交通事故现场勘测是道路交通事故处理的首要问题,对事故成因的全面细致分析具有重要意义。基于单幅图像的摄影测量二维直接线性变换(2D direct linear transformation,2D-DLT)方法,能从事故现场拍摄的像片中获得车辆停止位置、制动拖印、碎片散落分布位置等重要信息,受到了交通事故现场勘测领域的关注。但由于在勘测时标定物上的特征点不能分布于交通事故现场关注区域的四周场景,以及无法克服拍摄倾角对勘测精度的影响等原因,导致适用性受限,实用性不强。因此,应对摄影测量2D-DLT方法进行改进,为交通事故现场勘测提供新的技术方法和理论支持。本文以交通事故现场勘测技术为切入点,通过构建实虚靶标融合模型,获得了大范围的虚拟标定物。为提高实虚靶标融合的实施效果,设计了实标定物,研究了其上特征点的检测方法,并进行了实虚靶标融合的布局分析。为提高摄影测量2D-DLT方法的适用性,提出了基于实虚靶标融合的改进2D-DLT法,克服了单一标定物外延区勘测精度差的缺陷。为提高摄影测量2D-DLT方法的实用性,提出了小型无人机(small unmanned aircraft vehicles,SUAV)摄影2D-DLT测量法,有效解决了使用普通相机采用摄影测量2D-DLT方法勘测交通事故现场时,由于拍摄倾角小造成的勘测精度低等缺陷。具体研究工作如下:实虚靶标融合模型的构建。为了获得与交通事故现场勘测相适应的较大范围虚拟标定物,在研究相机成像过程及镜头畸变因素的基础上,通过摄影时布设在交通事故现场中的各个实标定物相对于相机坐标系的旋转矩阵和平移向量,将多个实标定物的位置统一到相同坐标系下,构建了实虚靶标融合模型。从相机内方位参数的计算、实标定物位姿的计算及模型参数的优化三个方面,研究了实虚靶标融合模型参数的计算方法。以摄影时实标定物上自身尺寸的欧式距离不变、实标定物之间满足共面关系及控制点的重投影误差最小为约束条件,优化了实虚靶标融合模型参数。最后,以仿真试验验证了实虚靶标融合模型构建及参数计算的可行性和稳定性。实虚靶标融合的实施及布局分析。在实虚靶标融合模型的构建过程中,实标定物是重要基础。通过分析交通事故现场特点,设计了平面结构的黑白相间棋盘格标定物。使用中值滤波方法对现场图像进行预处理,突出图像中感兴趣的特征后,采用半自动检测(semi automatic detection,SAD)方法提取实标定物上的特征点。通过实标定物上特征点提取试验,与Harris检测方法对比,可有效抑制非精确控制点的出现,提高实标定物上特征点提取的准确性。为提高实虚靶标融合的实施效果,通过室内试验对实虚靶标融合的布局进行分析。研究结果表明,对于现场固定区域布设4个分散的实标定物,能以最少的实标定物数获得最大的虚拟标定物覆盖面积。基于实虚靶标融合勘测事故现场。将实虚靶标融合应用于交通事故现场勘测,克服单一标定物外延区勘测精度差的缺陷,提高其适用性。通过研究摄影测量2D-DLT方法原理、非线性优化方法以及传统的控制点坐标获取方法,建立了实虚靶标融合后控制点的优选策略,从而获得事故现场关注区域四周的控制点坐标数据,提出了基于实虚靶标融合的改进2D-DLT法。通过现场试验分别考查了实虚靶标融合后建立的虚拟标定物所占区域大小、虚拟标定物所占区域大小相同时实标定物面积大小以及对比使用单一实标定物与实虚靶标融合对勘测结果的影响。试验结果显示:虚拟标定物所占区域越大,待测区域的测量相对误差平均值越小,摄影测量的结果越好;在虚拟标定物所占区域大小不变的前提下,随着实标定物面积的增加,待测区域的测量相对误差平均值变化不大,摄影测量的结果基本不变;采用实虚靶标融合比采用单一实标定物进行摄影测量的结果更好。从而验证了基于实虚靶标融合的改进2D-DLT法的优越性。最后,对一个案例应用结果分析,并证明了改进2D-DLT法的可行性。SUAV摄影勘测事故现场。SUAV摄影可方便地实现从低空俯视拍摄地面图像,而且成像分辨率现已满足有关标准的要求。将SUAV摄影应用于交通事故现场勘测,抑制使用普通相机采用摄影测量2D-DLT方法勘测交通事故现场时,拍摄倾角对勘测精度的不利影响。为减少2D-DLT方法计算中的病态方程求解问题,提出了先将像点的量测坐标值和物点的世界坐标值归一化处理,然后采用奇异值分解的方法计算DLT参数的SUAV摄影2D-DLT测量法,并通过仿真试验证实了该方法的有效性。为了给SUAV摄影2D-DLT测量法的实施提供指导,研究了摄影高度的估算方法。最后,将实虚靶标融合用于SUAV摄影2D-DLT测量法,构建了SUAV摄影勘测事故现场的完整方法,设计了方法流程、硬件设备以及测试程序。通过现场试验验证了SUAV摄影勘测事故现场的有效性,测量数据的平均误差小于1%,比使用普通数码相机采用地面摄影测量的平均误差进一步减小。SUAV摄影勘测事故现场,能有效解决由于拍摄倾角小造成的图像校正精度低、场景覆盖面小及可用信息恢复少等缺陷,提高交通事故现场勘测的精度,增强摄影测量2D-DLT方法的实用性。