一种基于无人飞行器和wifi的交通事故现场勘查系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查系统及方法，所述系统用于实现交通事故现场勘查，所述系统包括现场标定子系统、现场图像获取子系统、数据处理子系统、实时通信子系统和绘图子系统；所述方法采用带有WIFI定位功能的一套标定物，解决了标定物位置提取、计算和摆放问题，并提高了二维方法的精度；采用带有WIFI接收功能和打印功能的打印机，简化了打印连接，提高了实用性；解决了使用GPS定位事故现场信息的局限性。本发明大大提高了事故现场勘查的效率、准确度，减少了人员消耗和事故造成的间接损失，有效避免了二次交通事故的发生。
【专利说明】—种基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查系统及方法
[0001]【技术领域】:
本发明属于交通事故勘查领域，具体涉及一种基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查系统及方法。
[0002]【背景技术】:
随着交通事故量的增加和人们法律意识的增强，对准确认定道路交通事故责任提出了更高的要求。我国传统的交通事故现场勘查方法，采用卷尺测量距离，然后手工绘制交通事故现场草图及现场比例图。这种方法需要占用事故路段、中断交通，容易造成二次事故，而且存在费时长、现场信息损失多、勘测精度低、现场量测的数据和绘制的草图因操作者的技术熟练程度存在差异以及恢复交通后无法对现场二次勘测等缺陷，给事故责任判断造成很大麻烦。而在事故现场拍摄的照片中包含有大量信息，如车辆停止位置、刹车痕迹、油迹、碎片散落位置等。因此，国内外对利用摄影照片测量事故现场数据进行了大量的研究，以便快速、精确的获得交通事故现场重要信息。
[0003]摄影测量方法用于交通事故现场勘查，是利用近景摄影测量原理，采取在事故现场放置标定物或者直接使用现场标志(如车道分割线)作为标定物的方式建立物方空间坐标和图像空间坐标的变换关系，一般分为三维方法和二维方法。三维方法主要采用双目照片立体摄影测量方法，使用两张照片恢复事故现场。虽然这种方法能够全面、完整、准确地记录下交通事故信息，而且可以提高现场勘测效率，但是交通事故现场的情况比较复杂，图像匹配、相机自标定和三维结构计算是三大难题，标定物的大小、位置对待测点的测量精度影响很大，缺乏实用性。二维方法假定图像上的点都位于空间中的同一平面上，使用单张照片采用“四点算法”重建事故现场。该方法具有简单、快捷和信息易于保存等特点，但是其勘测精度受摄影角度和摄影位置的影响较大，理想的拍摄角度应垂直于地面，给摄影人员带来一定的风险，这在采用普通相机人工拍摄的方法中无法达到。
[0004]近年来，随着无人飞行器技术的发展，四旋翼无人飞行器(Quadrotor)价格不断降低、技术不断进步。它的结构简单紧凑，行动灵活，具有良好的操控性能，可以在小范围实现起飞、悬停和降落，其上可以携带高精度摄像头近乎垂直的拍摄现场，并采用无线传输技术将采集图像传输至接收设备。另外，摄像头的精度可以满足《道路交通事故现场勘验照相》(GA50-2005)中“使用数码照相机、摄像机，照相机成像分辨率不低于2272X 1704像素(400万像素)，摄像机应该在100万以上像素”的规定，保证拍摄画面的质量。
[0005]现有技术的缺点:
1、现有勘查方法自动化程度低，勘查占道时间长，易造成交通拥堵和二次事故；
2、现有勘查方法精度低，易受人为因素影响，不利于勘查结果存档和验证；
3、现有勘查设备的便携性和实用性不强；
4、摄影测量方法中标定物的空间位置坐标提取步骤繁琐，精度低；
5、摄影测量方法中相机的拍摄位置和拍摄角度对处理结果的影响较大，而且由于拍摄高度不足，车辆或者周围障碍物可能会遮挡拍摄视线，丢失部分交通事故现场信息。[0006]
【发明内容】
:
针对上述缺点，提出基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查系统及方法，能够大大提高事故现场勘查的效率、准确度，减少人员消耗和事故造成的间接损失，有效地避免二次交通事故的发生。
