專利名稱：基于視頻車輛光學(xué)特征識別匹配的交通流量檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于視頻車輛光學(xué)特征識別匹配的交通流量檢測系統(tǒng)，屬機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域。
隨著社會的發(fā)展，汽車成了人們所依賴的主要交通工具之一，同時(shí)也引發(fā)了道路堵塞現(xiàn)象，成為各國政府及市民關(guān)心的社會熱點(diǎn)問題，越來越多的國家求助于智能交通系統(tǒng)工程來加以解決。智能交通系統(tǒng)工程旨在從系統(tǒng)角度出發(fā)，利用先進(jìn)的技術(shù)，把車輛、道路、管理與出行者緊密結(jié)合起來，綜合有效地解決道路交通問題。智能交通系統(tǒng)工程內(nèi)容包括道路交通信息檢測、信息發(fā)布、交通誘導(dǎo)、信號控制、交通管理等子系統(tǒng)。
道路交通信息檢測系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)工程中的一個(gè)重要子系統(tǒng)，它實(shí)時(shí)動態(tài)地對車流量、車流速度、道路占有率、行車方向、車型等交通狀況信息進(jìn)行采集、匯總、處理、分析。為合理分配路網(wǎng)資源、提高車速和車流量、減少交通堵塞和交通事故、改善交通狀況、保護(hù)環(huán)境、節(jié)省時(shí)間和能源、降低運(yùn)輸成本及城市規(guī)劃建設(shè)提供前端信息采集、信息服務(wù)、解決方案和決策依據(jù)。
目前，可用于道路交通信息檢測的技術(shù)產(chǎn)品主要有八種超聲波檢測、微波多譜勒檢測、微波真實(shí)現(xiàn)場檢測、視頻檢測、紅外視頻檢測、聲學(xué)檢測、磁力計(jì)檢測、感應(yīng)線圈檢測。其中，視頻檢測以非接觸、無損害路面，提供直觀可視化圖像，一個(gè)信息源可提供多個(gè)交通信息結(jié)果，單臺設(shè)備可檢測多個(gè)車道，使用壽命長，維護(hù)工作量低，系統(tǒng)變化容易調(diào)整等特點(diǎn)，而成為國際上ITS行業(yè)前沿主流應(yīng)用技術(shù)。
本發(fā)明選擇視頻檢測技術(shù)路線，提出以車輛上的光學(xué)特征為依據(jù)，通過特征識別匹配，實(shí)現(xiàn)道路交通信息檢測。引證文件1.鄭長青，郝云新，鄒元英，“道路交通信息檢測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)與方法”，第七界多國城市交通學(xué)術(shù)會議論文集，P201-P206，北京，2001年10月。
基于視頻車輛光學(xué)特征識別匹配的交通流量檢測系統(tǒng)硬件由照明器(1)、視頻輸入器(2)、圖像采集卡(3)、主控機(jī)(4)、顯示器(5)和觸發(fā)裝置(6)組成。照明器(1)可以是標(biāo)準(zhǔn)電光源如發(fā)光二極管、工業(yè)照明燈具、紅外、紫外光源。視頻輸入器(2)可以是數(shù)字相機(jī)，也可以是標(biāo)準(zhǔn)速率、非標(biāo)準(zhǔn)速率、線陣、面陣視頻模擬或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、激光、X光機(jī)、聲納或可獲取圖像的標(biāo)準(zhǔn)器件。圖像采集卡(3)是標(biāo)準(zhǔn)模擬或數(shù)字圖像采集卡，也可以是USB接口的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或者是視頻編輯卡并能與主控機(jī)(4)內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的軟件模塊或硬件模塊，插接在主控機(jī)(4)的PCI、ISA或相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線上。主控機(jī)(4)是具有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)功能的主控設(shè)備，含機(jī)箱、CPU及其主板、內(nèi)存、ROM或硬盤、通信口、有源底版等，可以是商用、民用計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、工控機(jī)、DSP或具有計(jì)算機(jī)功能的處理器系統(tǒng)。顯示器(5)是標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)兼容的顯示器，一般與主控機(jī)(4)連接安放在一起。觸發(fā)裝置(6)可以是視頻、光電開關(guān)、紅外探測器、激光。
