靳慧云，李　苑，馬　程，張　彬，刁一平

（1.浙江警察學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)系，浙江 杭州310053；2.杭州?？低晹?shù)字技術(shù)有限公司，浙江 杭州310051）

移動(dòng)目標(biāo)（車(chē)輛）的被動(dòng)式視頻測(cè)速技術(shù)方法研究及軟件實(shí)現(xiàn)

靳慧云1，李苑1，馬程2，張彬2，刁一平2

（1.浙江警察學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)系，浙江 杭州310053；2.杭州海康威視數(shù)字技術(shù)有限公司，浙江 杭州310051）

針對(duì)普通攝像機(jī)對(duì)目標(biāo)車(chē)輛進(jìn)行主動(dòng)式速度測(cè)量時(shí)存在影響因素多、手工操作復(fù)雜、測(cè)量誤差大等問(wèn)題，提出了一種被動(dòng)式移動(dòng)目標(biāo)測(cè)速方法，并結(jié)合不同場(chǎng)景給出了部屬應(yīng)用方案，最終設(shè)計(jì)完成一種實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式視頻測(cè)速的軟件，同時(shí)指出了實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題。

視頻畫(huà)面；被動(dòng)式；車(chē)輛測(cè)速

隨著我國(guó)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的普及，通過(guò)視頻監(jiān)控獲取信息量越來(lái)越大，從視頻畫(huà)面中提取線(xiàn)索和證據(jù)，在司法實(shí)踐和交通管理等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。視頻測(cè)量技術(shù)也在不斷地發(fā)展完善。通常，視頻測(cè)量包括目標(biāo)的尺寸測(cè)量技術(shù)和移動(dòng)目標(biāo)速度的測(cè)量技術(shù)。本文主要闡述視頻監(jiān)控畫(huà)面中目標(biāo)車(chē)輛速度的被動(dòng)式視頻測(cè)速技術(shù)的基本原理、方法以及軟件的實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成的軟件系統(tǒng)，具有重復(fù)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便和測(cè)量精度高的特點(diǎn)，為我國(guó)的公安司法實(shí)踐和相關(guān)研究工作提供了技術(shù)支持。

一、視頻被動(dòng)式測(cè)速技術(shù)及工作原理

（一）視頻被動(dòng)式測(cè)速的主動(dòng)式與被動(dòng)式

目前，車(chē)輛速度的測(cè)量的方式可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是主動(dòng)測(cè)量的方式，即依靠事先專(zhuān)門(mén)安置的測(cè)速設(shè)備或軟件系統(tǒng)，在固定的地點(diǎn)，對(duì)特定區(qū)域的車(chē)輛進(jìn)行測(cè)速的方式。另一類(lèi)是被動(dòng)式測(cè)量方式，即基于監(jiān)控視頻攝像機(jī)采集到的視頻畫(huà)面，對(duì)其中目標(biāo)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)速的方式，解決的是監(jiān)控視頻拍攝現(xiàn)場(chǎng)并無(wú)專(zhuān)用測(cè)速設(shè)備，而需要攝后測(cè)量的技術(shù)問(wèn)題。從司法應(yīng)用的角度講，它是以案（事）件發(fā)生后的視頻為檢材，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的信息圖像處理及分析，以獲取涉案（事）車(chē)輛的相關(guān)線(xiàn)索或證據(jù)的檢測(cè)方法。本項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容正是這種基于視頻的被動(dòng)式移動(dòng)目標(biāo)（車(chē)輛）速度測(cè)量方法。

