基于控制点自动获取的交通事故现场图像几何校正方法

　　据统计，道路交通伤害的经济损失在低收入国家约占国民生产总值(GNP)的 1%;在中等收入国家为 1.5%，在高收入国家为 2%。每年全球道路交通伤害的损失估计为 5180 亿美元。交通事故不仅造成了严重的生命财产损失，也带来了一系列法律问题。随着交通事故纠纷的逐年增加以及人们法制意识的提高，对交通事故勘测分析水平的要求也提出了更高的要求。计算机视觉技术和数字图像处理技术的发展使利用摄影图像进行交通事故的定量分析成为可能。

　　由于现场勘查图为俯视平面图，所以交通事故分析所需要的大多数空间位置信息都位于交通事故现场的道路平面上。当对交通事故现场进行俯视拍摄，且拍摄位置高度远大于道路上的车辆等物体高度时，交通事故现场上的各个空间点近似位于一个平面上，因此可以使用俯视摄影图像记录现场俯视平面信息。但是图像在生成过程中，俯视角度、路面坡度等因素会引起俯视摄影图的失真。从而在后续图像信息处理中，影响信息的正确表达。因此需要通过引入图像处理技术对交通事故现场的俯视摄影图像进行几何校正。由于成像系统的非线性以及摄像系统的姿态位置变化等因素，将导致获取的图像产生几何畸变[1]。对于变换关系已知的，几何失真校正主要包括空间变换与灰度插值两个步骤[2]。当变换关系未知时，通常用选取控制点的方法对变换关系进行辨识[3]。

　　1 基于控制点自动获取的几何校正

　　1.1 几何校正坐标变换数学模型

　　坐标变换从空间维数上一般可分为二维几何变换[4]和三维几何变换两类。如果假设图像上对应的点在实际坐标系空间中对应的点都在同一个平面上，则可以根据直接线性变换关系，推出从实际坐标平面到图像平面的对应关系，并能由 4 个已知其在实际空间平面上位置和图像平面上位置的点，求出实际空间平面的点和其在图像平面上对应点之间的对应关系，这就是照片图像的二维重建方法。

　　式(1)即为几何校正坐标变换的数学模型。在事故现场的测量中，许多需要的信息点都位于路面上(如路面标志和标线、轮胎地面痕迹、油迹、散落物等)，而且在道路环境下，便于设置标定点。即使在没有放置标定物的情况下，根据已知的道路情况也容易找出 4 个以上的标定参考点。这就可以满足二维方法对其进行重建的条件。

　　1.2 俯视摄影实际控制点坐标的获取

　　运用几何校正数学模型求解坐标变换未知参数的过程，即为运用控制点的实际坐标和输入图像坐标来反解方程的过程。在对输入图像做几何校正时，由式(1)中 8 个未知参数组成的坐标转换系数矩阵将实际的现场坐标和待输出的校正图像坐标存在对应关系。