專利名稱：監(jiān)測交通量的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交通量監(jiān)測裝置，它含有一個用來記錄同一交通道路上的一系列連續(xù)的交通車輛圖象的圖象記錄儀；一個與上述的圖象記錄儀相連接并用來確定上述一系列交通圖象內(nèi)的交通檢測區(qū)域的檢測區(qū)域確定裝置；一個與上述圖象記錄儀和檢測區(qū)域確定裝置結(jié)合使用的圖象分析儀，用來從每次提供的圖象中鑒定在上述的交通檢測區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)可認為是車輛的目標。
本發(fā)明還涉及監(jiān)測交通道路上出現(xiàn)的交通車輛的方法。
這類交通量監(jiān)測裝置是公知的，并由Wootton Jeffreys Consultants在市場上出售(名稱為Impact)。由電視攝象機構(gòu)成的圖象記錄儀記錄交通車輛的連續(xù)的圖象。在每一圖象內(nèi)確定要進行交通分析的檢測區(qū)域。圖象分析儀檢查該檢測區(qū)域內(nèi)的圖象內(nèi)容以便鑒定是否出現(xiàn)可認為是車輛的目標。這就能夠以電子方法監(jiān)測交通量并鑒別例如是否發(fā)生交通堵塞。交通堵塞要通過鑒定在記錄出的圖象上是否出現(xiàn)許多可看作是車輛的目標來確定。
在公知的交通量監(jiān)測裝置中，每次用一個矩形作為檢定區(qū)域，將該矩形加到被監(jiān)測的道路的圖象上。用這種方法將交通道路分成多個矩形區(qū)域。每個矩形的尺寸選擇成可充分容納一輛車。如果圖象分析儀確認有一輛以上的車輛出現(xiàn)在上述的矩形內(nèi)(這是在記錄圖象中通過改變該矩形的顏色例如由蘭變紅來表示的)就可示出交通出現(xiàn)問題的地方。
現(xiàn)有的交通量監(jiān)測裝置的缺點在于，由于采用多個矩形，圖象分析儀不得不考慮大量的象素，對每張圖要考慮多于2000個象素，這就需要相當大的計算能力。另外，為了得到可靠的系統(tǒng)，當交通情況急速變化時，必須獲得一個接一個快速接續(xù)的車輛圖象，這種變化對裝置的計算能力又提出更高的要求。
現(xiàn)有的交通量監(jiān)測裝置的另一缺點是，在分析連續(xù)的圖象時，不能對這些圖象建立任何關(guān)系。
本發(fā)明的目的在于提供一種交通量監(jiān)測裝置，其中，在不降低裝置可靠性的情況下，適當降低計算能力還足以進行有關(guān)圖象的分析，并且，還可在連續(xù)的圖象之間建立一種關(guān)系。
本發(fā)明的交通量監(jiān)測裝置的特征在于，上述的檢測區(qū)域確定裝置用來確定一條隨動軸線作為交通檢測區(qū)域，上述的隨動軸線位于上述交通道路內(nèi)的一條交通軸線內(nèi)并與其大致平行延伸，上述的圖象分析儀還用來對位于上述隨動軸線上的預(yù)定各點進行逐點鑒定，在檢測到一個目標時，立即在圖象上產(chǎn)生一個識別圖形，并從上述系列的連續(xù)交通圖象上鑒定是否出現(xiàn)與上述識別圖形相似的圖形。由于選擇隨動軸線作為交通檢測區(qū)，所考慮的象素的數(shù)目便可明顯減少。由于隨動軸線位于交通軸線上，較低的計算能力就足夠了，但不會降低裝置的可靠性。由于交通車輛主要沿上述隨動軸線移動，故可保證檢測的可靠性。通過再對被認為是車輛的目標加上一個識別圖形，并鑒定該識別圖形是否在連續(xù)的圖象上重復，就能夠觀察車輛的移動，因為，按這種方式可在連續(xù)的圖象之間建立起一種關(guān)系。
本發(fā)明裝置的第一最佳實施例的特征在于，上述的交通檢測區(qū)域確定裝置對上述交通圖象上的隨動線加一條預(yù)定的線段，這就使隨動軸線的確定變得簡單而可靠。