（二）被動(dòng)式視頻測(cè)速的基本原理

1.基本原理

在視頻測(cè)速中，無(wú)論是主動(dòng)式測(cè)量還是被動(dòng)式測(cè)量，距離和時(shí)間都是兩個(gè)不可或缺的參數(shù)。若設(shè)需要測(cè)量的車(chē)速為v，被測(cè)距離為Δl，測(cè)量時(shí)間為Δt，則視頻測(cè)速的基本公式為：v=。在實(shí)際應(yīng)用中，關(guān)鍵是距離的時(shí)間顯示或從被測(cè)視頻中幀數(shù)（幀差）直接獲得。視頻測(cè)速解決的是一個(gè)物體在現(xiàn)場(chǎng)空間移動(dòng)距離的測(cè)量問(wèn)題，即參數(shù)Δl的求解問(wèn)題。從目前的解決方案看，從目標(biāo)車(chē)輛與現(xiàn)場(chǎng)空間相對(duì)位移的關(guān)系上找出移動(dòng)距離有以下兩種途徑。

第一，在車(chē)身上確定一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)作為參照，在車(chē)輛開(kāi)過(guò)的瞬間，此點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)空間“刷”出的兩個(gè)點(diǎn)間的距離，或由現(xiàn)場(chǎng)空間的一個(gè)點(diǎn)“刷”出車(chē)輛上的兩個(gè)點(diǎn)間的距離（車(chē)身較長(zhǎng)的長(zhǎng)掛車(chē)），如圖1-1、圖1-2所示。

圖1-1

圖1-2

第二，借助于視頻目標(biāo)尺寸的測(cè)量方法，解決參數(shù)問(wèn)題，如建模法測(cè)量、匹配法測(cè)量等等。

2.視頻測(cè)速中的平均速度和即時(shí)速度

基于城市視頻監(jiān)控的視頻測(cè)速，是通過(guò)一段“被測(cè)視頻”完成的，采用的是一種動(dòng)態(tài)的測(cè)量方法（相對(duì)于視頻尺寸測(cè)量）。至于測(cè)量得出的數(shù)據(jù)，是平均速度還是即時(shí)速度，應(yīng)視不同情況而確定。從視頻測(cè)速的角度看，被測(cè)視頻中實(shí)際測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的幀差越小，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的距離越短，就越接近即時(shí)速度（但測(cè)量誤差亦可能越大）；相反，兩點(diǎn)間的幀差較大，車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的距離較遠(yuǎn)，所測(cè)的速度則為兩點(diǎn)間的平均速度。

（三）視頻畫(huà)面空間關(guān)系

1.視頻中目標(biāo)車(chē)輛速度測(cè)量的點(diǎn)、線(xiàn)、面關(guān)系

視頻畫(huà)面中目標(biāo)車(chē)輛速度測(cè)量，是解決在一個(gè)平面上移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)量問(wèn)題，其測(cè)量值是一個(gè)矢量，故它不僅涉及移動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)的長(zhǎng)度，還涉及目標(biāo)移動(dòng)的方向。而且，視頻監(jiān)控?cái)z像頭攝取的畫(huà)面，是一個(gè)用二維畫(huà)面表達(dá)三維空間的透視圖，因此，需要對(duì)三維空間的點(diǎn)、線(xiàn)、面的關(guān)系有個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。

2.視頻測(cè)速中的坐標(biāo)關(guān)系

圖像坐標(biāo)（x，y）：輸入的圖像坐標(biāo)，以左上角為原點(diǎn)，像素為單位。此輸入可以人機(jī)交互輸入或者圖像檢測(cè)得到的信息輸入。

圖像坐標(biāo)（u，v）：為歸一化的圖像坐標(biāo)，以成像面主點(diǎn)為原點(diǎn)，歸一化比例為單位。

其中H為圖像的高度分辨率，（u0，v0）為成像像主點(diǎn)，假設(shè)主點(diǎn)圖像中央，即u0=0.5，v0=0.5，圖像沒(méi)有發(fā)生畸變。

攝像機(jī)坐標(biāo)系（Xc，Yc，Zc）：以攝像機(jī)所在點(diǎn)為原點(diǎn)，Zc為光軸，Yc為與u平行的坐標(biāo)軸，Xc為與v平行的坐標(biāo)軸，單位為米。由相似三角形可知：

