本發(fā)明屬于高速公路交通管理領(lǐng)域，特別是一種道路交通場景下無人機(jī)視頻興趣區(qū)域自動標(biāo)識及管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在高速公路交通管理領(lǐng)域，及時(shí)識別和處理各種交通事件，如違停車輛、潑灑物、團(tuán)霧等對于提高道路安全性和運(yùn)行效率至關(guān)重要。傳統(tǒng)的道路事件采集方法主要有固定檢測器和人工巡檢方式，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中存在諸多局限性。固定檢測器主要采用攝像頭或地面?zhèn)鞲衅?，這種方式只能覆蓋有限的區(qū)域，存在監(jiān)控盲區(qū)，難以實(shí)現(xiàn)對長距離、高速公路全路段的全面監(jiān)控。同時(shí)，這些設(shè)備的安裝和維護(hù)成本高昂，且在惡劣天氣條件下容易受到干擾。人工巡檢效率低下，且無法實(shí)現(xiàn)全天候、實(shí)時(shí)的巡檢，容易導(dǎo)致事件未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

2、針對以上技術(shù)瓶頸和不足，近年來，利用無人機(jī)進(jìn)行交通監(jiān)控成為一種新興的解決方案。無人機(jī)具備靈活性強(qiáng)、覆蓋范圍廣、實(shí)時(shí)響應(yīng)能力高等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)控手段的不足。然而，目前大多數(shù)無人機(jī)監(jiān)控方法在自動識別和管理興趣區(qū)域方面仍存在顯著的技術(shù)挑戰(zhàn)。如何考慮無人機(jī)在高速公路巡檢中利用視頻進(jìn)行目標(biāo)或事件檢測的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，并結(jié)合無人機(jī)位置、姿態(tài)等數(shù)據(jù)以及道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，合理劃分不同應(yīng)用驅(qū)動下的興趣區(qū)域，并實(shí)現(xiàn)對各區(qū)域的有效管理，目前仍是一個(gè)未被充分解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種道路交通場景下無人機(jī)視頻興趣區(qū)域自動標(biāo)識及管理系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。它通過對無人機(jī)采集視角下的目標(biāo)道路場景進(jìn)行自動分析，提取興趣區(qū)域，并對興趣區(qū)域進(jìn)行管理。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)高速公路場景下無人機(jī)檢測視頻圖像數(shù)據(jù)的自動化興趣區(qū)域劃分，通過在興趣區(qū)域內(nèi)開展基于深度學(xué)習(xí)或圖像識別技術(shù)的交通目標(biāo)檢測、事件識別等業(yè)務(wù)應(yīng)用，有效減少系統(tǒng)資源開銷、提高圖像處理運(yùn)算效率。

2、本申請的一個(gè)實(shí)施例提供了一種道路交通場景下無人機(jī)視頻興趣區(qū)域自動標(biāo)識及管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

3、通信連接的道路坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理模塊、無人機(jī)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)管理模塊以及興趣區(qū)域管理模塊；其中，

4、所述道路坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理模塊用于通過無人機(jī)實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)道路的圖像數(shù)據(jù)，并將所述目標(biāo)道路圖像數(shù)據(jù)中的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)提取、存儲和動態(tài)更新目標(biāo)道路的幾何特征信息；

5、所述無人機(jī)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)管理模塊用于實(shí)時(shí)采集無人機(jī)的地理位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)；

6、所述興趣區(qū)域管理模塊用于根據(jù)目標(biāo)道路的幾何特征信息、無人機(jī)的地理位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)道路的興趣區(qū)域，并對所述興趣區(qū)域執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和任務(wù)事件的檢測。

7、可選的，所述道路坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理模塊，包括：

8、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換預(yù)處理單元；其中，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換預(yù)處理單元用于通過無人機(jī)內(nèi)設(shè)圖像采集設(shè)備的參數(shù)，執(zhí)行對所述目標(biāo)道路圖像數(shù)據(jù)中的圖像坐標(biāo)的預(yù)處理，以實(shí)現(xiàn)將目標(biāo)道路圖像平面的像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換到所述圖像采集設(shè)備的三維坐標(biāo)系中。

9、可選的，所述無人機(jī)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)管理模塊，包括：

10、無人機(jī)地理位置數(shù)據(jù)確定單元以及無人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)確定單元；其中，

11、所述無人機(jī)地理位置數(shù)據(jù)確定單元用于通過使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)獲取無人機(jī)實(shí)時(shí)的地理位置數(shù)據(jù)；其中，所述地理位置數(shù)據(jù)至少包括經(jīng)度、緯度和高度信息；

12、所述無人機(jī)姿態(tài)數(shù)據(jù)確定單元用于通過慣性測量單元獲取無人機(jī)的姿態(tài)數(shù)據(jù)；其中，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)至少包括俯仰角、滾轉(zhuǎn)角和航向角。

13、可選的，所述道路坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理模塊，還包括：

14、數(shù)據(jù)融合及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，所述數(shù)據(jù)融合及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元用于通過擴(kuò)展卡爾曼濾波算法接收并融合所述無人機(jī)實(shí)時(shí)的地理位置數(shù)據(jù)和無人機(jī)的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并通過無人機(jī)內(nèi)設(shè)圖像采集設(shè)備的參數(shù)，將目標(biāo)道路圖像平面的像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系。

