本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于车载视频获取车辆运动状态的方法。
背景技术：
车载录像设备能够实时记录车辆前方的交通状况，为交通事故案件的侦破及取证提供重要线索。与常规的固定设置的视频监控录像相比，车载视频录像最大的特点是车载录像设备常常处于移动状态，这一独特性也导致了在车载视频的解算方法上不同于常规交通监控视频录像的解算方法。现有在司法鉴定领域对事故车辆车速进行计算的方法一般分为路面痕迹和视频图像两种，其中在采集路面痕迹时需耗费较长时间占用行车道，造成一定程度上的道路拥堵，而目前采用的视频图像大部分为交通监控视频，监控设备通常距离涉事车辆有一定距离且视频清晰度不高，相对来讲车载视频具有较好的清晰度，但目前利用视频图像(包括车载视频图像和交通监控录像)进行车速计算的方法均是采用选取参照物的方法，这种方法最大缺点是其计算精度受选取的参照物位置、形状等影响较大，因此如何利用车载视频图像来设计一种操作简便且计算精度高的车辆运动状态的解算方法是当下亟待解决的问题。
技术实现要素：
针对现有技术中鉴定车辆的行驶状态存在的上述问题，现提供一种旨在实现操作简单可方便获取车辆运动状态的基于车载视频获取车辆运动状态的方法。
具体技术方案如下：
一种基于车载视频获取车辆运动状态的方法，应用于分析获取车辆的运动状态的方法，其中，提供一车载录像设备，以实时获取路面的视频图像，包括以下步骤：
步骤s1、连续获取多帧所述视频图像；
步骤s2、于每一帧的所述视频图像中选取相同的四个特征点，所述特征点为所述路面中的参考物对应在所述视频图像中的图像点；
步骤s3、于每一帧的所述视频图像中建立一图像坐标系，以分别获取当前帧的所述视频图像中的四个所述特征点在所述图像坐标系中的相方坐标值；
步骤s4、于所述路面上建立一物方坐标系，以获取所述参考物在所述物方坐标系中的物方坐标值；
步骤s5、依次将每一帧所述视频图像的四个所述相方坐标值，与对应的四个所述物方坐标值进行二维直线线性变换处理，以获取每一帧所述图像的直线线性变换系数；
步骤s6、依次将每一帧所述视频图像对应的所述直线线性变换系数进行外方位直线元素处理，以分别获取每一帧所述视频图像中所述车载录像设备投影在所述物方坐标系上的坐标值；
通过对获取的每一帧所述视频图像中所述车载录像设备投影在所述物方坐标系上坐标值进行变换分析，以获得所述车辆的运行状态。
优选的，所述车载录像设备用以在所述车辆的行驶过程中，获取所述路面的视频画面；
在所述步骤s1中，于所述视频画面中获取一预定时间段的视频，并以帧为单位，将所述预定时间段的视频形成多个连续的所述视频图像的序列。
优选的，每个所述视频图像以位图的方式保存。
优选的，所述获取每一帧的所述视频图像的方法，如下式：
其中，(x，y)为所述图像坐标系中的坐标点，(x，y，z)为所述物方坐标系上的坐标点，z为常数，l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、l9、l10、l11为所述直线线性变换系数。
优选的，根据获取的每一帧所述视频图像的所述直线线性变换系数，获取所述视频图像中所述车载录像设备投影在所述物方坐标系上坐标值的方法，如下式：
其中，(xs，ys，zs)为所述物方坐标系中的坐标；zs为常数；
l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、l9、l10、l11为所述直线线性变换系数。
优选的，提供一视频处理模块，所述视频处理模块用以依次将获取的每一帧所述视频图像中的所述车载录像设备投影在所述物方坐标系上坐标值拟合形成一所述车载录像设备在所述物方坐标系中的运动轨迹。
优选的，所述视频处理模块为matlab工具。
优选的，获取相邻帧所述视频图像之间的时间间隔以及所述车载录像设备投影在所述物方坐标系上的坐标值的变化，可获得所述车辆的加速度变换值。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过车载录像设备获取视频图像，并基于视频图像的特征点与路面参考物之间的转换关系，最终获取车载录像设备即车辆的运动状态，可有效的解决现有车速司法鉴定技术中存在的操作不便和精度不高等问题。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种基于车载视频获取车辆运动状态的方法实施例的流程图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的技术方案中包括一种基于车载视频获取车辆运动状态的方法。
一种基于车载视频获取车辆运动状态的方法的实施例，应用于分析获取车辆的运动状态的方法，其中，提供一车载录像设备，以实时获取路面的视频图像，如图1所示，包括以下步骤：
步骤s1、连续获取多帧视频图像；
步骤s2、于每一帧的视频图像中选取相同的四个特征点，特征点为路面中的参考物对应在视频图像中的图像点；
步骤s3、于每一帧的视频图像中建立一图像坐标系，以分别获取当前帧的视频图像中的四个特征点在图像坐标系中的相方坐标值；
步骤s4、于路面上建立一物方坐标系，以获取参考物在物方坐标系中的物方坐标值；
步骤s5、依次将每一帧视频图像的四个相方坐标值，与对应的四个物方坐标值进行二维直线线性变换处理，以获取每一帧视频图像的直线线性变换系数；