[0007]本发明提供一种基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查系统，所述系统用于实现交通事故现场勘查，所述系统包括现场标定子系统、现场图像获取子系统、数据处理子系统、实时通信子系统和绘图子系统。
[0008]本发明还提供一种基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查方法，包括如下步骤:
111设置实时通信子系统的WIFI无线连接，测试无人飞行器前端广角摄像头和底部高清摄像头的拍摄效果，平板电脑中各程序模块的运行状态；
[2]根据交通事故现场情况，在事故勘查区域四周摆放标定物，使标定物之间构成的区域能够覆盖待勘查区域，且标定物与待勘查区域位于同一平面上，标定物上方无遮挡以便于无人飞行器拍摄。标定物的位置或其之间的距离信息由WIFI定位模块自动生成；
[3]使用数据处理子系统的标定物数据采集存储模块采集每个标定物传输的位置或其之间的距离信息，并以文件形式存储；
141使用数据处理子系统的飞行控制模块控制无人飞行器飞行到事故现场上方，通过底部高清摄像头的实施回传图像观察事故现场区域，使图像中包含现场勘查区域和标定物；ΙΠΙ使用数据处理子系统的事故现场图像采集模块控制摄像头的切换和拍摄状态的变换，拍摄包含现场和标定物信息的事故现场照片，并保存；
旧]使用数据处理子系统的飞行控制模块控制无人飞行器返回，在回收区域着陆，并且回收标定物，恢复交通；
ΙΠ使用数据处理子系统的图像校正模块提取标定物的图像坐标值，导入标定物的位置或其之间的距离信息，校正图像，生成校正的现场俯视图；
[8]使用数据处理子系统的图像量测模块以校正的现场俯视图为基础，测量现场待测点之间的距离，刹车痕迹曲线的距离和散落物位置、面积等信息；
I U使用绘图子系统的事故现场图绘制模块以校正的现场俯视图为引导，利用图像量测模块获得的信息绘制事故现场比例图，并标注相关信息；
[丨0]使用绘图子系统的打印输出模块打印事故现场比例图，要求当事人确认签字；
[I I]使用数据处理子系统的数据存储模块将拍摄的事故现场照片、标定物的位置或其之间的距离信息、校正的事故现场俯视图和绘制的事故现场比例图保存在同一个文件夹中，存档以备日后复核。
[0009]进一步地，高清摄像头满足《道路交通事故现场勘验照相》(GA50-2005)中对成像分辨率的要求；
进一步地，绘制的事故现场比例图符合《道路交通事故现场图绘制》(GA49-2009)的要
求；
进一步地，现场标定子系统、现场图像获取子系统、数据处理子系统和绘图子系统均与实时通信子系统通过WIFI无线传输方式相连；
进一步地，数据处理子系统、实时通信子系统和绘图子系统运行在平板电脑中，运行于安卓(Android)系统平台上。
[0010]本发明结合无人飞行器和WIFI技术对上述交通事故现场勘查方法进行改进，采用平板电脑取代计算机，作为信息处理终端，提高便携性和使用的方便性；采用WIFI接收和发送所有数据，可随时随地建立可靠连接，自动化程度提高；采用携带高清摄像头的四旋翼无人飞行器拍摄事故现场图像，摄像头的拍摄角度近乎垂直，解决了相机拍摄位置和拍摄角度对校正精度的影响；实现从空中拍摄事故现场，现场地面信息不受遮挡，获取全面；采用带有WIFI定位功能的一套标定物，解决了标定物位置提取、计算和摆放问题，使标定物可以布置在事故现场周围，提高二维方法的精度；采用带有WIFI接收功能和打印功能的打印机，简化了打印连接，提高了实用性；解决了使用GPS定位事故现场信息的局限性，在非空旷区域，GPS信号受现场障碍物的影响较大，有时接收不到信号，无法定位的问题，大大提高了事故现场勘查的效率、准确度，减少了人员消耗和事故造成的间接损失，有效避免了二次交通事故的发生。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明系统的结构框图；
图2为本发明方法的流程示意图；
图3为本发明的平面标定物的示意图。
[0012]【具体实施方式】:
下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明:
