基于车辆变形三维点云数据的碰撞事故再现

发布时间：2017-04-09 06:07

  本文关键词：基于车辆变形三维点云数据的碰撞事故再现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着车辆保有量的不断攀升,交通事故发生次数急剧增加,而交通事故再现是交通事故处理的重要手段。车辆变形是事故现场最易保存的信息,目前该信息在交通事故处理中越来越受到重视,但车辆变形轮廓较为复杂,常规手段较难准确提取。为充分利用该信息,采用三维激光扫描技术得到车辆变形,并在此基础上求得变形能用于再现车辆碰撞事故。主要研究内容如下:1.将三维激光扫描技术引入到事故处理中,在分布合理的扫描站点位置上不遗漏地获取事故现场的三维点云数据;将各站点数据进行拼接、去噪、精简处理,得到高质量的点云数据,再通过两点的欧式距离得到车辆基本参数及车辆方位等信息。2.事故车辆的变形较为复杂,从已获取的事故车辆点云数据中直接提取变形信息较为困难,为此采集变形车与原型车的点云数据,将两者相同的未变形部位的点云通过改进ICP算法进行配准,比较变形区域,得到变形车轮廓与原型车轮廓,之后根据测量准则获取车辆变形。通过实际案例表明,改进ICP算法解决了传统ICP算法配准速度慢且易发生局部收敛的缺点,而且所给方法比手工测量方法更加客观,准确。3.车辆碰撞阶段会发生回弹现象,可用法向恢复系数与切向恢复系数来描述,但法向与切向恢复系数的取值较为困难,为此从车辆变形的角度出发,通过能量守恒定理给出变形能与恢复系数之间的关系,再结合动量定理、动量矩定理及弹性恢复系数的相关理论,对车辆碰撞事故进行再现;事故再现的过程中需要碰撞后车辆运动参数,因此将碰撞后车辆简化为二轮车,建立碰撞后动力学模型,得到相关参数与运动轨迹;根据上述原理,用MATLAB GUI开发交通事故再现软件,并应用于2起实际事故,得到了碰撞后两车的运动轨迹及碰撞前两车的速度,通过与PC-Crash再现结果比较,表明本文所给方法较好的解决了恢复系数选取困难的问题并且能够准确的再现车辆碰撞事故。
【关键词】：三维激光扫描 ICP算法 车辆变形 事故再现
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.31
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题的研究背景与意义11
• 1.2 事故现场数据信息采集方法的现状及趋势11-13
• 1.3 事故再现方法的国内外现状13-15
• 1.3.1 国外现状13-14
• 1.3.2 国内现状14
• 1.3.3 国内外现状的评述14-15
• 1.4 论文的研究内容15-16
• 第二章 用三维激光扫描技术提取事故现场信息16-27
• 2.1 三维激光扫描仪16-19
• 2.1.1 三维激光扫描仪的分类16-17
• 2.1.2 Riegl VZ400型激光扫描仪17-19
• 2.2 用三维激光扫描技术获取事故现场点云信息19-22
• 2.2.1 事故现场点云信息的获取20-21
• 2.2.2 有扫描盲区的事故车辆点云信息的获取21
• 2.2.3 多站点拼接21-22
• 2.3 点云数据的后处理22-24
• 2.3.1 点云的去噪22-24
• 2.3.2 点云的精简24
• 2.4 现场信息的提取24-26
• 2.5 本章小节26-27
• 第三章 从已获取的事故车辆点云数据中提取车辆变形27-43
• 3.1 传统ICP算法27-31
• 3.1.1 变换参数R，T求解28-29
• 3.1.2 迭代计算29-30
• 3.1.3 传统ICP算法存在的问题及改进策略30-31
• 3.2 改进ICP算法31-35
• 3.2.1 PCA算法完成粗配准31-32
• 3.2.2 k-d树建立拓扑关系并完成最近点搜索32-34
• 3.2.3 初始对应点权重设置34
• 3.2.4 改进的ICP算法流程34-35
• 3.3 改进ICP算法与传统ICP算法比较分析35-36
• 3.4 用改进ICP算法获取车辆变形36-42
• 3.4.1 车辆变形的测量准则36-37
• 3.4.2 车辆变形测量准则的三维拓展37-38
• 3.4.3 用改进ICP算法获取车辆变形实例38-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 车辆变形用于再现车辆碰撞事故43-60
• 4.1 用车辆残余变形求车辆变形能43-47
• 4.1.1 碰撞刚度的计算45-46
• 4.1.2 线弹性常刚度模型的验证46-47
• 4.2 车辆变形能用于平面碰撞47-55
• 4.2.1 平面碰撞模型假设47
• 4.2.2 碰撞动力学模型47-52
• 4.2.3 碰撞后动力学模型52-55
• 4.3 车辆相关参数的确定55-57
• 4.3.1 质心位置的确定56
• 4.3.2 碰撞位置的确定56
• 4.3.3 转动惯量的确定56-57
• 4.4 用MATLAB GUI开发交通事故再现人机交互平台57-58
• 4.5 本章总结58-60
• 第五章 实际案例分析60-68
• 5.1 案例分析一60-64
• 5.1.1 车辆变形能的计算61
• 5.1.2 事故再现61-63
• 5.1.3 与PC-Crash计算结果比较63-64
• 5.2 案例分析二64-67
• 5.2.1 车辆变形能的计算65
• 5.2.2 事故再现65-66
• 5.2.3 与PC-Crash计算结果比较66-67
• 5.3 结论67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 不足与展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文74-75
• 附录A75-77

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