本發(fā)明裝置的第二個最佳實施例的特征在于，上述的圖象分析儀在上述鑒定開始時測定上述象素的灰度值，并鑒別該灰度值是否超過預(yù)定的門坎值，并且，確定超過門坎值的灰度值的上述識別圖形。特別是，當采用視頻圖象時，能夠以簡便的方式確定象素的灰度值，并可進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。而且，可用數(shù)字化的灰度值快速進行計算，這就可快速而方便地與門坎值進行比較，通過這種比較，能夠可靠地確定識別圖形。
有利的是，上述圖象分析儀可從幾個相鄰象素(n＞1)的平均值來確定上述的灰度值，這就能夠?qū)D象數(shù)據(jù)進行濾波。
本發(fā)明的交通量監(jiān)測裝置的第三個最佳實施例的特征在于，上述的圖象分析儀可對上述的灰度值加一個拉普拉斯算子，并由此確定一個拉普拉斯算子，并且檢查該拉普拉斯算子值是否達到門坎值。上述的拉普拉斯算子值可用簡單的裝置以電子方式確定。
本發(fā)明的交通量監(jiān)測裝置的第四個最佳實施例的特征在于，上述的圖象分析儀可對每個超過上述門坎值的灰度值給出一個第一圖象觸發(fā)脈沖，該第一圖象觸發(fā)脈沖位于具有上述灰度值的象素周圍，上述的圖象分析儀還確定在上述第一圖象觸發(fā)脈沖內(nèi)的上述識別圖形。限定第一圖象觸發(fā)脈沖就有可能確定在第一圖象觸發(fā)脈沖內(nèi)的識別圖形，該識別圖形以這種方式跨越多個象素，故能夠以較高的可靠性研究相應(yīng)的圖形。
本發(fā)明的交通量監(jiān)測裝置的第五個最佳實施例的特征在于，上述的圖象分析儀還可根據(jù)上述第一圖象觸發(fā)脈沖來確定第二圖象觸發(fā)脈沖，并使該第二圖象觸發(fā)脈沖每次沿上述隨動軸線逐步移動一個預(yù)定的增量，并在上述第二圖象觸發(fā)脈沖的每一移動時鑒定是否出現(xiàn)相似的圖形。這樣，識別圖形與第二圖象觸發(fā)脈沖一起移動，對相似圖形的研究便限于在第二圖象觸發(fā)脈沖內(nèi)進行。
確定第一與第二圖象觸發(fā)脈沖之間的關(guān)系的有利方法的特征在于，上述的圖象分析儀對上述第二圖象觸發(fā)脈沖內(nèi)的上述每次移動確定另一個識別圖形，并確定該另一識別圖形和上述的識別圖形間的相關(guān)值，并鑒定該相關(guān)值是否超過另一個門坎值。
下面通過附圖詳細說明本發(fā)明，附圖中

圖1簡單地示出本發(fā)明的交通監(jiān)測裝置的一個實施例；圖2說明“隨動軸線”的概念；圖3a＋b通過一個流程圖表示本發(fā)明的交通監(jiān)測裝置的操作過程；圖4a＋b說明“第一和第二圖象觸發(fā)脈沖”的概念；圖5通過流程圖說明本發(fā)明的交通監(jiān)測裝置的工作的另一實施例；圖6示出確定隨動軸線的另一種方法；圖7示出一種車輛出現(xiàn)的圖形，其中，隨動軸線與警戒線和起程線一起使用。
在所有的附圖中，相同的或類似的部件用同樣的標號表示。
按照本發(fā)明的一種交通量監(jiān)測裝置及其如圖1所示的一個實施例含有一個圖象記錄儀1例如一架CCD-照相機。該圖象記錄儀1設(shè)置在道路旁以便記錄出現(xiàn)在道路上的通行車輛；記錄的圖象被輸入到一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器2以便進行數(shù)字化處理。轉(zhuǎn)換器2與以模擬形式傳輸數(shù)據(jù)和指令的母線3相連接。數(shù)據(jù)處理機4(例如一臺微處理機)也與母線3連接，而且只讀存儲器5(ROM)和讀/寫存儲器6(RAM)也與母線3連接。一個圖象發(fā)生器7也與母線3連接，該圖像發(fā)生器7的輸出與監(jiān)控器8相連接。
圖象記錄儀和其余的裝置不一定設(shè)置在同一位置上，其余的裝置最好設(shè)置在主管機構(gòu)的交通監(jiān)測中心里。
在數(shù)據(jù)處理機4和/或存儲器5、6中存儲有可對所記錄的交通圖象進行分析的的數(shù)據(jù)和指令。數(shù)據(jù)處理機4和存儲器5、6以及母線3以這種方式構(gòu)成一臺圖象分析儀。在更詳細地說明圖象分析儀的操作之前，首先解釋一下“隨動軸線”的概念。