15、可選的，所述數(shù)據(jù)融合及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，包括：

16、透視變換子單元，所述透視變換子單元用于通過預(yù)設(shè)透視變換方法將目標(biāo)道路圖像平面的像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系，以實(shí)現(xiàn)將目標(biāo)道路圖像與實(shí)際目標(biāo)道路區(qū)域?qū)R。

17、可選的，所述興趣區(qū)域管理模塊，包括：

18、興趣區(qū)域劃分單元和興趣區(qū)域的檢測標(biāo)識單元，其中，

19、所述興趣區(qū)域劃分單元用于根據(jù)無人機(jī)實(shí)時(shí)的地理位置數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)以及目標(biāo)道路地圖數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)道路的自動區(qū)域劃分；

20、所述興趣區(qū)域的檢測標(biāo)識單元用于利用深度學(xué)習(xí)模型執(zhí)行興趣區(qū)域的檢測和標(biāo)識。

21、可選的，所述興趣區(qū)域管理模塊，還包括：

22、興趣區(qū)域更新單元，所述興趣區(qū)域更新單元用于利用視覺-慣性里程計(jì)技術(shù)優(yōu)化和更新興趣區(qū)域。

23、本申請的又一實(shí)施例提供了一種道路交通場景下無人機(jī)視頻興趣區(qū)域自動標(biāo)識及管理方法，所述方法包括：

24、獲取目標(biāo)道路的圖像數(shù)據(jù)，并將所述目標(biāo)道路圖像數(shù)據(jù)中的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)，以確定目標(biāo)道路的幾何特征信息；

25、采集無人機(jī)的地理位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)；

26、根據(jù)所述目標(biāo)道路的幾何特征信息、無人機(jī)的地理位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)道路的興趣區(qū)域，并對所述興趣區(qū)域執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和任務(wù)事件的檢測。

27、本申請的又一實(shí)施例提供了一種存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)中存儲有計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被設(shè)置為運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述所述的方法。

28、本申請的又一實(shí)施例提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器被設(shè)置為運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述所述的方法。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種道路交通場景下無人機(jī)視頻興趣區(qū)域自動標(biāo)識及管理系統(tǒng)，其中，道路坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理模塊用于通過無人機(jī)實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)道路的圖像數(shù)據(jù)，并將目標(biāo)道路圖像數(shù)據(jù)中的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)提取、存儲和動態(tài)更新目標(biāo)道路的幾何特征信息；無人機(jī)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)管理模塊用于實(shí)時(shí)采集無人機(jī)的地理位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)；興趣區(qū)域管理模塊用于根據(jù)目標(biāo)道路的幾何特征信息、無人機(jī)的地理位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)道路的興趣區(qū)域，并對興趣區(qū)域執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和任務(wù)事件的檢測。它通過對無人機(jī)采集視角下的目標(biāo)道路場景進(jìn)行自動分析，提取興趣區(qū)域，并對興趣區(qū)域進(jìn)行管理。通過在興趣區(qū)域內(nèi)開展基于深度學(xué)習(xí)或圖像識別技術(shù)的交通目標(biāo)檢測、事件識別等業(yè)務(wù)應(yīng)用，有效減少系統(tǒng)資源開銷、提高圖像處理運(yùn)算效率。

技術(shù)特征：

1.一種道路交通場景下無人機(jī)視頻興趣區(qū)域自動標(biāo)識及管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述道路坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理模塊，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)管理模塊，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述道路坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理模塊，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)融合及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述興趣區(qū)域管理模塊，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述興趣區(qū)域管理模塊，還包括：

8.一種道路交通場景下無人機(jī)視頻興趣區(qū)域自動標(biāo)識及管理方法，其特征在于，所述方法包括：

9.一種存儲介質(zhì)，其特征在于，所述存儲介質(zhì)中存儲有計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被設(shè)置為運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述權(quán)利要求8中所述的方法。

10.一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器，其特征在于，所述存儲器中存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器被設(shè)置為運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)所述權(quán)利要求8中所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種道路交通場景下無人機(jī)視頻興趣區(qū)域自動標(biāo)識及管理系統(tǒng)，其中，道路坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理模塊用于通過無人機(jī)實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)道路的圖像數(shù)據(jù)，并將目標(biāo)道路圖像數(shù)據(jù)中的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)提取、存儲和動態(tài)更新目標(biāo)道路的幾何特征信息；無人機(jī)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)管理模塊用于實(shí)時(shí)采集無人機(jī)的地理位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)；興趣區(qū)域管理模塊用于根據(jù)目標(biāo)道路的幾何特征信息、無人機(jī)的地理位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，確定目標(biāo)道路的興趣區(qū)域，并對興趣區(qū)域執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和任務(wù)事件的檢測。它通過對目標(biāo)道路場景進(jìn)行自動分析，提取興趣區(qū)域，并對興趣區(qū)域進(jìn)行交通目標(biāo)檢測、事件識別等業(yè)務(wù)應(yīng)用管理，減少系統(tǒng)資源開銷，提高效率。

技術(shù)研發(fā)人員：劉海青,郭福陽,鞏孝龍,王澤宇,王月昊,景夢圓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東交通學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19