3D-rekonstruktion för trafikövervakning

Hanna Källén

Av trafiksäkerhetssynpunkt är det viktigt att få information om hur säkra olika trafikkorsningar är. För att få reda på det på ett automatiskt sätt kan filmkameror sättas upp för att bevaka trafiken. Från dessa videor kan 3D-modeller av fordonen beräknas och de 3D-modellerna kan sedan användas för att räkna ut fordonens positioner i korsningen. När fordonens positioner är kända kan de användas för att räkna ut ett mått på hur farlig korsningen är.

För att göra 3D-modeller används flera olika tvådimensionella bilder på fordonen. Filmerna består av flera olika bilder på samma objekt som rör sig, de roterar och translaterar. Ur filmen har sedan ett fåtal bilder valts ut och rekonstruktionen har gjort utifrån dem. För att göra beräkningarna lite lättare kan fordonen betraktas som stillastående, och istället flyttar sig kameran. En punkt i bilden, en bildpunkt, som föreställer en punkt på 3D-objektet som ska rekonstrueras ger upphov till vissa krav som punkten måste uppfylla. Om bilden är helt fri från brus krävs det att 3D-punkten ligger på en linje som går igenom både kameracentrum, som är kamerans fokalpunkt, och bildpunkten. Det finns dock alltid lite brus i bilderna, då måste kraven modifieras lite. En variant är att tillåta att 3D-punkten ligger inuti en pyramid, som har sin spets i kameracentrum, istället. Detta kan ses i den översta bilden till höger. Om det finns flera kameror som tar en bild på samma punkt bildas flera pyramider, och det blir extra krav på var 3D-punkten kan befinna sig. Detta kan ses i andra bilden uppifrån.

Det är inte bara 3D-positionen av objektet som är okänt, utan även var kamerorna befinner sig relativt objektet man försöker rekonstruera. Genom att rotera kamerorna lite och flytta på dem kan 3D-punkterna placeras ut så att de uppfyller alla krav. Det är svårt att göra allt på samma gång, därför testas alla möjliga rotationer, vridningar av kamerorna. För varje rotation försöks punkterna passas in, det är inte alltid det går. Om pyramiderna inte sammanfaller någonstans går det inte att placera ut punkten så att den ligger innanför alla pyramider. Efter att alla rotationer testas väljs den rotation där punkterna passar in bäst.

Nu har en 3D-rekonstruktion gjorts av ett fordon. Resultatet visas till höger. Den mittersta bilden föreställer de tre bilder som valt ut ur filmen för att göra rekonstruktionen. Den andra bilden nerifrån föreställer rekonstruktionerna och den understa bilden bilden föreställer en karta av korsningen där bussens positioner är utmarkerade. De blå bussarna motsvarar första tidpunkten, de röda den andra och de gröna den tredje.