步骤s6、依次将每一帧视频图像对应的直线线性变换系数进行外方位直线元素处理，以分别获取每一帧视频图像中车载录像设备投影在物方坐标系上的坐标值；
通过对获取的每一帧视频图像中车载录像设备投影在物方坐标系上坐标值进行变换分析，以获得车辆的运行状态。
针对现有技术中的，对事故车辆的运动状态进行分析时，通常采用的方法是根据事故现场路面痕迹或交通监控视频录像来计算车辆的运动状态，但是这两种方法分别存在操作不便和精度受限的问题。
本发明中，通过设置在车辆内部的车载录像设备，对车辆前方的路面进行视频录像，并从视频录像中以截取一段视频图像序列，并从每一帧的视频图像中获取四个特征点，需要说明的是四个特征点中任意三个不在一条直线上，其中上述的四个特征点对应到路面上的四个参考物，参考物应当选择清晰固定的，以便于后续对参考物的测量以建立物方坐标系，并获取四个参照物的物方坐标值，在每一帧视频图像上建立图像坐标系，并获取四个特征点的相方坐标值。通过获取的物方坐标系与相方坐标系之间的二维直线线性变化关系，获取每一帧视频图像的直线线性变换系数，对每一帧视频图像的直线性线性变换系数经过外方位直线元素处理，以分别获取每一帧视频图像中车载录像设备投影在物方坐标系上的坐标值，通过该坐标值的变化可处理获得车载录像设备投影的在物方坐标系中的运动状态，然后通过尺寸变换后，最终得出车辆的运动状态。
在一种较优的实施方式中，车载录像设备用以在车辆的行驶过程中，获取路面的视频画面；
在步骤s1中，于视频画面中获取一预定时间段的视频，并以帧为单位，将预定时间段的视频形成多个连续的视频图像的序列。
上述技术方案中，将预定时间段的视频截取成多帧视频图像时，每一帧视频图像均包括一时间戳，通过相邻帧的视频图像可以获取两者之间的时间间隔，在获取视频图像的序列之后通过棋盘格工具生成车载录像设备即摄像头的畸变矫正文件，以对每一帧视频图像进行畸变矫正处理，获得畸变矫正处理后的视频图像。
在一种较优的实施方式中，每个视频图像以位图的方式保存。
在一种较优的实施方式中，获取每一帧的视频图像的方法，如下式：
其中，(x，y)为图像坐标系中的坐标点，(x，y，z)为物方坐标系上的坐标点，z为常数，l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、l9、l10、l11为直线线性变换系数。
上述技术方案中，由于在物方坐标系中选取的四个参考物在同一平面上，因此可以认为z为常数，则上式中的l3z+l4，l7z+l8及l11z+1也均为常数，经过变换后可改写为：
其中(x，y)物方平面坐标系中的坐标点。
在一种较优的实施方式中，根据获取的每一帧视频图像的直线线性变换系数，获取视频图像中车载录像设备投影在物方坐标系上坐标值的方法，如下式：
其中，(xs，ys，zs)为车载录像设备在物方坐标系中的坐标；zs为常数；
l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8、l9、l10、l11为直线线性变换系数。
上述技术方案中，当车辆在平坦路面上行驶时可认为车载录像设备在物方空间的纵坐标zs为某一常数，则l3zs+l4，l7zs+l8及l11zs+1也为常数，即上式可转换为：
对上式进一步简化，可得到下式：
(xs，ys)可认为是车载录像设备在道路路面即物方坐标系上的投影点。
在一种具体的实施方式中，假设在当前第n帧视频图像上获取的特征点为(a，b，c，d)四个点，以上述的任意一点为原点建立图像坐标系，以获得四个特征点的在图像坐标系中的相方坐标值分别如下：
(xa(n),ya(n))、(xb(n),yb(n))、(xc(n),yc(n))、(xd(n),yd(n))；
测量路面上对应四个特征点的参考物，并以其中任意一参考物(不限于当前的参考物)作为原点建立物方坐标系，以分别获取四个参考物在物方坐标系中的物方坐标值，分别如下：
(xa,ya)、(xb,yb)、(xc,yc)、(xd,yd)；
根据得到的相方坐标值以及物方坐标值，通过下式，
则可以获得直线线性变换系数ln＝[l1,l2,l3,l4,l5,l6,l7,l8],并将获得的直线线性变换系数代入下式：
则可以获得，车载录像设备在路面上即物方坐标系上的投影位置的坐标，xs(n),ys(n))；
继续通过上述的方法可获得第n+1帧、n+2帧、n+3帧以及更多帧的视频图像相对于物方坐标系，录像设备在物方坐标系上的投影位置的坐标值，最终通过个投影位置坐标在物方坐标系中的变化可得出车载录像设备即车辆的运动状态，其中运动状态包括车辆的行驶速度、加速度及行驶轨迹等。
在一种较优的实施方式中，提供一视频处理模块，视频处理模块用以依次将获取的每一帧视频图像中的车载录像设备投影在物方坐标系上坐标值拟合形成一车载录像设备在物方坐标系中的运动轨迹。
在一种较优的实施方式中，视频处理模块为matlab工具。
在一种较优的实施方式中，获取相邻帧视频图像之间的时间间隔以及车载录像设备投影在物方坐标系上的坐标值的变化，可获得车辆的加速度变换值。
上述技术方案中，可在预定时间段内将获取的每一帧视频图像车载录像设备投影在物方坐标系上的坐标值，将这些坐标值在路面坐标系中以平滑曲线拟合即可得到车载录像设备在路面投影的运动轨迹，这也间接反映了车辆在路面上的运动轨迹，依据此轨迹亦可求车辆的速度和加速度等参数，以全面分析车辆在此段时间内的运动状态。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。