本發(fā)明涉及交通控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于視頻技術(shù)的車速檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)：

近幾年來，我國高速公路蓬勃發(fā)展，縮短了城市之間的運輸時間，同時機動車的所有量急劇增加，從而導(dǎo)致交通事故越演越烈，由于車輛超速或未能達到高速公路最低速度要求而造成的交通事故比比皆是，造成了不必要的生命安全及財產(chǎn)損失，也給交通管理帶來了一定的壓力和負擔(dān)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，很多智能型的交通設(shè)備應(yīng)用到了交通指揮控制領(lǐng)域，給交通的運輸效率帶來很大的提高，運輸秩序井然；但也有些不法分子存在僥幸、公然抗法，在高速公路上飛車馳騁；有些不熟練的駕駛員開上高速，認為速度低是安全駕駛第一要素，但影響其他車輛的正常行駛，這些都給交通事故埋下隱患。在高速公路上，超速行駛是交通事故的主要因素，車輛高速行駛時，遇到障礙來不及處理；駕駛員不易控制車輛，尤其是在雨雪等惡劣天氣；同樣對于低速行駛的車輛，等同于正常行駛車輛前面的障礙物一樣，來不及躲閃，也會造成嚴重的追尾等交通事故。因此加強交通管理，實行對超速和低速行駛車輛進行嚴密監(jiān)視，是減少交通事故的有效手段，確保高速公路交通暢通無阻的必由之路。

在專利文獻1532781中詳細敘述了目前已有許多種用于監(jiān)視超速車輛方法：雷達超速監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用雷達信號實現(xiàn)監(jiān)視超速車輛的目的，但在雷達測速區(qū)以外，對超速車輛無法監(jiān)視，且雷達測速無法直接得到超速車輛的車牌號；環(huán)形線圈檢測的CCD彩色車輛超速監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用計算機和光電技術(shù)，可監(jiān)視速度小于200公里/小時各類機動車輛的超速情況，并且在路面上開環(huán)形槽，為保證系統(tǒng)的運行可靠性，設(shè)計時就應(yīng)考慮嚴格的工作特性，路口計算機均采用工控機，投資較大，破壞路面，系統(tǒng)造價較視頻檢測系統(tǒng)高；基于視頻檢測的彩色CCD超速監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用計算機和圖像信號處理技術(shù)，可監(jiān)視速度小于200公里/小時各類車輛的超速情況，路口計算機采用工控機，信號、圖像傳輸系統(tǒng)所有設(shè)計完全按工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，投資較大，穩(wěn)定性能不是十分理想。

在中國幾乎沒有對高速公路低速行駛的車輛進行檢測和追責(zé)，也很少有專利技術(shù)方案解決高速公路低速行駛檢測，這是非常遺憾的，因為國家高速公路條例中明文規(guī)定機動車輛行駛的最低車速和每條車道的行駛速度范圍；另外很多的技術(shù)方案要借助于額外的檢測裝備和額外的處理計算機，造成設(shè)備安裝不方便和成本投資大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于視頻技術(shù)的車速檢測裝置及檢測方法，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用攝像頭對高速公路的某一方向持續(xù)獲取的視頻圖像，采用視頻圖像分析技術(shù)，進行機動車輛的識別（包括車牌識別）與跟蹤，計算機動車輛車速，并將車速違章的車輛信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳至交通指揮中心。

本發(fā)明提供了一種基于視頻技術(shù)的車速檢測裝置，安裝在高速公路制定位置，包括硬件部分和軟件部分，所述硬件部分包括中央處理模塊、攝像頭、存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)接口和電源模塊，

中央處理模塊，用于對其他各個模塊進行控制；

攝像頭，與中央處理模塊相連接，用于持續(xù)獲取高速公路某一方向的道路視頻；

存儲模塊，與中央處理模塊相連接，用于對違章車輛信息的存儲；

電源模塊，與中央處理模塊相連接，為所述車速檢測裝置提供電源；

網(wǎng)絡(luò)接口，與中央處理模塊相連接，用于所述車速檢測裝置連接網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠程控制和數(shù)據(jù)上傳；