世界坐標(biāo)系（X，Y，Z）：攝像機(jī)光軸與地平面的交點(diǎn)為原點(diǎn)，Z為高度坐標(biāo)，Y為光軸和高度所在平面與地平面的交線(xiàn)，X為與Y軸垂直的軸，單位為米。（X，Y，Z）經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)和平移可得到攝像機(jī)坐標(biāo)Xc，Yc，Zc：

通過(guò)公式（2）和（3）可以得到：

公式（4）將世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化到圖像坐標(biāo)系中，其中三個(gè)參數(shù)（f，H，φ）為攝像機(jī)參數(shù)，f為內(nèi)參數(shù)，（H，φ）為外參數(shù)。由公式（4）可知，圖像坐標(biāo)（u，v）一點(diǎn)對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)里面的一條線(xiàn)，這也就是平時(shí)所說(shuō)的三維變到二維的原因。

綜上所述，在車(chē)輛測(cè)速應(yīng)用中，最好是將標(biāo)定線(xiàn)限定在地平面上，即Z=0，此時(shí)公式簡(jiǎn)化為：

若圖像坐標(biāo)地平面兩點(diǎn)分別為（u1，v1）和（u2，v2），兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)地面距離為D，則有以下公式

可以看出，函數(shù)有4個(gè)參數(shù)，如果通過(guò)已知的4條標(biāo)定線(xiàn)就可以求解到映射關(guān)系函數(shù)。通過(guò)映射關(guān)系函數(shù)可以求取圖像中任意兩點(diǎn)之間（兩個(gè)點(diǎn)都需要在地面上）的實(shí)際距離，進(jìn)而求得目標(biāo)車(chē)輛的準(zhǔn)確速度。

（四）不同場(chǎng)景下被動(dòng)式視頻測(cè)速

1.不同監(jiān)控點(diǎn)之間的車(chē)輛平均速度測(cè)量

不同監(jiān)控點(diǎn)之間的車(chē)輛平均速度測(cè)量方法比較簡(jiǎn)單。只要取現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)監(jiān)控點(diǎn)拍攝的較為清晰的畫(huà)面，找出明顯的參照物或標(biāo)志線(xiàn)，并依此作為起點(diǎn)和終點(diǎn)的計(jì)時(shí)點(diǎn)，沿目標(biāo)車(chē)輛行駛的軌跡實(shí)地測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的實(shí)際距離參數(shù)Δl，根據(jù)視頻畫(huà)面時(shí)間顯示或在起止區(qū)域內(nèi)行駛的幀數(shù)，推算經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)間的時(shí)間參數(shù)Δt，即可計(jì)算得出該路段內(nèi)相應(yīng)的平均速度（這種測(cè)量也可以在視頻平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)），但要注意兩點(diǎn)：

一是兩個(gè)監(jiān)控點(diǎn)之間的距離不宜太長(zhǎng)，而且，交通狀況應(yīng)良好，通暢無(wú)障礙，否則測(cè)出的平均速度意義不大。二是兩個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)最好在同一監(jiān)控系統(tǒng)中，這樣系統(tǒng)生成的時(shí)間碼是一致的，時(shí)間計(jì)算或校正更為便利和準(zhǔn)確。

2.同一監(jiān)控點(diǎn)的視頻測(cè)速

同一監(jiān)控點(diǎn)視頻中目標(biāo)車(chē)輛速度的測(cè)量，是指通過(guò)在同一場(chǎng)景、同一個(gè)監(jiān)控頭拍攝的被測(cè)視頻進(jìn)行的車(chē)速測(cè)量，這種測(cè)量需求實(shí)際工作中較為常見(jiàn)，也正是本項(xiàng)研究的重點(diǎn)。目前，主要方法有以下幾種：

一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參照物獲取參數(shù)Δt的方法。這種方法，是基于被測(cè)視頻所反映的原發(fā)現(xiàn)場(chǎng)中，尚存在未發(fā)生變化的參照物或標(biāo)志線(xiàn)（如斑馬線(xiàn)、隔離樁、樹(shù)木等等），能夠確定起止測(cè)量點(diǎn)。然后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量起止點(diǎn)的實(shí)際距離，獲取參數(shù)Δt值從而完成測(cè)量的方法。