圖2示出代表一段交通道路9的交通圖象，在該道路上有一車輛10正沿著箭頭11的方向行駛。該方向就是車輛沿著它正常行駛的交通軸線之一。現(xiàn)在將基本上平行于交通軸線(在圖2所示的實施例中就是平行于箭頭11)的方向規(guī)定為隨動軸線12，在圖象中上述的隨動軸線12的位置定在車輛出現(xiàn)概率最大的一段道路上，所以，例如，當隨動軸線位于雙行道的路段中時，則設(shè)在中間或者相對于中間稍稍偏移至右側(cè)(對于右側(cè)行駛車輛)，在雙行道或多行道的道路上(如圖2所示)，隨動軸線12和12′例如分別位于最右側(cè)和最左側(cè)的路段中，并且相對于路段的中線稍微向右或向左偏移(例如偏移15％)。
隨動軸線12(或12′)在安裝圖象記錄儀時預(yù)先確定，雖然此時圖象記錄儀的位置是固定的。一旦圖象記錄儀安裝完畢，圖象記錄儀上便會出現(xiàn)一根隨動軸線，所述的隨動軸線已事先確定好，故保持不變。但是，圖象記錄儀也可能改變自己的位置，例如，早上車流高峰時為第一位置，晚上車流高峰時為第二位置，為此，采用兩根預(yù)定的隨動軸線，并且，根據(jù)圖象記錄儀所取的位置，在第一和第二隨動軸線之間轉(zhuǎn)換。
不采用預(yù)定的隨動軸線進行工作，也可根據(jù)局部交通密度沿行車方向確立隨動軸線，例如，最好是在交叉路段，此時每輛有關(guān)的車在向一個或另一個方向轉(zhuǎn)彎時不必沿相同的路線行駛。通過根據(jù)局部交通密度在道路上或交叉路段的不同點上沿行車方向確立有關(guān)的隨動軸線，有可能使隨動軸線定期地出現(xiàn)。除此之外，還可以避免在車輛離開預(yù)定隨動軸線時干擾對車輛前進的監(jiān)測。通過從最初的路段開始，然后使下一個路段相對于前一路段改變一定的角度，并驗證在這一角度下是否測到車輛出現(xiàn)的最大概率或最高的清晰度，就可以沿行車方向確立隨動軸線。上述角度的變化范圍α例如可以是-15°＜α＜15°。這樣，具有最高概率的角度也就是所選定的角度。
圖6示出另一個確定隨動軸線的實施例。在該實施例中，隨動軸線就是一根與警戒線60交叉的起程線61。警戒線60與交通道路垂直(最好在圖象的下側(cè))。上述警戒線60可將車流分成連續(xù)的車輛。通過例如確定灰度值(這一點在下面說明)可檢測車輛是否通過警戒線。通過建立圖7所示的圖形，不僅可測出車輛前部通過警戒線，而且還可測出車輛的后部通過警戒線。方塊“VA”表示出現(xiàn)的車輛，用尺寸如方塊VA-3所示的方塊表示車輛需要較長的時間來通過警戒線，并用這種方式指示可能出現(xiàn)交通堵塞。
沿大致平行于交通軸線(平行于箭頭11)延伸的方向設(shè)置起程線61。只要車輛一出現(xiàn)，起程線61便立刻與警戒線60的中心相交。由于車輛2與警戒線相交，儀器就會跟蹤出現(xiàn)在起程線上的特性，例如對應(yīng)于要跟蹤的車輛的灰度值，也就是跟蹤所測出的對應(yīng)于一車輛的灰度值曲線。
因此，通過隨動軸線來限定要檢測交通車輛出現(xiàn)的區(qū)域。為了進行這種檢測，在隨動軸線上確定許多點Xi(1≤i≤N)。這些點的灰度值將逐次測定，從而給出車輛出現(xiàn)的表征，灰度值最好用8位字來代表，因此便有256個數(shù)值。
但是，上述的測定并不僅限于象素Xi，為了限制實際上的干擾，從記錄的圖象抽出一段具有n個象素(例如1≤n≤10)的寬度的路段13。這n個象素最好在大致垂直于隨動軸線的方向上選擇。一輛車總是有其確定的寬度，當車輛沿隨動軸線移動時，圖象中在大致垂直于隨動軸線的n個象素的路段上就會出現(xiàn)相同的灰度值。所選路段的寬度n可根據(jù)圖象中的位置而改變。為了計算簡便，最好在所建立的沿線圖象內(nèi)的同一象素線上選擇n個象素。但是，也可沿隨動軸線本身選擇n個象素，或者根據(jù)在所記錄的圖象內(nèi)隨動軸線的彎曲情況從相對于隨動軸線成β角(0≤β≤135°)的線段上選擇n個象素。
如果采用警戒線60和起程線61，上述的象素當然要在起程線本身選擇。起程線的長度本身就可作為1個或多個(例如3個)象素。