系統(tǒng)軟件以下模塊組成通信、視頻捕捉、圖像采集、識別、匹配、交通流量計(jì)算、并行處理、數(shù)據(jù)存儲查詢、顯示、報(bào)警、遠(yuǎn)程傳輸。
采用機(jī)器視覺技術(shù)全天候?qū)崟r(shí)在線自動提取交通流量信息的基于數(shù)字視頻光學(xué)字符特征識別的交通流量檢測系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)步驟如下1.在任意一條公交道路上由A通往B的AB路段的A入口和B出口符合安裝規(guī)范的位置分別安裝一套本發(fā)明的檢測系統(tǒng)，使得A系統(tǒng)視頻輸入器(2)的視場能夠看到A入口所有行駛的車輛，同理，B系統(tǒng)視頻輸入器(2)的視場能夠看到B出口所有行駛的車輛，AB兩個(gè)系統(tǒng)視頻輸入器(2)的調(diào)整應(yīng)保證車輛所有光學(xué)特征的清晰；2.A入口系統(tǒng)和B出口系統(tǒng)的照明器(1)分別由一套光敏開關(guān)和定時(shí)器組成的開關(guān)控制器控制，夜間開啟照明器(1)，白天則關(guān)閉，如果AB兩個(gè)口的視場內(nèi)道路照明條件足夠好，則可以不用照明器(1)；3.啟動AB兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(4)，CPU按程序初始化各系統(tǒng)硬件照明器(1)、視頻輸入器(2)、圖像采集卡(3)、主控機(jī)(4)、顯示器(5)和觸發(fā)裝置(6)，以及系統(tǒng)軟件；4.AB兩個(gè)系統(tǒng)分別建立相同的車輛圖像光學(xué)特征參數(shù)，包括漢字、字母、數(shù)字、商標(biāo)、標(biāo)識、符號、車牌照顏色、車牌照形狀、車顏色、車型；5.各主控機(jī)(4)調(diào)用各系統(tǒng)的圖像采集軟件模塊控制圖像采集卡(3)按系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的或由用戶設(shè)定的采樣周期、采樣方式實(shí)時(shí)采集路口行車道上視頻輸入器(2)視場內(nèi)通行的車輛圖像；
6.各主控機(jī)(4)調(diào)用各系統(tǒng)的識別軟件模塊對采集到的車輛圖像進(jìn)行分析、處理和識別，并提取車輛光學(xué)特征參數(shù)；7.將A入口系統(tǒng)識別的每一輛車的光學(xué)特征參數(shù)存儲到A系統(tǒng)本地?cái)?shù)據(jù)庫中，或者通過有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦ぷ髡緮?shù)據(jù)庫；8.B系統(tǒng)調(diào)用匹配軟件模塊對B出口每一輛車的光學(xué)特征參數(shù)通過有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)到A系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查詢匹配，或者通過有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦ぷ髡?，在工作站?shù)據(jù)庫中由工作站進(jìn)行查詢匹配。
9.B系統(tǒng)主控機(jī)(4)，或者工作站，根據(jù)匹配結(jié)果計(jì)算出A到B路段上車輛通行能力包括車流量、密度、車速、車距、逆行、超速、滯留技術(shù)指標(biāo)；10.如果需要，A、B兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(4)分別調(diào)用各自的顯示軟件模塊把檢測過程及結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在顯示器(5)上；11.A、B兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(4)，或者工作站，分別調(diào)用各自的數(shù)據(jù)存儲查詢軟件模塊把車輛圖像信息、識別參數(shù)以及匹配結(jié)果實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫中，供實(shí)時(shí)或事后排查、以及后續(xù)交通系統(tǒng)工程智能化管理使用；12.B系統(tǒng)主控機(jī)(4)，或者工作站，調(diào)用遠(yuǎn)程傳輸軟件模塊把檢測出來的交通流量結(jié)果通過通信端口傳輸?shù)街笓]中心作為上位管理；13.兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(3)分別調(diào)用各自的多任務(wù)處理軟件模塊對以上所敘的1至12項(xiàng)的任務(wù)進(jìn)行多任務(wù)管理以及控制各個(gè)系統(tǒng)的開始、停止、人工干預(yù)和異常情況處理。
