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1、毕业设计（论文）文献综述题 目 城市道路重、特大交通事故 快速勘查的技术方案设计 专 业 交通运输 班 级 07级汽服1班 学 生 马达 指导教师 蒋工亮 关于“城市道路重、特大交通事故方案设计快速勘查的技术”的文献综述摘要：据不完全统计，这是我国人民面对每天300人死于道路交通事故的威胁下得出的警示。道路交通事故已被公认为当今世界最大的公害之一。据估计全世界每年死于道路交通事故的人数高达120万，受伤者多达5000万人，即每天有3000多人死于道路交通伤害，故有人称其为“世界第一公害”、“和平年代的战争”。而城市作为交通事故的多发地，其不可避免的给很多人的安全带来了隐患，因而如何有效的避免城
2、市道路重、特大事故的发生以及发生事故之后快速勘查就显得尤为重要和具有紧迫感。数字摄影测量技术在交通事故再现中的应用具有一定的可行性，其依据是根据透视成像原理，建立了三维数字摄影测量的直接线性变换模型，然后通过数码相机畸变分析建立了相机验校模型，采用顺序迭代法进行求解；通过精度分析提出了实际应用中的注意事项；最后通过在一起典型事故再现中的应用证明了数字摄影测量的价值关键词：摄影测量、事故再现、测量、汽车碰撞、数码相机、相机验校正文：随着我国道路交通尤其是高速公路的日益发展，汽车保有量的不断增加和车速的提高，交通事故总量和所造成的人员伤亡与财产损失近年来呈上升趋势。重现交通事故的发生过程对事故起因
3、分析和快速、公正地裁定事故责任具有重要意义事故再现就是通过已知的信息判断事故是如何发生的。这些信息主要包括在事发故生之后事故现场的轮胎拖痕、车辆停止位置、道路擦痕、油迹、碎片等和碰车辆的变形。详细而完整地记录这些信息极为耗时，不符合发生事故后快速恢复交通的需要。通常交警会采取摄影的手段记录下整个事故场景及具体细节。在进行事故再现时，由于通常事故现场已经恢复交通，事故信息已经不复存在，因此从交警拍摄的照片提取信息就显得极为重要。随着摄影技术、计算机技术和图像处理技术的发展，从照片中提取定量的信息成为可能，这就是摄影测量技术。通过研究发现，人的因素在事故总数、死亡人数及受伤人数中所占的比例都远远大
4、于其他因素之和，即作为交通参与者的人是交通事故发生原因中一个最主要的因素。造成这种局面的部分原因是驾驶员的责任，部分是行人和非机动车使用者的责任。目前，在事故再现中的摄影测量技术有二维和三维之分。二维摄影测量中，假设所关心的点或线处于一个平面之上，通常用于交通事故的路面信息提取。二维摄影测量只需要一张照片，在路面平整的情况下可以提供足够的精度。三维摄影测量需要多张照片，用于提取三维空间信息。考虑到路面可能存在拱形或凹陷以及车身变形的测量需要。三维摄影测量更加准确，通用性更强。随着数码摄影技术和数字图像处理技术的发展，摄影测量正在从解析摄影测量过渡为数字摄影测量。解析摄影测量依赖于解析测图仪和摄
5、影底片，只能由专业的操作员进行。数字摄影测量依赖于CCD相机拍摄的数码相片，采用计算机程序处理，可以由不是非常专业的操作员进行。考虑到事故再现的快速性和应用性，数字摄影测量显然更加符合实际需要。用于摄影测量的相机有量测相机和非量测相机检查测相机具有稳定的内方位元素(即主点(X ，Y)和主距f)，只能用于摄影测量。非量测相机即普通相机，其内方位元素不稳定，因此需要验校，通常结果的准确性要比量测相机差一些。但是通过验校处理，非量测相机的精度完全可以满足事故再现的需要，而且由于其价格低廉，易获取，易使用，因此更适用于事故再现。本文建立了基于非量测相机的三维数字摄影测量的数学模型，并针对提高精度提出实
6、际应用中的一些注意事项，最后会将研究方法应用于一次典型事故的再现。1) 摄影测量数学模型利用CCD相机可以获取三维物体的二维图像，这实际上就是三维空间坐标系到二维平面坐标系的透视变换。通过多个相机在不同方向拍摄的照片，可以综合出三维物体的几何信息。考虑到非量测相机的内方位元素不稳定，应该对相机进行验校以提高精度。直接线性变换物空间坐标系和像平面坐标系之间存在坐标变换，根据透视成像原理，对于某一个相机位置(即某一张相片)，像点坐标和物点坐标之间的变换为矩阵方程。总共11个未知数，利用一个控制点可以建立二个方程，为了求解11个未知数，需要6个以上的控制点，多余的方程可以采用最小二乘法处理，这样便可