参见图1，为本发明基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查系统的结构框图，其中所述系统包括现场标定子系统、现场图像获取子系统、数据处理子系统、实时通信子系统和绘图子系统；其中，现场标定子系统包括一套4个标定物，其中，标定物是在事故现场放置的、具有特殊形状、在拍摄的现场图像中易于识别的参照物。每个标定物为边长20CM的正方形白色平板，中间为半径IOCM的黑色圆形反光材料，提高标定物的可视效果(参见附图3);每个标定物上具有WIFI定位模块和自身位置WIFI发送模块，自身位置WIFI发送模块与WIFI定位模块相连；现场图像获取子系统包括四旋翼无人飞行器、高度传感器、高清摄像头和WIFI收发控制模块，高度传感器、高清摄像头和WIFI收发控制模块位于四旋翼无人飞行器上，高清摄像头包括前部和底部高清广角摄像头，高度传感器、高清摄像头和四旋翼无人飞行器均与WIFI收发控制模块连接；数据处理子系统包括WIFI收发控制模块、无人飞行器控制模块、事故现场图像采集模块、标定物数据采集存储模块、图像校正模块、图像测量模块和数据存储模块；所述实时通信子系统由WIFI收发控制模块构成，用于连接现场标定子系统、现场图像获取子系统、数据处理子系统和绘图子系统；绘图子系统包括事故现场图绘制模块、打印输出模块和WIFI打印机。
[0013]参见图2，为本发明基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查方法的流程图，所述方法包括以下步骤:
I)、事故勘查人员在到达现场的路上，打开四旋翼无人飞行器、标定物、打印机和平板电脑的电源，并设置它们之间的WIFI无线连接，测试无人飞行器前端广角摄像头和底部高清摄像头的拍摄效果，平板电脑中各程序模块的运行状态； 2)、到达现场后，询问事故当事人了解事故情况，在事故勘查区域四周摆放标定物，标定物之间构成的区域能够覆盖待勘查区域，且标定物与待勘查区域位于同一平面上，标定物上方无遮挡以便于无人飞行器拍摄；标定物的位置或其之间的距离信息将自动生成；
3)、使用平板电脑的飞行控制模块控制无人飞行器飞行到事故现场上方，通过底部高清摄像头的实施回传图像观察事故现场区域，使图像中包含现场勘查区域和标定物；
4)、使用平板电脑的事故现场图像采集模块控制摄像头的切换和拍摄状态的变换，拍摄事故现场照片，此照片要包含现场和标定物信息，保存在平板电脑中；
5)、使用标定物数据采集存储模块通过WIFI采集每个标定物传输的位置或其之间的距离信息，并以文件形式存储；
6)、使用平板电脑的飞行控制模块控制无人飞行器返回，在回收区域着陆，并且回收标定物，恢复交通；
7)、使用图像校正模块提取标定物的图像坐标值，导入标定物的位置或其之间的距离信息，运用四点方法校正图像，生成校正的现场俯视图；
8)、使用图像量测模块以校正的现场俯视图为基础，测量现场待测点之间的距离，刹车痕迹曲线的距离和散落物位置、面积等信息；
9)、使用事故现场图绘制模块以校正的现场俯视图为引导，利用量测模块获得的信息绘制事故现场比例图，并标注相关信息；
10)、使用打印输出模块通过WIFI无线连接打印事故现场比例图，要求当事人确认签
字；
11)、使用数据存储模块将拍摄的事故现场照片、标定物位置或其之间的距离信息、校正的事故现场俯视图和绘制的事故现场比例图保存在同一个文件夹中，存档以备日后复核；
12)、撤离现场。
[0014]本发明中的无人飞行器不限于使用四旋翼无人飞行器，只要具有无线连接，空中拍摄，远程控制功能即可。
[0015]本发明的有益效果是:
1)系统采用平板电脑取代计算机，作为信息处理终端，提高便携性、使用的方便性；
2)采用WIFI接收和发送所有数据，可随时随地建立可靠连接，自动化程度提高；
3)采用携带高清摄像头的四旋翼无人飞行器拍摄事故现场图像，摄像头的拍摄角度近乎垂直，解决了相机拍摄位置和拍摄角度对校正精度的影响；
4)空中拍摄事故现场，现场地面信息不受遮挡，获取全面；
5)采用带有WIFI定位功能的一套标定物，解决了标定物位置提取、计算和摆放问题，使标定物可以布置在事故现场周围，提高二维方法的精度；
6)采用带有WIFI接收功能和打印功能的打印机，简化了打印连接，提高了实用性；