14.系統(tǒng)可以同時(shí)在多條公交道路和多個(gè)路段口配置以形成網(wǎng)絡(luò)化交通流量檢測系統(tǒng)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.現(xiàn)有視頻車流量檢測系統(tǒng)是采用在設(shè)定的大視場內(nèi)對行駛車輛進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算出車流量。而本發(fā)明采用對任意路段出入口視頻車輛光學(xué)特征識別并一一對應(yīng)匹配的技術(shù)路線，能夠有效控制識別率，直觀，可靠，易于實(shí)現(xiàn)和使用；2.檢測結(jié)果可以多種用途，既可以用于交通流量分析，同時(shí)還可以針對通過該路段的任意一輛車進(jìn)行識別、跟蹤、比對、報(bào)警、查詢、套牌檢測。
3.既可用于交通系統(tǒng)工程，又可用于公安機(jī)動車安全防范。
附圖
2為基于視頻車輛光學(xué)特征識別匹配的交通流量檢測系統(tǒng)工作原理框圖。
附圖3為基于視頻車輛光學(xué)特征識別匹配的交通流量檢測系統(tǒng)軟件流程圖。
9.B系統(tǒng)主控機(jī)(4)，或者工作站，根據(jù)匹配結(jié)果計(jì)算出A到B路段上車輛通行能力包括車流量、密度、車速、車距、逆行、超速、滯留技術(shù)指標(biāo)；10.如果需要，A、B兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(4)分別調(diào)用各自的顯示軟件模塊把檢測過程及結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在顯示器(5)上；11.A、B兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(4)，或者工作站，分別調(diào)用各自的數(shù)據(jù)存儲查詢軟件模塊把車輛圖像信息、識別參數(shù)以及匹配結(jié)果實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫中，供實(shí)時(shí)或事后排查、以及后續(xù)交通系統(tǒng)工程智能化管理使用；12.B系統(tǒng)主控機(jī)(4)，或者工作站，調(diào)用遠(yuǎn)程傳輸軟件模塊把檢測出來的交通流量結(jié)果通過通信端口傳輸?shù)街笓]中心作為上位管理；13.兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(3)分別調(diào)用各自的多任務(wù)處理軟件模塊對以上所敘的1至12項(xiàng)的任務(wù)進(jìn)行多任務(wù)管理以及控制各個(gè)系統(tǒng)的開始、停止、人工干預(yù)和異常情況處理。
權(quán)利要求
融合機(jī)器視覺技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成基于視頻車輛光學(xué)特征識別匹配的交通流量檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件由照明器(1)、視頻輸入器(2)、圖像采集卡(3)、主控機(jī)(4)、顯示器(5)和觸發(fā)裝置(6)組成；其特征在于自動檢測交通流量信息的實(shí)現(xiàn)步驟如下1.在任意一條公交道路上由A通往B的AB路段的A入口和B出口符合安裝規(guī)范的位置分別安裝一套本發(fā)明的檢測系統(tǒng)，使得A系統(tǒng)視頻輸入器(2)的視場能夠看到A入口所有行駛的車輛，同理，B系統(tǒng)視頻輸入器(2)的視場能夠看到B出口所有行駛的車輛，AB兩個(gè)系統(tǒng)視頻輸入器(2)的調(diào)整應(yīng)保證車輛所有光學(xué)特征的清晰；
2.A入口系統(tǒng)和B出口系統(tǒng)的照明器(1)分別由一套光敏開關(guān)和定時(shí)器組成的開關(guān)控制器控制，夜間開啟照明器(1)，白天則關(guān)閉，如果AB兩個(gè)口的視場內(nèi)道路照明條件足夠好，則可以不用照明器(1)；
3.啟動AB兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(4)，CPU按程序初始化各系統(tǒng)硬件照明器(1)、視頻輸入器(2)、圖像采集卡(3)、主控機(jī)(4)、顯示器(5)和觸發(fā)裝置(6)，以及系統(tǒng)軟件；