二是根據(jù)目標(biāo)車(chē)輛的車(chē)身特征點(diǎn)獲取參數(shù)的方法。這種方法是在目標(biāo)車(chē)輛車(chē)身上選擇兩個(gè)特征點(diǎn)作為標(biāo)定點(diǎn)，畫(huà)面檢測(cè)時(shí)，選擇一個(gè)點(diǎn)作為定位點(diǎn)，觀測(cè)目標(biāo)車(chē)輛車(chē)身上這兩個(gè)特征點(diǎn)通過(guò)選定的定位點(diǎn)的畫(huà)面幀數(shù)，獲取參數(shù)Δt，然后根據(jù)目標(biāo)車(chē)輛車(chē)身上選擇的兩個(gè)特征點(diǎn)確定Δl，從而完成測(cè)量的方法。例如，車(chē)身測(cè)量法，是在對(duì)各種車(chē)輛車(chē)身長(zhǎng)度已知或可查知的前提下進(jìn)行的。以車(chē)前端和車(chē)后端某兩點(diǎn)（最好是兩輪胎著地點(diǎn)）作為標(biāo)定點(diǎn)，在被測(cè)視頻畫(huà)面中，在屏幕上車(chē)前端的特征點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)注，作為定位點(diǎn)，逐幀播放視頻，觀測(cè)目標(biāo)車(chē)輛車(chē)身后端通過(guò)這個(gè)定位點(diǎn)的畫(huà)面幀數(shù)，獲取參數(shù)Δt，然后，根據(jù)車(chē)型確定數(shù)據(jù)Δl（如軸距），從而完成測(cè)量。利用這種方法測(cè)量車(chē)速，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需到現(xiàn)場(chǎng)，只要能夠確定目標(biāo)車(chē)輛的類(lèi)型，并通過(guò)車(chē)輛數(shù)據(jù)庫(kù)或上網(wǎng)搜索相關(guān)車(chē)長(zhǎng)數(shù)據(jù)，即可完成測(cè)量。

三是利用畫(huà)面匹配獲取參數(shù)Δl的方法。這種方法是基于畫(huà)面匹配的原理實(shí)現(xiàn)測(cè)量的［1］。即首先要在被測(cè)視頻中觀察目標(biāo)車(chē)輛行駛的軌跡，取一定時(shí)間段的畫(huà)面進(jìn)行匹配，標(biāo)出測(cè)量點(diǎn)或線(xiàn)，根據(jù)被測(cè)視頻標(biāo)出的點(diǎn)或線(xiàn)，建立標(biāo)定視頻。然后，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量標(biāo)定點(diǎn)之間的實(shí)際距離以獲取參數(shù)Δl，再查算車(chē)輛通過(guò)標(biāo)記點(diǎn)的畫(huà)面幀數(shù)，求得參數(shù)Δt，從而完成測(cè)量。

二、視頻被動(dòng)式測(cè)速軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對(duì)不同場(chǎng)景下的目標(biāo)車(chē)輛的速度測(cè)量，本項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)了一個(gè)可重復(fù)性高、操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確性較高的專(zhuān)用軟件——速度測(cè)量工具。

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本軟件主要分為三個(gè)部分：應(yīng)用界面、解碼庫(kù)、算法庫(kù)。如圖2-1所示。

圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

解碼庫(kù)負(fù)責(zé)對(duì)各種視頻文件進(jìn)行解碼；應(yīng)用界面負(fù)責(zé)顯示視頻畫(huà)面，為用戶(hù)提供標(biāo)注界面入口，并接收用戶(hù)輸入?yún)?shù)，調(diào)用算法庫(kù)獲取結(jié)果；算法庫(kù)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)不同測(cè)算方法的算法實(shí)現(xiàn)，接收測(cè)算參數(shù)，返回測(cè)算結(jié)果。

