影长度相等。
具体而言，车辆相关部位的几何特征表达式可以包括表示该几何特征的任何公式，如周长、半径、面积、距离等，本申请的实施例对此不做限定。考虑到计算的简便，在本申请的一个实施例中，车辆相关部位(如前后两车轮之间的轴距)的几何特征表达式可以为表示两点(两车轮中心)之间的距离表达式。下面以两点间距离表达式为例对车辆相关部位的几何特征表达式进行详细说明。
世界坐标系下两点间距离d可表示为：
由于预设本体部位所在平面与地平面平行，即z1＝z2，因此两点间距离d可简化为：
其中，(x1，y1)、(x2，y2)分别为世界坐标系下车辆相关部位上的两点，其与视频图像的图像坐标系中的点(u1，v1)、(u2，v2)的映射关系可表示为：
将公式(4)代入公式(7)，即可将物理世界中车辆相关部位的两点间距离用图像坐标来表示。
可选的，在选取的车辆相关部位为预设本体部位的情况下，车辆相关部位的高度坐标z≠0，但可以通过车辆品牌和型号查找到z的具体数值，例如，如果预设本体部位为待测车辆的轴距，则其高度坐标z应该等于车辆的车轮半径。
可选的，在选取的车辆相关部位为预设本体部位在地面的投影的情况下，车辆相关部位的高度坐标z＝0，因此公式(3)可简化为：
将公式(5)代入公式(7)即可将物理世界中车辆相关部位的两点间距离用图像坐标更简便地表示出来。
获得了车辆相关部位的几何特征表达式后，在步骤s13中，可根据车辆相关部位在行驶中保持不变的特性，利用该几何特征表达式构建并求解方程。本实施例中，由于函数有3个待定参数
具体而言，步骤s13中利用构建的几何特征表达式、车辆相关部位的已知几何特征值以及从视频图像中获取的、车辆相关部位的图像位置坐标值确定所述待定参数，以确定所述映射模型可包括：
从至少三帧视频图像中分别获取车辆相关部位的图像位置坐标值；
将获取的图像位置坐标值分别代入车辆相关部位的几何特征表达式，并令几何特征表达式的值等于所述几何特征值，以形成至少三个方程；
求解所述方程以确定所述待定参数。
可选的，由于通常情况下车辆轴距、车长、车宽等参数都可以根据车辆的品牌、型号等在出厂参数中查到，因此，列出的两点间距离表达式所对应的两点间距离值可以是已知的固定数据，直接令两点间距离表达式等于该固定数值，即可建立方程。方程中的参数u1、v1、u2、v2可以通过在视频图像中标定来获取。可选的，可以在每帧图像上为车辆相关部位标记一组特征点，例如对于轴距，可标记轴距线段的两个端点(u1，v1)、(u2，v2)，这样需要三帧图像即可建立一个包括三个方程的三元方程组，并顺利求出其中的待定参数，进而确定了映射模型。本实施例中，由于车辆轴距的单位精确到了毫米，因此可以对待定参数进行较为精确的估算，从而得出较准确的映射模型。
可选的，在利用d值与三组d的表达式形成的三个方程中，由于每个方程中的d值是相同的，因此，可将三组d的表达式两两相等形成三元方程组，从而求出其中的待定参数，这样，即使预先不知道d值的具体值，也可仅根据拍摄的图像求得所述待定参数。
需要说明的是，上述实施例中，为了求解摄像机相关的待定参数，标定的图像帧数、列出的方程个数都与待定参数的个数相等。但本申请不限于此，在本申请的其它实施例中，列出的方程个数也可以大于待定参数的个数，从而令求出的待定参数更为精确。具体如何利用多个方程更为精确地确定待定参数属于现有技术，此处不再赘述。
图3为本申请一实施例车辆测速装置的结构示意图，参看图3，本实施例的车辆测速装置，包括第一获取单元31、第二获取单元32、距离计算单元33和车速确定单元34。
其中，第一获取单元31，用于获取摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的第一原始图像位置坐标值和在另一帧视频图像中的第二原始图像位置坐标值。
第二获取单元32，用于将第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别输入预先建立的图像位置坐标与物理位置坐标之间的映射模型，获取车辆上的指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值。
距离计算单元33，用于根据第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值确定待测车辆的实际移动距离。
车速确定单元34，用于根据待测车辆的实际移动距离，以及所述一帧视频图像和所述另一帧视频图像之间的间隔时间，确定待测车辆的车速。
本实施例的装置，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图4为本申请另一实施例车辆测速装置的结构示意图，参看图4，本实施例的车辆测速装置，在图3所示装置的基础上，还包括：
归一化处理单元35，用于将第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别进行归一化处理，得到归一化处理后的第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值；