所述軟件架構(gòu)包括遠程控制模塊、通信模塊、視頻采集模塊、車輛識別模塊、車輛跟蹤模塊、車速判定模塊和信息處理模塊；

遠程控制模塊，通過網(wǎng)絡(luò)接口與中央處理模塊相連接，實現(xiàn)所述車速檢測裝置的遠程控制、裝置內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置及所述車速檢測裝置的運行；

通信模塊，與中央處理模塊相連接，用于所述車速檢測裝置的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議匹配與網(wǎng)絡(luò)通信；

視頻采集模塊，與中央處理模塊相連接，用于采集高速公路某一方向的道路視頻；

車輛識別模塊，與中央處理模塊相連接，采用高效的視頻圖像處理技術(shù)，提取機動車輛的特征，進行機動車輛的多目標(biāo)識別及對應(yīng)的機動車車牌信息；

車輛跟蹤模塊，與中央處理模塊相連接，對車輛識別模塊識別出的車輛目標(biāo)進行跟蹤，同時在車輛目標(biāo)越過視頻中預(yù)設(shè)的線時進行計時間點，用于計算車速；

車速判定模塊，與中央處理模塊相連接，用于計算車速，判斷車輛車速是否在所在車道的速度范圍內(nèi)、超速或是低速；

信息處理模塊，與中央處理模塊相連接，將超速與低速的違章車輛信息存在數(shù)據(jù)庫中進行數(shù)據(jù)上傳，上傳成功后即時刪除違章信息。

本發(fā)明還提供了一種基于視頻技術(shù)的車速檢測方法，包括如下步驟：

①所述車速檢測裝置與地面之間的垂直距離記為h，判斷車輛與預(yù)設(shè)參考線1相觸，記時刻t₁，此時攝像頭與垂直方向的夾角記為α，判斷車輛與預(yù)設(shè)參考線2相觸，記時刻t₂；

②通過內(nèi)部參數(shù)設(shè)置網(wǎng)頁所設(shè)置的參數(shù)可以計算出，車輛從t1到t2所行使的距離s，兩條參考線所對應(yīng)攝像頭的鏡頭角度為β，s=h*tan(α+β)- h*tan(α)，則速度v=s/(t₂-t₁)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種基于視頻技術(shù)的車速檢測裝置及檢測方法，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，無需額外的感應(yīng)器，只需要一個數(shù)字高清攝像頭作為傳感器，經(jīng)過視頻圖像分析，進行機動車輛的識別（包括車牌識別）與跟蹤，計算機動車輛車速，可以判斷機動車是否超速或者低速，并將車速違章的車輛信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳至交通指揮中心；本發(fā)明具備結(jié)構(gòu)簡單、智能化、使用簡單方便的特點，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明的硬件框架示意圖；

圖2是本發(fā)明的軟件框架示意圖；

圖3計算車速原理圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖說明和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述：

如圖1所示，

本發(fā)明提供了一種基于視頻技術(shù)的車速檢測裝置，安裝在高速公路制定位置，包括硬件部分和軟件部分，如圖1所示，所述硬件部分包括中央處理模塊、攝像頭、存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)接口和電源模塊，

中央處理模塊，用于對其他各個模塊進行控制；是所述車速檢測裝置的核心部分，用于視頻圖像的處理，信息的采集和上傳，網(wǎng)絡(luò)的連接和通信；該中央處理模塊配有高效的處理芯片，燒錄便攜式的操作系統(tǒng)，例如Android系統(tǒng)，便于裝置軟件部分的安裝與更新；

攝像頭，與中央處理模塊相連接，所述攝像頭為數(shù)字高清攝像頭，用于持續(xù)獲取高速公路某一方向的道路視頻；

存儲模塊，與中央處理模塊相連接，用于對違章車輛信息的存儲，并在存儲模塊上預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫，方便信息的管理；

電源模塊，與中央處理模塊相連接，為所述車速檢測裝置提供電源；

網(wǎng)絡(luò)接口，與中央處理模塊相連接，用于所述車速檢測裝置連接網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠程控制和數(shù)據(jù)上傳；為了所述車速檢測裝置能夠在不同的工作環(huán)境下工作，配有多種網(wǎng)絡(luò)接口，例如RJ45、WIFI等，以適應(yīng)不同的需要；