由圖象記錄儀記錄的圖象被數(shù)字化，并且僅考慮位于隨動軸線周圍含n個象數(shù)的路段中的這些象素(如前面所述)。為此，例如，將數(shù)字化的象素存儲在存儲器6內(nèi)，并且隨后僅讀出屬于上述路段的那些象素，并由數(shù)據(jù)處理機4進行處理。所述的選擇讀數(shù)例如可以由按照圖象中隨動軸線的位置編程的地址發(fā)生器對存儲器6進行選擇性地編址來實現(xiàn)。上述的地址發(fā)生器作為一個檢測區(qū)域確定裝置進行工作，以便確定圖象中正確的交通量檢測區(qū)。當然，也可能還有按照在存儲器中進行選擇出寫的其他實施例。
圖3a所示的流程圖說明與本發(fā)明的交通量監(jiān)測裝置相關(guān)的象素的選擇過程。下面說明流程圖中的各步驟。
20.Xi＝Xi＋1選擇要處理的并且處于同一圖象的隨動軸線上的象素Xi，為此，例如采用一個作為地址發(fā)生器工作的模N計數(shù)器。該計數(shù)器連續(xù)進行計數(shù)，每次對地址加上一個增量，并以這種方式對不同的象素尋址。
21.RDXi取出所選擇的象素的灰度值Xi。
22.RD·nXi按上述方法再取出n個象素中每一個的灰度值Xij和直接相鄰的鄰近值Xj(1≤j≤n)。n值可隨照相機的角度和圖象中Xi的位置而改變。
23.AVXi進行下面的數(shù)學演算Xi-=(n+1)-1Σj=1nXi+Xij]]>以便確定象素Xi的灰度值和其直接相鄰的鄰近值的平均值Xi，并以這種方式限制圖象的干擾。但是，由于采用相對值而不是絕對值，故可不除以n＋1。
24.DTXi′為了進一步限制圖象干擾，對圖象信號進行低通濾波。因此，在數(shù)字上進行下列運算
Xi′＝Xi－1＋Xi＋Xi＋1式中，從與象素Xi有關(guān)的平均灰度值Xi開始，通過將其最接近的鄰近值Xi＋1和Xi－1與Xi相加，可確定其替換值Xi′。
25.DTΔI為了驗證Xi′值是否有關(guān)，也就是是否代表車輛的出現(xiàn)，就要對它進行一種鑒定工作。這種鑒定工作可考慮各種情況，例如，可以簡單地驗證灰度值X′i是否超過預(yù)定的門坎值。但是，為了考慮各種強烈影響象素的絕對灰度值的因素例如光的強度、照相機的靈敏度、和道路的潮濕等，故采用相對灰度值而不用絕對灰度值，在本實施例中，根據(jù)灰度值Xi′來計算拉普拉斯算子Δi＝X′i－2-2X′i＋X′x＋2這就可以驗證Xi點的灰度值是否明顯不同于Xi－2點和Xi＋2點的灰度值。不計算拉普拉斯算子，也可以計算與最接近的近似值X′i±P(1≤P≤3)的平均值有關(guān)的X′i的開方。
26.|Δi |＞TH-LA？在本步驟中驗證拉普拉斯算子Δi的絕對值是否超過預(yù)定的門坎值TH_LA，如果該值未超過門坎值，便跳到步驟28。
27.STxi當拉普拉斯算子|Δi|超過門坎值TH_LA時，則Xi點便認為是相關(guān)點。確實超過TH_LA值便表示可能出現(xiàn)車輛。將點Xi及其相關(guān)值Xi′暫時存入存儲器中。
28.Xn？在此步驟中驗證所取的Xi點是否是N個點中的最后一點，如果不是，就考慮后續(xù)的一個點Xi＋1，并且重復步驟20～28。
29.RL？在本步驟中驗證相關(guān)的點Xi是否已存入存儲器內(nèi)。如果未存入，便考慮圖象記錄儀記錄的圖象順序中的后續(xù)圖象。
30.RT在相關(guān)點都已存入的情況下，啟動另一種程序(如圖3b所示)，所述的另一種程序最好與圖3a所示的程序同時執(zhí)行。
當采用警戒線和起程線時，則監(jiān)控起程線上的象素超越門坎值的情況，一旦測出在警戒線和起程線上首次超越門坎值，則還要在隨后的交通圖象中驗證警戒線和起程線上的超越是否未停止。停止超越門坎值則確證車輛的尾部已與警戒線相交，并且意味著整個車輛已被檢測到。在起程線上每次出現(xiàn)停止超越門坎值時，便會分別產(chǎn)生一個起始和一個終止脈沖，而得出一種如圖7所示的車輛出現(xiàn)圖形。