（二）開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)工具

本系統(tǒng)為了便于普及和基層民警使用，對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求只要滿(mǎn)足硬件環(huán)境CPU為雙核，不低于1.6GHz，內(nèi)存為DDR II或DDR III，不少于4GB，硬盤(pán)不低于100GB，顯卡具有2D、3D硬件加速性能即可。運(yùn)行軟件環(huán)境支持操作系統(tǒng)為Windows XP/ Windows 7，32位或64位。

本系統(tǒng)采用visual studio 2008為開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C++。

（三）測(cè)速計(jì)算方式計(jì)算法實(shí)現(xiàn)

本軟件提供了三種速度測(cè)量方法。

1.車(chē)身測(cè)速法

車(chē)身測(cè)速法是以車(chē)軸距為基準(zhǔn)，對(duì)同一車(chē)輛在視頻中不同時(shí)間點(diǎn)所標(biāo)定的車(chē)身軸距進(jìn)行空間建模，建立三維空間關(guān)系，再求出車(chē)輛的行駛速度。本方法適用大部分視頻拍攝角度場(chǎng)景下的車(chē)輛測(cè)速。這種方法的優(yōu)勢(shì)是已知型號(hào)車(chē)輛的軸距是已知的，在實(shí)際操作中，用戶(hù)只需要標(biāo)定4軸距線(xiàn)就可以測(cè)試出結(jié)果，無(wú)需去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，適用范圍廣、操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度較高。

2.空間測(cè)速法

空間測(cè)速法同樣使用了空間建模技術(shù)，通過(guò)標(biāo)定視頻中路面寬高，以及該車(chē)輛行駛的起始時(shí)間點(diǎn)和結(jié)束時(shí)間點(diǎn)求得車(chē)輛的行駛速度。該方法適合于可以找到原始現(xiàn)場(chǎng)，具備現(xiàn)場(chǎng)地面測(cè)量條件的現(xiàn)場(chǎng)。本方法可適用于高機(jī)位拍攝角度的場(chǎng)景，原理和車(chē)身測(cè)速法一樣。如果由于相機(jī)架設(shè)原因看不到車(chē)輛的前后輪，就不能利用車(chē)輛軸距的方法來(lái)標(biāo)定，此時(shí)可以利用車(chē)道線(xiàn)當(dāng)成參考物來(lái)標(biāo)定，目的也是要得到4條標(biāo)定線(xiàn)。在實(shí)際場(chǎng)景中，推薦用戶(hù)在車(chē)道上選取矩形框，這樣就可以生成4條已知線(xiàn)段，矩形的寬和高需要回到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，之后的步驟和空間法一樣求出車(chē)輛的速度。

3.平面測(cè)速法

平面測(cè)速法采用了平面按比例進(jìn)行測(cè)算的方式，通過(guò)標(biāo)定視頻中已知參照物的尺寸，以及該車(chē)輛行駛的起始時(shí)間點(diǎn)和結(jié)束時(shí)間點(diǎn)求得車(chē)輛的行駛速度。該方法適合于原始現(xiàn)場(chǎng)有可測(cè)量的參照物，且視頻拍攝角度與車(chē)輛行駛方向垂直，參照物與車(chē)輛處于同一平面的現(xiàn)場(chǎng)。

平面測(cè)速法的原理的依據(jù)是：在同一平面中，各物體尺寸的比例是相等的。如果一個(gè)車(chē)輛在同一平面上行駛，那么從起點(diǎn)到終點(diǎn)這段距離對(duì)應(yīng)的路面線(xiàn)段，與這個(gè)平面中其他物體的尺寸是等比例的，知道了這個(gè)平面中其他物體的尺寸，則這段路面線(xiàn)段的尺寸也就知道了。再通過(guò)終點(diǎn)與起點(diǎn)視頻幀的時(shí)間差，就能夠知道這段距離所使用的時(shí)間，根據(jù)“速度=距離/時(shí)間”計(jì)算出這段距離的平均車(chē)速。