7、以求出这11个未知数，也就在像点坐标和物点坐标之间建立了确切的变换关系，这是摄影测量处理的第一步。下一步就是利用已经求得的解以及像点的二维坐标( x，y )计算未知物点的三维坐标(x，y，z)。为了求解未知物点的坐标(x，y，z)，至少需要相机位置在两个以上，同样需要采用最小二乘法来处理超定方程。可以知道采用直接线性变换的方法可以比较方便地建立基于非量测相机的摄影测量模型。2) 相机验校因为非量测相机存在较大光学畸变，内方位元素不稳定，所以为了提高测量精度，需进行相机验校，即设法去除或降低非量测相机的光学畸变所引起的测量误差，相机的光学畸变主要包括径向畸变和偏畸变。通过顺序迭代法计算得出按此方
8、法求解至少需要8个以上的控制点。由于径向畸变因子所引起的相机畸变比其余畸变因子大得多，因此在实际应用中有时为了方便，会在畸变模型中只保留而忽略其余的畸变因子，这样可以减少未知数的数目，也就可以减少控制点的数目，从而加快事故再现中摄影测量处理的速度。3) 适用性和精度分析a:适应性分析为了将摄影测量方法实际应用于交通事故再现，必须分析此方法的适用性。在传统的事故再现中，通常采用直接测量的方法，事故现场的测量通常采取人工利用皮尺测量，因此精度不高，占道时问长，而且容易遗漏信息，不能给事故分析人员提供足够的信息；汽车变形测量一般会在清理完现场进行，虽然不会影响交通，但是由于通常采用三坐标仪测量，因此
9、耗时很长，不能满足快速再现事故的需要，而且三坐标仪的价格极为昂贵。数字摄影测量包括两个方面的工作：(1)室外工作主要是指布置或量测适宜的控制点，拍摄适宜的照片；(2)室内工作主要是利用已有的计算机程序对相片处理，提取出所需要的定量几何信息。从这两方面工作来看，数字摄影测量使用方便，处理迅速。由于数字摄影测量通常只需要数码相机、控制装置和计算机程序，因此价格低廉。综合考虑，数字摄影测量可以比较好地解决传统测量的多种问题，因此其适用性更强。b：精度分析 (1)像点的精度为了求得物点的三维空间坐标，首先必须确定像点的二维平面坐标，因此为了提高物点精度，必须提高像点的精度在人工确定像点坐标时必须非常细
10、心，如果有可能，可以采用计算机程序，采用特征提取的方法确定像点(2)相机的分辨率相机的分辨率越高，越容易精确地标定像点位置，像点精度提高又必然导致物点精度提高(3)相机校验质量由于非量测数码相机存在较大的光学畸变，因此相机校验可以较大地提高精度，前面对相机校验理论已经作了详细的论述。(4)相机位置相机位置对精度的影响如图3所示假设图3所示两种情况中，相机位置2是精确的，相机位置1存在相同的角度误差对比两种情况可以看出，在第二种情况下，误差被放大，因此导致精度比第一种情况差以上分析可以看出，当两个相机之间的交汇角在90。时，精度是最好的。(5)相片数量在确定像点点位时都会存在一定的误差如果所需像
11、点在某一张相片上比较模糊，那么误差会比较大，这样也就导致求解的物点误差比较大此时如果该点出现在3张相片以上，那么此点在某一张相片上的较大误差由于采用最小二乘法会使此误差得到补偿如果此点只出现在2张相片上，这种误差就得不到补偿因此通常需要在较多的相片上标定某一像点点位，一般在3张以上。 在实际进行摄影测量时，为了减少误差，提高精度，需注意以下事项： (1)精确确定像点位置； (2)使用分辨率比较高的数码相机(通常3M像素以上)； (3)使用校验好的相机； (4)保证相机之间的交汇角接近90。； (5)保证所有的点出现在3张相片以上； (6)当像点模糊时，不能臆测像点位置参考文献：1. 金会庆.道路交通事故防治工程.北京：人民交通出版社，20052. 裴玉龙 王炜.道路交通事故成因及预防对策.北京：科学出版社，20043. 许洪国.汽车事故工程.北京：人民交通出版社，20094. 中国机械工业教育协会.公路运输与安全.北京：机械工业出版社，20015. 马骏.交通运输安全管理. 北京：人民交通出版社1998
