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原文传递基于三维重建技术的车辆碰撞角度估算研究

论文题名：	基于三维重建技术的车辆碰撞角度估算研究
关键词：	交通安全;车辆碰撞角度;三维重建;数学模型
摘要：	交通事故发生后，交通管理部门要进行事故责任划分，而正确的责任划分则需要交通管理者对事故形态具有充分正确的认识。在缺少监控的情况下，交通管理者及交通事故研究者需对事故当事人和当事车辆在事故前后的运动形态进行合理、准确的判断。因此交通事故形态分析在事故的调查与鉴定中就显得重要，而碰撞事故参与者的碰撞方向是事故形态分析中重要的一环。在没有监控的情况下，车辆的碰撞角度对于事故调查者而言具有一定难度。为解决目前交通事故中车辆碰撞角度精确分析存在的问题，本文提出了一种基于三维重建技术的车辆碰撞角度估算方法。　　首先，通过分析国内外对于道路交通事故中的三维重建技术研究及应用存在的问题，提出了适用于交通事故调查的三维重建方法。本文研究了三维点云数据的降噪、精简处理，能在保持原有数据特性的情况下，较好的提高计算机的处理效率；研究了基于多站三维激光点云数据的拼接算法，首先使用3D Hough变化识别空间点云中的拼接球，再根据各站点云中的拼接球使用ICP算法对多站点云数据进行拼接，使多站点云数据能更加完整的进行三维重建，便于从各个角度分析车辆的受力与形变情况。基于三维激光扫描仪提供的数据，实现了三维数据的图形渲染，使重建效果更加真实。本文提出的适用于交通事故场景的三维重构方法，扩充了三维重建的方法。　　其次，为分析车辆碰撞角度与碰撞变形之间的关系，本文提出了碰撞角度的数学模型，模型涉及碰撞变形区域的变形量与法向量。因而本文先进行了基于Delaunay三角剖分算法的法向量高精度解算方法。本文针对直接在三维空间构建海量点云的Delaunay三角网格效率低下、结构紊乱、空间拓扑关系低劣等缺点，创新了基于映射法的Delaunay三角剖分方法。对比分析Delaunay剖分算法在空间中的直接三角剖分及本文提出的三角剖分方法的显示结果，结果表明基于映射法的Delaunay三角剖分方法剖分形成的三角网格具有良好的空间结构，且更适用于本文中的曲面重构。本文提出的基于映射法的Delaunay三角剖分方法是针对交通事故中变形曲面特性提出，具有良好的实用性。基于点云重构出三角面片后，即可求解出空间中所有点云的法向量。完成法向量的求解及变形量的计算后，本文对模型进行了实验和实车验证。验证结果表明，正面碰撞计算结果具有最高的计算精度，计算结果与实际结果偏差在5°以内，而其他角度碰撞的计算误差在10°以内。提出的车辆碰撞角度模型对于轻微的单次碰撞事故中小区域的变形面的碰撞角度是适用的。　　最后，本文开发了一套基于三维重建技术的车辆碰撞变形角度估算软件系统。该软件能实现点云数据导入导出、点云数据处理、三角剖分、法向量计算、碰撞结果分析等功能。可为交通事故调查及鉴定工作提供基本的分析工具。　　本文的研究为道路交通事故形态分析提供了基础的分析理论，并对适用于交通事故分析的三维重建方法进行了相应的研究，研究结论可为交通事故调查与鉴定提供参考。
作者：	黄钢
专业：	交通运输工程
导师：	吴超仲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文