（四）操作方法

1.車(chē)身測(cè)速法

具體操作步驟如下：

步驟一：定位視頻中待測(cè)車(chē)輛位置。

播放待測(cè)視頻，在出現(xiàn)待測(cè)車(chē)輛的畫(huà)面時(shí)點(diǎn)擊暫停按鈕。

步驟二：標(biāo)定車(chē)輛軸距。

切換到車(chē)身測(cè)速tab頁(yè)，點(diǎn)擊“畫(huà)標(biāo)記線(xiàn)”按鈕，并在車(chē)輛前后車(chē)輪接觸地面的位置標(biāo)定軸距線(xiàn)。如果擔(dān)心標(biāo)定不夠準(zhǔn)確，可以點(diǎn)擊按鈕。在標(biāo)定前先開(kāi)啟放大功能并滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪，將車(chē)輪位置放大后再標(biāo)定。標(biāo)注點(diǎn)的位置會(huì)在右下角的框中放大顯示，可以使用Ctrl+方向鍵、Shift+方向鍵對(duì)標(biāo)注點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)。標(biāo)定完一條軸距線(xiàn)后，可拖動(dòng)幀刻度游標(biāo)，對(duì)播放進(jìn)度進(jìn)行微調(diào)，使車(chē)輛移動(dòng)一小段距離，再標(biāo)定下一條軸距線(xiàn)。如此反復(fù)，標(biāo)定4～8條軸距線(xiàn)。如圖2-2所示。

圖2-2 標(biāo)定軸距線(xiàn)

步驟三：測(cè)算測(cè)量速度。

標(biāo)定完軸距線(xiàn)后，根據(jù)待測(cè)車(chē)輛的型號(hào)，在車(chē)輛軸距編輯框中輸入實(shí)際軸距，再點(diǎn)擊“測(cè)算速度”按鈕，獲得測(cè)算結(jié)果。如圖2-3所示。

圖2-3 測(cè)算結(jié)果

2.空間測(cè)速法

具體操作步驟如下：

步驟一：標(biāo)定路面矩形區(qū)域。

播放待測(cè)視頻，在出現(xiàn)待測(cè)車(chē)輛經(jīng)過(guò)的路面畫(huà)面時(shí)點(diǎn)擊暫停按鈕。切換到空間測(cè)速tab頁(yè)，點(diǎn)擊“畫(huà)矩形”按鈕，并依次在車(chē)輛經(jīng)過(guò)的路面的左上、右上、左下、右下四個(gè)角點(diǎn)擊標(biāo)定出事先確定好的路面的矩形區(qū)域。為了提高精度，可先放大再標(biāo)定。如圖2-4所示。

步驟二：輸入矩形區(qū)域的寬、高值。

在寬度、高度輸入框中輸入實(shí)地測(cè)量好的路面矩形區(qū)域的寬高值。

圖2-4 標(biāo)定路面

步驟三：標(biāo)記始末位置。

拖動(dòng)幀刻度游標(biāo)，微調(diào)播放進(jìn)度，使待測(cè)車(chē)輛出現(xiàn)在視頻畫(huà)面中，點(diǎn)擊“畫(huà)標(biāo)記點(diǎn)”按鈕，選擇車(chē)身中易標(biāo)注的地方標(biāo)注一個(gè)點(diǎn)，如車(chē)輪外側(cè)著地的點(diǎn)、車(chē)燈、車(chē)輪中心點(diǎn)等。再次拖動(dòng)幀刻度游標(biāo)，微調(diào)播放進(jìn)度，使待測(cè)車(chē)輛移動(dòng)一段距離，并在車(chē)身相同的地方再次標(biāo)注一個(gè)點(diǎn)。

