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道路监控系统中非同步相机时间校正方法

梁华刚 程加乐 孙小喃 茹锋

梁华刚, 程加乐, 孙小喃, 茹锋. 道路监控系统中非同步相机时间校正方法[J]. 交通运输工程学报, 2015, 15(4): 118-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.04.015
引用本文: 梁华刚, 程加乐, 孙小喃, 茹锋. 道路监控系统中非同步相机时间校正方法[J]. 交通运输工程学报, 2015, 15(4): 118-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.04.015
LIANG Hua-gang, CHENG Jia-le, SUN Xiao-nan, RU Feng. Time correction method of asynchronous cameras in road monitoring system[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2015, 15(4): 118-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.04.015
Citation: LIANG Hua-gang, CHENG Jia-le, SUN Xiao-nan, RU Feng. Time correction method of asynchronous cameras in road monitoring system[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2015, 15(4): 118-126. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.04.015

道路监控系统中非同步相机时间校正方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2015.04.015
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61203374

陕西省科学技术研究发展计划项目 2014KW01-05

详细信息
    作者简介:

    梁华刚(1980-), 男, 陕西西安人, 长安大学讲师, 工学博士, 从事图像处理与机器视觉研究

  • 中图分类号: U491

Time correction method of asynchronous cameras in road monitoring system

More Information
    Author Bio:

    LIANG Hua-gang(1980-), male, lecturer, PhD, +86-29-82334640, hgliang@chd.edu.cn

  • 摘要: 为了提高交通事件还原的准确性, 提出一种基于双目极几何关系的高精度交通现场三维重建时间校正方法。分析了多个非同步相机帧序列, 建立了非同步相机时间校正模型。为了校正多部非同步相机的时间误差, 采用极几何约束和点到极线距离最小约束准则, 进行对应帧时间同步匹配。由2部非同步相机组成拍摄系统, 进行对应帧时间匹配误差分析, 估算视频序列起始帧时间误差, 实现高精度动态场景复原。通过闪烁LED灯的移动模拟高速移动的车辆, 估计时间误差范围。为了进一步验证方法在实际道路环境中的有效性, 利用4部相机拍摄自由落体的皮球视频序列, 分别使用相似度判别的时间校正方法和本文方法进行对比试验。试验结果表明: 当相机的曝光时间为1/30s, 高速移动的发光源闪烁周期为6.59ms时, 视频序列的起始帧时间误差范围为0~6.59ms, 在这个误差范围内的对应帧数达到88.1%以上; 与相似度判别的时间校正方法相比, 本文方法效果较好; 与几种传统时间校正方法相比, 本文方法显著提高了道路监控系统中非同步相机对应帧时间误差匹配和三维重建的精确度。

     

  • 图  1  多相机拍摄场景

    Figure  1.  Multi-camera shooting scenes

    图  2  非同步相机时间校正模型

    Figure  2.  Time correction model of asynchronous cameras

    图  3  拍摄装置原理

    Figure  3.  Principal of shooting device

    图  4  光源运动轨迹

    Figure  4.  Trajectory of light source

    图  5  非同步相机拍摄效果

    Figure  5.  Shooting effects of asynchronous cameras

    图  6  视频序列

    Figure  6.  Video sequences

    图  7  极几何关系

    Figure  7.  Epipolar geometry relationship

    图  8  对应点匹配

    Figure  8.  Matching of corresponding points

    图  9  时间误差分析模型

    Figure  9.  Analysis model of time error

    图  10  起始帧状态分析

    Figure  10.  Analysis of start frame statuses

    图  11  预处理和对应帧匹配

    Figure  11.  Pretreatment and corresponding frame matching

    图  12  试验环境

    Figure  12.  Experimental environment

    图  13  相似度判别的时间校正方法试验结果

    Figure  13.  Test results of time correction method based on similarity discrimination

    图  14  对应帧匹配时间校正方法试验结果

    Figure  14.  Test results of time correction method based on corresponding frame matching

    表  1  统计结果

    Table  1.   Statistics result

    表  2  不同方法误差比较

    Table  2.   Error comparison of different methods

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  • 收稿日期:  2015-02-13
  • 刊出日期:  2015-04-25

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