圖4a以圖解的方式示出與隨動軸線上的Xi位置有關(guān)的灰度值，從該實施例看來，例如，當TH_LA＝150時，在象素7、10、28、30和35處可能出現(xiàn)車輛，因為在這些位置上，出現(xiàn)拉普拉斯算子|Δi|＞TH_LA的相關(guān)信息。這些點被依次測出時便可驗證在后續(xù)圖象中上述圖形本身是否重復，驗證隨動軸線的方向是否移動。隨動軸線移動便可確證車輛在運動，而固定不動或者緩慢移動則表示交通堵塞。
為了鑒定在后續(xù)的圖象中是否出現(xiàn)相應(yīng)的圖形，對每個|Δi|＞TH_LA的象素Xi規(guī)定了第一圖象觸發(fā)脈沖。這在步驟31 DTW1中采用向象素Xi集中的多個(例如L＝6)象素來實現(xiàn)。處在第一觸發(fā)脈沖范圍內(nèi)的各象素的灰度值形成一個識別圖形，并將在后續(xù)的圖象中繼續(xù)尋找它。
這樣，在圖4a所示的實施例中，在象素7附近出現(xiàn)一個第一圖象觸發(fā)脈沖W1，象素4～10屬于上述的第一圖象觸發(fā)脈沖，在同一圖形內(nèi)還包含有其拉普拉斯算子大于TH_LA的點7和10。再一個第一圖象觸發(fā)脈沖將出現(xiàn)在象素28、30和35附近。
為了鑒定在后續(xù)的交通圖象中是否出現(xiàn)與第一圖象觸發(fā)脈沖一樣的相應(yīng)的圖形，將有關(guān)第一圖象觸發(fā)脈沖的數(shù)據(jù)暫時存儲到對后續(xù)圖象再次完成圖3a所示的步驟為止。為了將后續(xù)圖象的灰度值與前面圖象的灰度值Xi′區(qū)分開來，將屬于后續(xù)圖象的灰度值標為Yi′。確定灰度值Yi′的方式與確定Xi′的相似。圖4b示出灰度值Yi′的例子。這樣，象素12屬于拉普拉斯算子為|Δi|＞TH_LA的灰度值Yi′。
灰度值Yi′確定之后(圖3b，步驟32，Yi′？)，再確定第二圖象觸發(fā)脈沖W2(圖3b，步驟33，DT W2)。該第二圖象觸發(fā)脈沖的大小與第一圖象觸發(fā)脈沖W1相同，并且最初位于與第一圖象觸發(fā)脈沖相同的位置上。然后使第二圖象觸發(fā)脈沖沿隨動軸線的方向移動(SH W；圖3b，步驟34)，例如在隨動軸線的一個位置上每次移動一個預(yù)定增量。對于第二圖象觸發(fā)脈沖的每次位移確定一個相關(guān)的系數(shù)(DT CF，步驟35)，該相關(guān)系數(shù)CF例如可通過進行如下數(shù)學演算來確定CF=Σm=1L+1|Xm-Ym|]]>(式中L＋1是隨動軸線上位于第二圖象觸發(fā)脈沖之內(nèi)的點數(shù)的總和)。相關(guān)系數(shù)在圖形基本對應(yīng)時為最小值，并隨著圖形間的差別的增大而增大。對于第二圖象觸發(fā)脈沖的每次移動，都將與第二圖象觸發(fā)脈沖對應(yīng)位置上的相關(guān)系數(shù)暫時存儲起來。
確定相關(guān)系數(shù)之后，就可驗證第二圖象觸發(fā)脈沖是否已達到其最大位移量ΔS(SH＝ΔS？，步驟36)。如果確證在兩個連續(xù)的圖象之間，行駛中的車輛具有一定距離，則第二圖象觸發(fā)脈沖的移動可限制在預(yù)定數(shù)(例如ΔS＝6)的象素內(nèi)。如果已經(jīng)達到最大值，則將第二觸發(fā)脈沖移過一個象素，并且重復步驟34和35。
如果第二圖象觸發(fā)脈沖已達到相對于第一圖象觸發(fā)脈沖的最大位移(步驟35，是)則第二圖象觸發(fā)脈沖的位置選擇在CF具有最低值處(DTMN，步驟37)。此時確實可認為得到一種與識別圖形相似的圖形。隨后驗證最低值是否低于相關(guān)值的門坎值TH_COR(圖3b，步驟38，MN＜TH_COR？；)，如果是的(38是)，接著再計算例如車輛的移動(PT；39)。這樣，上述的程序便完成了，并可對下面的圖象開始新的測定。
通過確定兩個圖象觸發(fā)脈沖位置上的差別來計算車輛的移動或速度，如果MN≥TH_COR，這就意味著未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的圖形。
在圖4所示的實施例中，當?shù)诙D象觸發(fā)脈沖WZ相對于第一圖象觸發(fā)脈沖移過5個位置時，第一與第二圖象觸發(fā)脈沖波形之間便出現(xiàn)重復性。因此，在隨后的圖象中識別圖形出現(xiàn)在上述第一圖象觸發(fā)脈沖移過5個位置的位置上，這就表明，在平常的時間內(nèi)確實有相關(guān)的車輛駛過。
