UAV序列图像在交通事故场景重建中的应用研究
本文关键词:UAV序列图像在交通事故场景重建中的应用研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:道路交通事故现场包含人、车、路、环境等要素,完善的现场证据采集是交通事故责任认定、成因分析及人体损伤机制研究的先决条件。道路交通事故现场证据采集的重要方式是拍摄图像。相比较离散的近景摄影,无人机航拍可快速采集道路交通事故现场的俯视序列图像,为道路交通事故现场重建提供重要的原始数据。无人机航拍用于实际的交通事故现场证据采集中,往往难以在场景广度与细节精度上获得平衡。为了解决这个问题,本文利用图像拼接技术将低空航拍序列图像拼接为道路场景的全景图,并对拼接过程中的关键步骤进行研究,包括相机标定、图像特征提取、图像配准、图像融合等。实验结果表明低空航拍图像拼接获取的全景图保留了原始图像在细节上的分辨率,测量相对误差范围为-2.5%到2.5%,这些对于获取事故现场概况有重要意义。通过图像拼接获取道路场景的全景图为二维图像,缺乏高程信息,而高程信息在某些事故中极为重要。因此,本文利用规范化的航拍序列图像进行现场三维场景的重建,获得道路交通事故现场的三维模型。实验结果表明通过航拍序列图像获取的事故场景三维模型的测量相对误差可控制在-1%~1%。同时利用航拍序列图像弥补近景摄影图像在对事故变形车辆三维重建中的不足,解决三维重建中强反光车身、透明车窗玻璃重建模型破损的问题。实验结果表明基于UAV序列图像的事故场景全景图拼接和三维重建,为道路交通事故现场数据的快速采集提供了解决方案,为交通事故的后续处理提供了更直观全面的数据支撑。
【关键词】:道路交通事故 图像拼接 无人机 航拍图像 三维重建
【学位授予单位】:重庆理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U491.31;TP391.41
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 1 绪论10-16
- 1.1 课题背景10-11
- 1.2 国内外研究现状11-12
- 1.3 课题来源12
- 1.4 课题研究目的及意义12-13
- 1.5 论文主要工作及结构安排13-16
- 2 基于UAV序列图像的图像拼接技术研究16-24
- 2.1 无人机航拍图像的特点16
- 2.2 现有图像拼接的实现16-19
- 2.2.1 图像预处理17
- 2.2.2 图像融合17
- 2.2.3 图像配准17-19
- 2.3 无人机航拍图像拼接技术的实现19-22
- 2.3.1 SIFT算法在无人机图像拼接中的应用20-21
- 2.3.2 Harris算法21-22
- 2.4 无人机航拍道路交通事故现场图像拼接22-23
- 2.5 本章小结23-24
- 3 基于UAV序列图像的道路交通事故现场二维场景重建24-40
- 3.1 道路交通事故现场拍摄平台24-25
- 3.2 道路交通事故现场的无人机航拍方案设计25-28
- 3.2.1 最佳拍照高度范围确定25-27
- 3.2.2 航向航拍规则27-28
- 3.2.3 无人机航摄视频图像采集28
- 3.3 无人机相机标定28-30
- 3.4 图像拼接30-35
- 3.4.1 图像拼接实现的技术路线31
- 3.4.2 图像预处理、特征提取配对31-32
- 3.4.3 图像配准32-33
- 3.4.4 图像融合33-34
- 3.4.5 道路现场大场景全景图拼接34-35
- 3.5 拼接图像测量35-38
- 3.6 本章小结38-40
- 4 道路交通事故中三维重建的方法探究40-46
- 4.1 数字摄影测量三维重建原理40-41
- 4.2 低空及近景摄影测量41-42
- 4.2.1 地面近景摄影测量原理41-42
- 4.2.2 地面近景摄影测量数据处理42
- 4.3 倾斜航空摄影测量42-44
- 4.3.1 倾斜摄影测量的关键技术43-44
- 4.3.2 倾斜摄影数据处理软件44
- 4.4 本章小结44-46
- 5 基于UAV序列图像的道路交通事故现场的三维重建实现46-60
- 5.1 道路交通事故现场小型无人机航拍规则46-48
- 5.1.1 航向及旁向航拍规则46
- 5.1.2 倾斜影像拍摄46-47
- 5.1.3 拍摄规则案例演示47-48
- 5.2 道路交通事故现场场景重建案例48-52
- 5.2.1 案例事故现场重建流程48-50
- 5.2.2 事故案例现场三维重建的时间消耗分析50
- 5.2.3 事故案例现场三维重建模型的精度分析50-52
- 5.3 辅助道路交通事故变形车辆的三维重建52-55
- 5.3.1 事故变形车辆地面拍摄规则52
- 5.3.2 事故变形车辆数字表面模型重建52-53
- 5.3.3 事故变形车辆驾驶室三维重建53-55
- 5.4 事故变形车辆重建中的问题及解决方案55-57
- 5.4.1 强反光车体模型重建研究55-56
- 5.4.2 车窗重建模型破洞现象56
- 5.4.3 事故变形车辆重建模型测量绝对值定标56-57
- 5.5 本章小结57-60
- 6 全文工作总结及展望60-62
- 6.1 全文工作总结60-61
- 6.2 创新性61
- 6.3 展望61-62
- 致谢62-64
- 参考文献64-67
- 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果67
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