步驟四：測(cè)算測(cè)量速度。

點(diǎn)擊“測(cè)算速度”按鈕，獲得測(cè)算結(jié)果。如圖2-5。

圖2-5 測(cè)算結(jié)果

3.平面測(cè)速法

具體操作步驟如下：

步驟一：標(biāo)定參照物。

播放待測(cè)視頻，在出現(xiàn)待測(cè)車(chē)輛畫(huà)面時(shí)點(diǎn)擊暫停按鈕。切換到平間測(cè)速tab頁(yè)，點(diǎn)擊“畫(huà)標(biāo)記線(xiàn)”按鈕，在視頻畫(huà)面中標(biāo)定出參照物線(xiàn)段。

步驟二：輸入?yún)⒄瘴锍叽纭?/p>

在參照物長(zhǎng)度輸入框中輸入?yún)⒄瘴镩L(zhǎng)度。

步驟三：標(biāo)定始末位置。

拖動(dòng)幀刻度游標(biāo)，微調(diào)播放進(jìn)度，使待測(cè)車(chē)輛出現(xiàn)在視頻畫(huà)面中，點(diǎn)擊“畫(huà)標(biāo)記點(diǎn)”按鈕，選擇車(chē)身中易標(biāo)注的地方標(biāo)注一個(gè)點(diǎn)，如車(chē)輪外側(cè)著地的點(diǎn)、車(chē)燈、車(chē)輪中心點(diǎn)等。再次拖動(dòng)幀刻度游標(biāo)，微調(diào)播放進(jìn)度，使待測(cè)車(chē)輛移動(dòng)一段距離，并在車(chē)身相同的地方再次標(biāo)注一個(gè)點(diǎn)。

步驟四：測(cè)算測(cè)量速度。

點(diǎn)擊“測(cè)算速度”按鈕，獲得測(cè)算結(jié)果。如圖2-6所示。

圖2-6 測(cè)算結(jié)果

（五）被動(dòng)式視頻測(cè)速應(yīng)注意的問(wèn)題

1.被動(dòng)式視頻測(cè)速應(yīng)具備的基本條件

首先，目標(biāo)車(chē)輛在被測(cè)視頻中應(yīng)有一定長(zhǎng)度的行駛軌跡。

其次，采用空間測(cè)速方法時(shí)，通過(guò)被測(cè)視頻反映出的案（事）件，應(yīng)可以找到原發(fā)現(xiàn)場(chǎng)。而且，原發(fā)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有尚未發(fā)生變化的參照物或標(biāo)志線(xiàn)，可以提供較準(zhǔn)確的畫(huà)面測(cè)量與實(shí)地測(cè)量。

再次，采用車(chē)身測(cè)速時(shí)，應(yīng)可以確定車(chē)型和相關(guān)車(chē)長(zhǎng)數(shù)據(jù)，可以測(cè)量出車(chē)身上相關(guān)特征點(diǎn)的實(shí)際距離。

最后，被測(cè)視頻播放應(yīng)正常，均勻流暢、幀速固定，并無(wú)丟幀現(xiàn)象。

2.被動(dòng)式視頻測(cè)速的應(yīng)注意的問(wèn)題

在城市視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，場(chǎng)景復(fù)雜，攝像機(jī)的種類(lèi)繁多，參數(shù)不一。因此，基于視頻監(jiān)控的目標(biāo)車(chē)輛速度被動(dòng)式測(cè)量方法應(yīng)注意以下問(wèn)題。

其一，盡量選擇攝像機(jī)的分辨率高的高清視頻作為被測(cè)視頻。

其二，測(cè)量方向和高度的選擇。在視頻畫(huà)面目標(biāo)車(chē)輛速度測(cè)量中，應(yīng)選擇攝像機(jī)鏡頭光軸與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向夾角較大的畫(huà)面作為視頻測(cè)量畫(huà)面。如圖2-7所示。