4.AB兩個(gè)系統(tǒng)分別建立相同的車輛圖像光學(xué)特征參數(shù)，包括漢字、字母、數(shù)字、商標(biāo)、標(biāo)識、符號、車牌照顏色、車牌照形狀、車顏色、車型；
5.各主控機(jī)(4)調(diào)用各系統(tǒng)的圖像采集軟件模塊控制圖像采集卡(3)按系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的或由用戶設(shè)定的采樣周期、采樣方式實(shí)時(shí)采集路口行車道上視頻輸入器(2)視場內(nèi)通行的車輛圖像；
6.各主控機(jī)(4)調(diào)用各系統(tǒng)的識別軟件模塊對采集到的車輛圖像進(jìn)行分析、處理和識別，并提取車輛光學(xué)特征參數(shù)；
7.將A入口系統(tǒng)識別的每一輛車的光學(xué)特征參數(shù)存儲到A系統(tǒng)本地?cái)?shù)據(jù)庫中，或者通過有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦ぷ髡緮?shù)據(jù)庫；
8.B系統(tǒng)調(diào)用匹配軟件模塊對B出口每一輛車的光學(xué)特征參數(shù)通過有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)到A系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查詢匹配，或者通過有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦ぷ髡?，在工作站?shù)據(jù)庫中由工作站進(jìn)行查詢匹配。
9.B系統(tǒng)主控機(jī)(4)，或者工作站，根據(jù)匹配結(jié)果計(jì)算出A到B路段上車輛通行能力包括車流量、密度、車速、車距、逆行、超速、滯留技術(shù)指標(biāo)；
10.如果需要，A、B兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(4)分別調(diào)用各自的顯示軟件模塊把檢測過程及結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在顯示器(5)上；
11.A、B兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(4)，或者工作站，分別調(diào)用各自的數(shù)據(jù)存儲查詢軟件模塊把車輛圖像信息、識別參數(shù)以及匹配結(jié)果實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫中，供實(shí)時(shí)或事后排查、以及后續(xù)交通系統(tǒng)工程智能化管理使用；
12.B系統(tǒng)主控機(jī)(4)，或者工作站，調(diào)用遠(yuǎn)程傳輸軟件模塊把檢測出來的交通流量結(jié)果通過通信端口傳輸?shù)街笓]中心作為上位管理；
13.兩個(gè)系統(tǒng)的主控機(jī)(3)分別調(diào)用各自的多任務(wù)處理軟件模塊對以上所敘的1至12項(xiàng)的任務(wù)進(jìn)行多任務(wù)管理以及控制各個(gè)系統(tǒng)的開始、停止、人工干預(yù)和異常情況處理。
14.系統(tǒng)可以同時(shí)在多條公交道路和多個(gè)路段口配置以形成網(wǎng)絡(luò)化交通流量檢測系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于視頻車輛光學(xué)特征識別匹配的交通流量檢測系統(tǒng)，屬機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)采用機(jī)器視覺技術(shù)，采集城市交通道路或高速高等級公路任意路段兩個(gè)或兩個(gè)以上不同位置車道上行駛的車輛圖像，識別出車輛的光學(xué)特征，通過對不同位置采集和識別的車輛光學(xué)特征匹配結(jié)果，計(jì)算出該路段上車輛通行能力包括車流量、密度、車速、車距、逆行、超速、滯留技術(shù)指標(biāo)，為交通系統(tǒng)工程提供智能化管理必需的交通流量信息。系統(tǒng)具有非接觸無損、全天候?qū)崟r(shí)在線自動提取有益交通通行信息的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于城市交通、城郊或小區(qū)道路、高速高等級公路進(jìn)行交通信息采集，也可用于交通管理、交通工程研究、設(shè)計(jì)、規(guī)劃部門進(jìn)行決策分析。
文檔編號G08G1/01GK1464487SQ0211382
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者李一民, 潘曉露, 柯曉兵 申請人:昆明利普機(jī)器視覺工程有限公司