在采用警戒線和起程線的另一實施例中，每次在按如上所述的方法(步驟38)測定了至少在起程線上(最好是警戒線)車輛的移動后，還要對該車輛再次進行測定，以便跟隨道路上的車輛。因此，對于每一輛車，都從預(yù)定的起程線和警戒線開始，然后隨車輛行駛路線而發(fā)展，根據(jù)在圖象中測出的車輛位置，并根據(jù)車輛行駛的道路行程，再相對于車輛的中點或道路的中心使警戒線定中。然后再在確定的警戒線的中心設(shè)置起程線。按照這樣的起程線和警戒線的結(jié)合，就可例如跟蹤沿環(huán)形交叉道路行駛的車輛的行程。
一旦確定了警戒線與起程線的結(jié)合，也就可以在測出車輛出現(xiàn)后在圖象內(nèi)使它們位移一個預(yù)定的增量。如果灰度值的測定表明被跟蹤的車輛不再出現(xiàn)在例如由預(yù)定的增量決定的預(yù)期的路程上時，就要對上述預(yù)定的增量進行修正。
本發(fā)明的交通量監(jiān)測裝置能夠以可靠而簡單的方法監(jiān)測交通流量。當車輛固定不動時，圖象中的識別圖形也固定不動。于是，在圖象內(nèi)大致相同的位置上可看到與第一與第二圖象觸發(fā)脈沖的圖象內(nèi)容相同的圖形。當在同一圖象位置上測出上述相似性，或者確定車輛行駛速度基本為零時，便發(fā)出交通堵塞的報警信號。當測出的速度下降到預(yù)定的門坎值以下時，也發(fā)出交通堵塞警報信號。后一情況確實表明出現(xiàn)了代表交通堵塞特征的車輛行駛緩慢。當車輛行駛速度再超過預(yù)定值時，交通堵塞報警信號就會中斷。
本發(fā)明的裝置可很好地用來測定一次交通堵塞的持續(xù)時間。為此，使一個計數(shù)器在發(fā)出交通堵塞報警信號時開始工作，當信號中斷時，便停止工作。
在檢測交通堵塞狀況時，最好選擇足夠長的隨動軸線，使之在交通堵塞期間對小的移動不敏感。為了不致在每次短時交通堵塞時發(fā)出不必要的信號，可以使裝置只在交通堵塞保持預(yù)定的時間例如3min后才發(fā)出警報信號。
圖5示出代表另一個實施例的流程圖。其中某些步驟與圖3a所示的程序相似，因此，這些步驟也用同樣的標號表示。提出圖5所示的程序是為了也用本發(fā)明的裝置作為一種交通頻率/密度計數(shù)器。為此，對程序加以改進，其中測出拉普拉斯算子ΔXi＞TH_LA時就肯定要在后續(xù)的圖象中再進行這種測定。因此，測定識別圖形的平均灰度值并與定期使用的參考值相比較。當平均灰度值小于或等于代表背景灰度值并在多個(例如5個)圖象中本身重復的第一值P時，便可斷定無車輛出現(xiàn)。上述計算要特別考慮對光強度的修正。
圖5所示的流程圖包含如下步驟40.DTM從Xi值計算平均值M，M=Σi=1NXi-]]>對隨動軸線上所有的點N都確定M值。
41.SWV當|Δi|＞TH_LA時，則表示有車輛出現(xiàn)，并發(fā)出一個車輛出現(xiàn)信號V，頻率計數(shù)器T1和T2(步驟53；T1＝0，T2＝0)回到零位，該頻率計數(shù)器T1和T2的功能將在下面說明。
42.SW？檢查車輛出現(xiàn)信號是否已經(jīng)發(fā)出。
43.T3＝T3＋1如果未發(fā)出信號V，則接入計數(shù)器T3。該計數(shù)器T3用來適時地修正參考值以便考慮光的強度變化。該計數(shù)器T3只在|Δi|＜TH_LA和信號V未發(fā)出的情況下投入使用，它用來計算圖象的的數(shù)目。
44.T3＝MX3？檢查計數(shù)器T3是否指示一個最大值，該最大值例如等于10個圖象。
45.RFF＝M如果計數(shù)器T3指示最大值，則用在步驟40中確定的M值代換第一參考值P。這就可以確定一個真實的背景灰度值，然后使計數(shù)器T3回零。
46.MRef1？檢查L＝M/P值是否處于表示例如最大強度的4％的第一區(qū)Q內(nèi)。