圖2-7　攝像機(jī)鏡頭光軸與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向夾角示意圖

因?yàn)閿z像機(jī)在A或者B點(diǎn)（正對(duì)目標(biāo)）時(shí)，在視頻畫(huà)面中，相同的行駛軌跡長(zhǎng)度在顯示上變化不明顯。隨著機(jī)位的高度的升降，畫(huà)面中行駛軌跡長(zhǎng)短不同。機(jī)位高時(shí)，畫(huà)面顯示的行駛軌跡相對(duì)長(zhǎng)一些；機(jī)位低時(shí)，畫(huà)面顯示的行駛軌跡則相對(duì)短一些。機(jī)位由A或B向C點(diǎn)變化時(shí)，相同的行駛軌跡長(zhǎng)度在畫(huà)面顯示上，也會(huì)隨著角度的增加而增加。對(duì)于目標(biāo)車(chē)輛速度的測(cè)量，若Δl值太小，容易產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。因此，在審看被測(cè)視頻時(shí)，應(yīng)選擇攝像機(jī)鏡頭光軸與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向夾角較大的畫(huà)面作為被測(cè)視頻畫(huà)面。

此外，考慮到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量行駛軌跡長(zhǎng)度的難易程度，還應(yīng)盡量選擇車(chē)輛直行路段為宜。當(dāng)目標(biāo)車(chē)輛通過(guò)兩點(diǎn)的幀數(shù)太少時(shí)，即高速行駛的情況下，誤差可能較大。

三、結(jié)論

被動(dòng)式視頻測(cè)速是根據(jù)當(dāng)前司法實(shí)踐的需求，專(zhuān)門(mén)針對(duì)那些沒(méi)有安裝測(cè)速裝置和系統(tǒng)（不能通過(guò)主動(dòng)式檢測(cè)獲取車(chē)速信息的情況）的路段，僅通過(guò)被測(cè)視頻完成目標(biāo)車(chē)輛行駛速度檢測(cè)的方法。經(jīng)過(guò)測(cè)試，該系統(tǒng)具有可重復(fù)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便和測(cè)量精度高的特點(diǎn)。當(dāng)然，一種技術(shù)方法不可能解決所有問(wèn)題，一個(gè)問(wèn)題也不都是僅由一種技術(shù)方法解決的。

［1］李苑，謝賢能.視頻畫(huà)面測(cè)量中的畫(huà)面匹配測(cè)量技術(shù)研究［J］.中國(guó)刑警學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（3）：32-33.

［2］靳慧云，李苑，謝賢能，等.監(jiān)控視頻中目標(biāo)車(chē)輛速度被動(dòng)式測(cè)量方法研究［J］.測(cè)繪通報(bào)，2012（8）：47-50.

［3］王俊飛，羅大庸.一種新的基于視頻技術(shù)的車(chē)速檢測(cè)方案［J］.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010（3）：63-66.

［4］關(guān)曉慧，周志敏.一種復(fù)雜背景下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法［J］.浙江水利水電專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2010（1）：38-40.

責(zé)任編輯：賈永生

D918.2

A

1009-3192（2016）03-0041-06

2016-04-10

靳慧云，女，河南鄭州人，浙江警察學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)系教授，主要從事網(wǎng)絡(luò)安全與計(jì)算機(jī)公安應(yīng)用研究；李苑，男，甘肅蘭州人，浙江警察學(xué)院教授，主要從事視頻偵查教學(xué)和研究工作；馬程，男，江蘇無(wú)錫人，杭州?？低晹?shù)字技術(shù)有限公司工程師，主要從事智能視頻分析研究；張彬，男，重慶人，杭州?？低晹?shù)字技術(shù)有限公司工程師，主要從事windows/ linux下多媒體、智能相關(guān)應(yīng)用的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)；刁一平，男，浙江杭州人，杭州海康威視數(shù)字技術(shù)有限公司工程師，主要從事應(yīng)用軟件技術(shù)研究。

本文為浙江省公益技術(shù)研究社會(huì)發(fā)展項(xiàng)目“基于視頻監(jiān)控的目標(biāo)車(chē)輛速度被動(dòng)式測(cè)量方法及軟件研究”（2013C33035）研究成果。