【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及道路工程，具体是一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法及系统。
技术介绍
1、目前在交通标牌等道路资产位置信息精确采集上，尚未有成熟的自动化技术来解决，现阶段主要有以下几种方法：一是人工手持gps设备，在交通标牌的位置进行打点记录，比较耗费人力和时间；二是使用在巡查车辆上使用激光雷达设备，直接获取标牌设施的点云数据，再利用点云数据中标牌与车辆的相对位置，计算出标牌设施的准确位置，这种方法虽然准确，但是成本较高，激光雷达在农村公路等颠簸的路段容易损耗，导致成本进一步提升；三是巡查车辆上安装摄像头和高精度gps设备，采用车辆gps信息，再加人眼估算车辆和交通标牌的距离进行获取交通标牌的gps信息，这种方式相较于人工打点记录，效率有所提高，但存在一定误差，因为人眼估算距离偏差较大，效率不高，一致性较差。有部分厂商提出，相机视角不变的情况下，利用小孔成像原理可以估算出较为准确的图像坐标与世界坐标的转换关系，进而估算出标牌在世界坐标下的位置，但车辆在行驶过程中，容易出现相机抖动，导致相机视角变化，导致位置估算偏差较大。针对以上问题，本专利技术提出一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法及系统。
技术实现思路
1、针对以上问题，本研究专利技术的一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法及系统，能实时检测采集图像中的交通标牌等道路设施的接地点，再结合车辆gps和动态逆透视变换矩阵，进而可以自动计算出每个交通标牌的准确gps信息。
2、为实现上述目的，本专利技
3、一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法，所述方法包括以下步骤：
4、采集图像中的交通标牌，对采集图像进行逆透视计算得到逆透视变换矩阵；
5、关键点检测算法对交通标牌接地点进行检测；
6、车辆抖动时，需要对俯仰角进行动态计算，从而动态调整逆透视变换矩阵得到动态逆透视变换矩阵；
7、根据所述交通标牌接地点和动态逆透视变换矩阵计算得到交通标牌离车辆的真实距离，根据所述交通标牌离车辆的真实距离和车辆自身gps，计算得到交通标牌准确的gps信息。
8、作为本专利技术进一步的技术方案，所述采集图像中的交通标牌，对采集图像进行逆透视计算得到逆透视变换矩阵的步骤包括：
9、相机标定：在开始的设备安装过程中，对相机进行内参标定，计算相机的内参矩阵k，记录相机设备的安装高度，在安装好后，进行棋盘格放置：将棋盘格放置在摄像头前方的道路上；
10、逆透视变换矩阵计算：使用pnp算法，建立世界坐标系中棋盘格上n个特征点[xw，yw，zw]与图像成像中的n个对应图像点[u，v]的投影关系，获得相机的旋转矩阵r，平移向量t，以及当前对应的俯仰角α；利用对应点计算出当前相机采集的图片和道路表面的单应性矩阵h，从而构建出道路表面坐标点和采集图像上对应坐标点的转换关系，此矩阵h也称为逆透视变换矩阵。
11、作为本专利技术进一步的技术方案，所述车辆抖动时，需要对俯仰角进行动态计算，从而动态调整逆透视变换矩阵得到动态逆透视变换矩阵的步骤包括：
12、灭点计算：使用深度神经网络，预测当前图像的灭点位置(ui，vi)，并建立缓存，取当前图片前n个灭点位置，联合计算平均灭点作为当前的灭点位置；
13、俯仰角计算：使用经验公式vbenc-vave＝β(αbenc-αave)，计算得到此时相机的平均俯仰角αave，其中，β是灭点纵向高度位置变化与相机俯仰角变化比例系数；通过大量的对比实验得知，同一相机和同一高度的情况下，灭点纵向高度位置变化与相机俯仰角变化成正相关性；
14、动态逆透视矩阵计算：计算平均俯仰角αave与安装相机标定得到的俯仰角α的差值，从而计算得到相机当前的旋转矩阵，结合相机的内参矩阵和平移向量，即可计算出相机此时的动态逆透视变换矩阵。
15、作为本专利技术进一步的技术方案，所述根据所述交通标牌接地点和动态逆透视变换矩阵计算得到交通标牌离车辆的真实距离，根据所述交通标牌离车辆的真实距离和车辆自身gps，计算得到交通标牌准确的gps信息的步骤包括：
16、标牌和车辆距离计算：根据预测的交通标牌接地点[u,v]和动态逆透视变换矩阵，导入公式[xw,yw,zw]＝h[u,v]，即可计算出交通标牌离车辆的真实距离；
17、计算标牌gps：根据交通标牌离车辆的真实距离，结合车辆自身gps，计算得到交通标牌准确的gps信息。
18、本专利技术实施例的另一目的在于提供一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算系统，所述系统包括：
19、初始逆透视矩阵计算模块，用于采集图像中的交通标牌，对采集图像进行逆透视计算得到逆透视变换矩阵；
20、标牌接地点预测模块，用于关键点检测算法对交通标牌接地点进行检测；
21、动态逆透视变换矩阵计算模块，用于车辆抖动时，需要对俯仰角进行动态计算，从而动态调整逆透视变换矩阵得到动态逆透视变换矩阵；
22、位置计算模块，用于根据所述交通标牌接地点和动态逆透视变换矩阵计算得到交通标牌离车辆的真实距离，根据所述交通标牌离车辆的真实距离和车辆自身gps，计算得到交通标牌准确的gps信息。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、1.本专利技术具备优秀的泛化性和鲁棒性，能有效克服图像存在噪声，路面不平带来的视频图像抖动带来的负面影响。
25、2.具有更优秀的精度，首创提出采用关键点检测和目标检测融合的方法检测交通标牌等设施的接地点，从而计算得出交通标牌等道路设施的准确gps信息。具有很高的专利技术思路和实用价值。
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1.一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法，其特征在于，所述采集图像中的交通标牌，对采集图像进行逆透视计算得到逆透视变换矩阵的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法，其特征在于，所述车辆抖动时，需要对俯仰角进行动态计算，从而动态调整逆透视变换矩阵得到动态逆透视变换矩阵的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法，其特征在于，所述根据所述交通标牌接地点和动态逆透视变换矩阵计算得到交通标牌离车辆的真实距离，根据所述交通标牌离车辆的真实距离和车辆自身GPS，计算得到交通标牌准确的GPS信息的步骤包括：
5.一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算系统，其特征在于，所述系统包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法，其特征在于，所述采集图像中的交通标牌，对采集图像进行逆透视计算得到逆透视变换矩阵的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于图像关键点检测的交通标牌位置计算方法，其特征在于，所述车辆抖动时，需要对俯仰角进行动态计算，从而动态调整...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓明，周审章，严京旗，黄前华，
申请(专利权)人：上海同陆云交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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