47.T1＝T1＋1當LεQ時，接入計數(shù)器T1，該計數(shù)器T1在已發(fā)出的信號V后計算后續(xù)圖象中|Δi|＜TH_LA的數(shù)目。這種情況發(fā)生在例如當在一個圖象中將由于干擾或突然的強度變化引起的目標鑒定為一輛車(|Δi|＞TH_LA)，而在后續(xù)圖象不再發(fā)現(xiàn)相同的目標時。
48.T1＝MX1？檢查計數(shù)器T1是否指示一個最大值，該最大值是例如兩個圖象。
49.SWO當T1指示一個最大值時，車輛出現(xiàn)信號V中斷，車輛頻數(shù)計數(shù)器增加一個單位。證明確實發(fā)出了信號V。再將P值調(diào)到等于M，計數(shù)器T1，T2和T3復位。
50.MRef2？檢查L＝M/P值是否處在表示例如最大強度的30％的第二區(qū)Q′內(nèi)。
51.T2＝T2＋1當LεQ′時，接入計數(shù)器T2，該計數(shù)器T2的作用與計數(shù)器T1相似，但它仍然是對具有適當(大于30％)強度的圖象進行計數(shù)。這種情況在例如一輛具有均勻的，不足以明顯區(qū)分的顏色(例如白色)的長卡車與圖象相交的時候出現(xiàn)。盡管強度不夠，但由于絕對值|Δi|＞TH_LA，實際上車輛是出現(xiàn)的。
52.T2＝MX2？檢查計數(shù)器T2是否指示一個最大值，如果是，便轉(zhuǎn)回到步驟49，所述最大值是例如5個圖象。
權(quán)利要求
1.一種交通量監(jiān)測裝置，含有一個用來記錄同一交通道路上的一系列連續(xù)的交通圖象的圖象記錄儀；一個與上述圖象記錄儀相連接、用來確定在上述系列的交通圖象內(nèi)的交通檢測區(qū)的檢測區(qū)域確定裝置；一個與上述圖象記錄儀和上述檢測區(qū)域確定裝置結(jié)合使用的圖象分析儀，用來從每次提供的交通圖象中確定在上述的交通檢測區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)一個可認為是車輛的目標；其特征在于，由上述的檢測區(qū)域確定裝置確定一條作為交通檢測區(qū)的隨動軸線，該隨動軸線處于上述交通道路的交通軸線上，并大致與其平行而延伸，上述的圖象分析儀還用來對位于上述隨動軸線上的預(yù)定點進行上述的逐點檢驗，并在測出一個目標時在圖象上給出一個識別圖形，再從上述系列的后續(xù)交通圖象中檢查是否出現(xiàn)與上述識別圖形相似的圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的交通檢測區(qū)域確定裝置在上述的交通圖象上對上述的隨動軸線加一條預(yù)定的線段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的交通檢測區(qū)域確定裝置對上述交通圖象上的上述檢測區(qū)加一條警戒線，并對上述隨動軸線加一條與上述警戒線相交的起程線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀在上述鑒定時測定上述象素的灰度值，并檢查上述的灰度值是否超過一個預(yù)定的門坎值，如果超過，便確定一個具有上述灰度值的識別圖形。
5.根據(jù)與權(quán)利要求3相結(jié)合的權(quán)利要求4的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀對處于上述警戒線上的象素進行上述的鑒定，并在上述起程線和上述警戒線上的象素的灰度值超過預(yù)定的門坎值時產(chǎn)生一個起始脈沖，而在上述的超過停止時，鑒定后續(xù)的圖象，并且在上述停止時產(chǎn)生一個最后脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀從n個相鄰象素(n＞1)的平均灰度值確定上述的灰度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀從處于大致垂直于上述隨動軸線上的相鄰象素確定上述的平均值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀還從處于上述隨動軸線上的相鄰象素確定上述的平均值。