如圖2所示，所述軟件架構(gòu)包括遠程控制模塊、通信模塊、視頻采集模塊、車輛識別模塊、車輛跟蹤模塊、車速判定模塊和信息處理模塊；

遠程控制模塊，通過網(wǎng)絡(luò)接口與中央處理模塊相連接，實現(xiàn)所述車速檢測裝置的遠程控制、裝置內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置及所述車速檢測裝置的運行；

通信模塊，與中央處理模塊相連接，用于所述車速檢測裝置的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議匹配與網(wǎng)絡(luò)通信；使所述車速檢測裝置適應(yīng)不同類型的網(wǎng)絡(luò)，采用不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通信，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口類型適合無線和有線方式進行連接；

視頻采集模塊，與中央處理模塊相連接，通過數(shù)字高清攝像頭持續(xù)采集高速公路某一方向的道路視頻，并作去噪、銳化等預(yù)處理操作，得到理想的視頻圖像；

車輛識別模塊，與中央處理模塊相連接，采用高效的視頻圖像處理技術(shù)，提取機動車輛的特征，進行機動車輛的多目標(biāo)識別及對應(yīng)的機動車車牌信息；

車輛跟蹤模塊，與中央處理模塊相連接，采用高效的視頻跟蹤技術(shù)對車輛識別模塊識別出的車輛目標(biāo)進行跟蹤，同時在車輛目標(biāo)越過視頻中預(yù)設(shè)的線時進行計時間點，用于計算車速；

車速判定模塊，與中央處理模塊相連接，用于計算車速，判斷車輛車速是否在所在車道的速度范圍內(nèi)、超速或是低速；

信息處理模塊，與中央處理模塊相連接，將超速與低速的違章車輛信息存在數(shù)據(jù)庫中進行數(shù)據(jù)上傳，上傳成功后即時刪除違章信息。

如圖3所示，本發(fā)明還提供了一種基于視頻技術(shù)的車速檢測方法，包括如下步驟：

①所述車速檢測裝置與地面之間的垂直距離記為h，判斷車輛與預(yù)設(shè)參考線1相觸，記時刻t₁，此時攝像頭與垂直方向的夾角記為α，判斷車輛與預(yù)設(shè)參考線2相觸，記時刻t₂；

②通過內(nèi)部參數(shù)設(shè)置網(wǎng)頁所設(shè)置的參數(shù)可以計算出，車輛從t1到t2所行使的距離s，兩條參考線所對應(yīng)攝像頭的鏡頭角度為β，s=h*tan(α+β)- h*tan(α)，則速度v=s/(t₂-t₁)。

本發(fā)明的工作過程為，將所述車速檢測裝置安裝在具有高速公路上方的指定位置，加電后初始化，該車速檢測裝置通過網(wǎng)絡(luò)接口連入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)該車速檢測裝置的遠程控制。所述車速檢測裝置啟動完畢后，通過WIFI或者RJ45等接口，采用瀏覽器查看車速檢測裝置內(nèi)部參數(shù)設(shè)置網(wǎng)頁，并設(shè)置高速道路的車道數(shù)量、車道限速數(shù)值、視頻中預(yù)設(shè)參考線1和預(yù)設(shè)參考線2的距離s、車速檢測裝置的架設(shè)高度h、攝像頭與垂直方向的夾角α以及交通指揮中心的服務(wù)器的IP地址等參數(shù)信息；同樣可以采用瀏覽器查看裝置的運行情況網(wǎng)頁，包括道路視頻圖像，車輛的目標(biāo)識別情況，車牌信息和其所對應(yīng)的車速；還可以在該網(wǎng)頁上實現(xiàn)裝置啟動、暫停操作。

首先通過采集模塊獲取視頻圖像，經(jīng)過一定的預(yù)處理操作得到理想的視頻圖像；通過車輛識別模塊進行車輛多目標(biāo)識別；再通過車輛跟蹤模塊進行識別之后的車輛跟蹤；通過車速判定模塊獲取車輛通過視頻預(yù)設(shè)的兩條固定參考線的時間和車輛實際行駛的距離，得到車輛的車速，與車道限速范圍進行比較，判斷是否超速或低速，并將違章信息進行采集；信息處理模塊將違章車速的車輛信息通過信息管理模塊存入數(shù)據(jù)庫中，通過網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳，信息包括通過目標(biāo)識別模塊得到的車牌號碼和通過判斷車速模塊所得到的違章車速。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。