7)解决了使用GPS定位事故现场信息的局限性，在非空旷区域，GPS信号受现场障碍物的影响较大，有时接收不到信号，无法定位。
[0016]本发明应当理解的是对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查系统，所述系统用于实现交通事故现场勘查，其特征在于，所述系统包括现场标定子系统、现场图像获取子系统、数据处理子系统、实时通信子系统和绘图子系统。
2.根据权利要求1所述的勘查系统，其特征在于，所述标定子系统包括一套4个标定物，每个标定物上具有WIFI定位模块和自身位置WIFI发送模块。
3.根据权利要求2所述的勘查系统，其特征在于，所述每个标定物为边长20CM的正方形白色平板，中间为半径IOCM的黑色圆形反光材料，所述WIFI定位模块和自身位置WIFI发送模块位于黑色圆形反光材料和正方形白色平板之间。
4.根据权利要求1所述的勘查系统，其特征在于，所述现场图像获取子系统包括无人飞行器、高度传感器、高清摄像头和WIFI收发控制模块，所述高度传感器、高清摄像头和WIFI收发控制模块位于四旋翼无人飞行器上，所述高度传感器、高清摄像头和无人飞行器均与WIFI收发控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的勘查系统，其特征在于，所述数据处理子系统包括无人飞行器控制模块、事故 现场图像采集模块、标定物数据采集存储模块、图像校正模块、图像测量模块和数据存储模块。
6.根据权利要求1所述的勘查系统，其特征在于，所述实时通信子系统由WIFI收发控制模块构成，用于连接现场标定子系统、现场图像获取子系统、数据处理子系统和绘图子系统。
7.根据权利要求1所述的勘查系统，其特征在于，所述绘图子系统包括事故现场图绘制模块、打印输出模块和WIFI打印机。
8.根据权利要求1所述的勘查系统，其特征在于，所述无人飞行器为四旋翼无人飞行器。
9.一种基于无人飞行器和WIFI的交通事故现场勘查方法，采用权利要求1-8之一的所述勘查系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 1)、事故勘查人员在到达现场的路上，打开无人飞行器、标定物、打印机和平板电脑的电源，并设置它们之间的WIFI无线连接，测试无人飞行器前端广角摄像头和底部高清摄像头的拍摄效果，平板电脑中各程序模块的运行状态； 2)、到达现场后，询问事故当事人了解事故情况，在事故勘查区域四周摆放标定物，标定物的位置或其之间的距离信息将自动生成； 3)、使用平板电脑的飞行控制模块控制无人飞行器飞行到事故现场上方，通过底部高清摄像头的实施回传图像观察事故现场区域，使图像中包含现场勘查区域和标定物； 4)、使用平板电脑的事故现场图像采集模块控制摄像头的切换和拍摄状态的变换，拍摄事故现场照片，此照片要包含现场和标定物信息，保存在平板电脑中； 5)、使用标定物数据采集存储模块通过WIFI采集每个标定物传输的位置或其之间的距离信息，并以文件形式存储； 6)、使用平板电脑的飞行控制模块控制无人飞行器返回，在回收区域着陆，并且回收标定物，恢复交通； 7)、使用图像校正模块提取标定物的图像坐标值，导入标定物的位置或其之间的距离信息，运用四点方法校正图像，生成校正的现场俯视图；8)、使用图像量测模块以校正的现场俯视图为基础，测量现场待测点之间的距离，刹车痕迹曲线的距离和散落物位置、面积等信息； 9)、使用事故现场图绘制模块以校正的现场俯视图为引导，利用量测模块获得的信息绘制事故现场比例图，并标注相关信息； 10)、使用打印输出模块通过WIFI无线连接打印事故现场比例图； 11)、使用数据存储模 块将拍摄的事故现场照片、标定物位置或其之间的距离信息、校正的事故现场俯视图和绘制的事故现场比例图保存在同一个文件夹中。
10.根据权利要求9所述的勘查方法，其特征在于，所述勘查方法使标定物之间构成的区域能够覆盖待勘查区域，且标定物与待勘查区域位于同一平面上，标定物上方无遮挡以便于无人飞行器拍摄。
【文档编号】G01C11/00GK103954270SQ201410184494
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】陈强, 许洪国, 李敬福, 刘国军 申请人:陈强