9.根據(jù)權(quán)利要求4～8中任一項的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀對上述灰度值加一個拉普拉斯算子，并由此計算拉普拉斯算子，并檢查上述的拉普拉斯算子的值是否達到門坎值。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或9的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀對每一個超過上述門坎值的灰度值確定一個第一圖象觸發(fā)脈沖，該第一圖象觸發(fā)脈沖處于具有上述灰度值的象素附近，并且鑒定位于上述第一圖象觸發(fā)脈沖內(nèi)的識別圖形。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀在產(chǎn)生上述的起始脈沖后鑒定在上述的起程線上的識別圖形。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀根據(jù)上述第一圖象觸發(fā)脈沖來鑒定第二圖象觸發(fā)脈沖，并且每次沿上述的隨動軸線將上述的第二圖象觸發(fā)脈沖逐級移動一個預(yù)定的增量，并在上述第二圖象觸發(fā)脈沖每次移動時鑒定是否出現(xiàn)相似的圖形。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀在上述第二圖象觸發(fā)脈沖發(fā)生上述的逐步移動時，鑒定上述第二圖象內(nèi)的另一個識別圖形，并從該識別圖形和上述的識別圖形確定一個相關(guān)的值，并驗證該相關(guān)的值是否超過另一個門坎值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13中任一項的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀在出現(xiàn)一個識別圖形時產(chǎn)生一個車輛出現(xiàn)信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的交通量監(jiān)測裝置，其特征在于，上述的圖象分析儀帶有一個背景灰度值補償裝置。
16.一種監(jiān)測交通道路上出現(xiàn)的交通量的方法，其特征在于，記錄交通道路上一系列的交通圖象，在上述的交通圖象上確定一個交通量檢測區(qū)域；從記錄的交通圖象中鑒定在上述的交通量檢測區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)可認為是車輛的目標，其特征在于，對交通量檢測區(qū)域確定一條位于上述交通道路的交通軸線上并與其大致平行而延伸的隨動軸線，對處于上述隨動軸線上的預(yù)定各點逐點進行上述鑒定，并在檢測出上述的目標時，在該點上產(chǎn)生一個識別圖形，并從上述系列內(nèi)的后續(xù)交通圖象鑒定是否出現(xiàn)與上述識別圖形相似的圖形。
全文摘要
一種交通量監(jiān)測裝置，含有一個圖象記錄儀，一個交通量檢測區(qū)確定裝置和一個圖象分析儀，上述的交通量檢測區(qū)確定裝置用來確定一條位于交通道路上的交通軸線上并與其大致平行而延伸的隨動軸線作為交通量檢測區(qū)域，上述的圖象分析儀進一步處于上述隨動軸線上的預(yù)定各點進行逐點鑒定，在檢測出一個目標時，則產(chǎn)生一個識別圖形，并檢查在一系列后續(xù)圖象中是否出現(xiàn)與上述識別圖形相似的圖形。
文檔編號G08G1/04GK1145127SQ9519248
公開日1997年3月12日 申請日期1995年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月8日
發(fā)明者伯納德·萬·布恩, 麥克·伯蓋特, 喬·沃塞維爾 申請人:特拉菲肯公司