其中，所第二获取单元32，具有用于将归一化处理后的第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别输入所述映射模型，获取所述车辆上的指定部位对应的第一物理位置坐标值和第二物理位置坐标值。
可选地，归一化处理单元35，具有用于根据如下公式将第一原始图像位置坐标值和第二原始图像位置坐标值分别进行归一化处理；
u＝x/h-u0
v＝y/h-v0；
式中，x为移动车辆上的指定部位在摄像机所拍摄视频的帧图像中的原始图像位置横坐标值，y为移动车辆上的指定部位在帧图像中的原始图像位置纵坐标值；其中，原始图像位置坐标的坐标原点为摄像机所拍摄视频的帧图像上的指定点，以像素为单位；
u为归一化处理后的图像位置横坐标值，v为归一化处理后的图像位置纵坐标值，以归一化比例为单位，u0为成像面主点横坐标值，v0为成像面主点纵坐标值；
h为摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率。
可选地，所述映射模型为：
式中，u为归一化处理后的图像位置横坐标值，v为归一化处理后的图像位置纵坐标值，以归一化比例为单位；
x为移动车辆上的指定部位在世界坐标系中的x轴方向的坐标值，y为移动车辆上的指定部位在世界坐标系中的y轴方向的坐标值；所述世界坐标系的原点为摄像机的光轴与地平面的交点，y轴为摄像机的光轴与摄像机的高度线所确定的平面与地平面的交线，x轴为处于地平面上且与y轴相垂直的轴，单位为米，其中，摄像机的高度线为摄像机的安装位置与地面之间的垂线；
f为摄像机的焦距，单位为米；h为摄像机所拍摄视频的帧图像的高度分辨率；
可选地，第一获取单元31，具体用于：对摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在一帧视频图像中的位置，在该帧视频图像中的地面上的投影位置进行标定，得到第一标定位置，获取该第一标定位置的坐标值，作为第一原始图像位置坐标值；对摄像机所拍摄的待测车辆上一指定部位在另一帧视频图像中的位置，在该另一帧视频图像中的地面上的投影位置进行标定，得到第二标定位置，获取该第二标定位置的坐标值，作为第二原始图像位置坐标值。
本实施例的装置，可以用于执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图5为本申请实施例一种车辆测速系统的结构示意图，参看图5，所述系统包括：界面模块51，与所述界面模块相连的解码模块52和测速模块53；其中，解码模块52，用于对摄像机所拍摄的待测车辆的视频进行解码；界面模块51，用于显示解码后的视频，并提供人机交互接口；所述测速模块53，用于对所述视频中的车辆的速度进行测定；其中，测速模块53，为前述任一实施例所述的车辆测速装置。
本实施例的系统，可以用于执行图1或图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图6为本申请电子设备一个实施例的结构示意图，可以实现本申请图1-2所示实施例的流程，如图6所示，上述电子设备可以包括：壳体41、处理器42、存储器43、电路板44和电源电路45，其中，电路板44安置在壳体41围成的空间内部，处理器42和存储器43设置在电路板44上；电源电路45，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器43用于存储可执行程序代码；处理器42通过读取存储器43中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行前述任一实施例所述的测速方法。
处理器42对上述步骤的具体执行过程以及处理器42通过运行可执行程序代码来进一步执行的步骤，可以参见本申请图1-2所示实施例的描述，在此不再赘述。
该电子设备以多种形式存在，包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iphone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：pda、mid和umpc设备等，例如ipad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如ipod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(5)其他具有数据交互功能的电子设备。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述实施例提供的任一种测速方法，因此也能实现相应的有益技术效果，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用关联的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令关联的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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