基于交通監(jiān)控視頻的路況實時獲取裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種路面交通通行情況的識別方法，尤其涉及一種基于交通監(jiān)控視頻 的路況實時獲取裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交通是現(xiàn)代社會的基礎(chǔ)，是人類社會經(jīng)濟的命脈，人們的社會行為與交通息息相 關(guān)。一個城市中，機動車、非機動車保有量大，路口和路段情況紛繁復(fù)雜，要處理這樣一個規(guī) 模龐大、動態(tài)、具有高度不確定性的分布式系統(tǒng)，進行有效的控制，是一件十分復(fù)雜的工作。 在不新增交通道路的情況下，通過合理的交通控制，提高道路的利用效率，進而提高交通通 行效率是快速解決城市交通問題的一種有效途徑。
[0003] 然而，現(xiàn)在交通擁擠、堵塞現(xiàn)象日益嚴重。導(dǎo)致交通問題的原因，一方面是由于車 輛越來越多，交通規(guī)劃與設(shè)計滯后，另一方面在于很多交通信號控制系統(tǒng)較為落后，交通信 號燈未能很好地根據(jù)實時交通情況調(diào)節(jié)交通流量，起到提高交通通行效率的作用。通過計 算技術(shù)和機器智能幫助解決交通問題愈來愈受到人們的重視，已經(jīng)成為趨勢。
[0004] 近年來，大量交通監(jiān)控設(shè)備投入使用，實時交通視頻數(shù)據(jù)不間斷地傳輸給交通管 理部門，交通視頻數(shù)據(jù)呈數(shù)據(jù)爆炸式增長。這些交通視頻數(shù)據(jù)僅僅傳輸?shù)椒?wù)器就需要大 量時間和帶寬，再加上處理這些視頻數(shù)據(jù)得到交通狀況的分析數(shù)據(jù)還需要大量時間，這樣 得到的數(shù)據(jù)對實時性要求較高的交通信號燈系統(tǒng)而言，用于進行交通信號決策就具有較長 的時滯，不適于交通信號的實時決策控制了。因此，如何充分利用好這些交通視頻數(shù)據(jù)，改 進路面交通信號燈的控制，以提高路面交通通行效率，就越發(fā)顯得重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是提供一種基于交通監(jiān)控視頻的路況實時獲取裝置及方法，通過該裝 置及方法，可實時地獲得各路口路況情況信息，并及時回饋給接收器，便于交通參與者及時 做出路線規(guī)劃，做到"車路協(xié)同"，從而減少擁堵，緩解交通壓力。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于交通監(jiān)控視頻的路況實時 獲取裝置，包括視頻處理器、網(wǎng)絡(luò)模塊、遠程服務(wù)器、數(shù)據(jù)推送器及數(shù)據(jù)接收器，其中：
[0007] 視頻處理器：設(shè)置于每一路口的監(jiān)控設(shè)備上，用于讀取監(jiān)控設(shè)備上的視頻圖像， 并對視頻圖像進行分析；
[0008] 網(wǎng)絡(luò)模塊：無線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)，用于聯(lián)接所述視頻處理器與所述遠程服務(wù)器，傳 輸數(shù)據(jù)信息；
[0009] 遠程服務(wù)器：接收由所述視頻處理器發(fā)送的分析結(jié)果，并通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送給所 述數(shù)據(jù)推送器；
[0010] 數(shù)據(jù)推送器：通過接收自所述數(shù)據(jù)接收器發(fā)出的請求信號，并發(fā)送至所述遠程服 務(wù)器，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)后發(fā)送至所述數(shù)據(jù)接收器，該數(shù)據(jù)推送器安裝于所述監(jiān)控設(shè)備旁側(cè)；
[0011] 數(shù)據(jù)接收器：通過無線網(wǎng)絡(luò)接收由所述數(shù)據(jù)推送器發(fā)送的信息，并輸出。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)推送器為一射頻收發(fā)器，該射頻收發(fā)器經(jīng)所述網(wǎng)絡(luò)模 塊與所述遠程服務(wù)器連接，向遠程服務(wù)器發(fā)送請求信號，所述遠程服務(wù)器經(jīng)所述網(wǎng)絡(luò)模塊 發(fā)送相應(yīng)信號至所述射頻收發(fā)器，所述射頻收發(fā)器發(fā)送電磁波至所述接收器。
[0013] 上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)接收器包括接收模塊、語音模塊或顯示模塊，所述接收 模塊經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)接收信號及發(fā)送請求信號至所述數(shù)據(jù)推送器，所述語音模塊或顯示模塊將 接收模塊獲取的信號轉(zhuǎn)換為語音信息或文字信息輸出。
[0014] 為達到上述目的，本發(fā)明采用的方法技術(shù)方案是：一種基于交通監(jiān)控視頻的路況 實時獲取方法，包括對應(yīng)每個監(jiān)控設(shè)備上設(shè)置一視頻處理器，每一所述視頻處理器經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 模塊與遠程服務(wù)器連接，設(shè)置于所述視頻處理器旁側(cè)的數(shù)據(jù)推送器，以及設(shè)置于交通工具 上的數(shù)據(jù)接收器，其中：
[0015] 所述視頻處理器讀取對應(yīng)所述監(jiān)控設(shè)備上的視頻圖像，按照獲得的圖片求取 每一幀圖片中各像素的灰度值X，并與預(yù)存參數(shù)值r1比較，當(dāng)大于X-X、0,則nUmi_l= num^l+l，否則num^O=num^O+l，通過對num」與num^O值采集，構(gòu)成實時灰度值ei= (numi_l，nUmi_0)，由核方法評估該視頻處理器上觀察到的路段擁堵程度Ci，再通過所述網(wǎng) 絡(luò)模塊上傳至所述遠程服務(wù)器；
[0016] 所述遠程服務(wù)器收集到每一視頻處理器上傳的路段擁堵程度Ci，由遠程服務(wù)器利 用原有數(shù)據(jù)的權(quán)值與收到的各個實時路段擁堵程度(^進行分析，獲得從一個路口到下一個 路口的路段擁堵程度值C，即表現(xiàn)為該路段的實時在線交通狀態(tài)；
[0017] 所述數(shù)據(jù)推送器發(fā)送包括當(dāng)前位置的請求信號至所述遠程服務(wù)器，獲取對應(yīng)發(fā)送 請求信號路段的實時在線交通狀態(tài)信號，然后將路段擁堵程度值C發(fā)送至所述數(shù)據(jù)接收 器；
[0018] 所述數(shù)據(jù)接收器通過無線網(wǎng)絡(luò)接收由所述數(shù)據(jù)推送器發(fā)送的實時在線交通狀態(tài) 信息，并輸出。
[0019] 上述技術(shù)方案中，所述預(yù)存參數(shù)值r1存儲于遠程服務(wù)器上，包括馬路顏色的灰度 值61和誤差值e i，隨著時間及天氣的變化，改變馬路顏色的灰度值Gi、誤差值^中的一個 或兩個，由遠程服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送給每個所述視頻處理器。
[0020] 進一步的技術(shù)方案為，根據(jù)時間的變化，每間隔1個小時~4個小時調(diào)用預(yù)存于遠 程服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，對每個視頻處理器上的馬路顏色的灰度值匕和誤差值ei進行重新賦 值。
[0021] 更一步的是，每一幀圖片中各像素的灰度值X= 0.llXr+0. 59Xg+0. 3Xb，其中r 表示紅色亮度，g表示綠色亮度，b表示藍色亮度，當(dāng)（X-Gj2-epo,則nuniiJ=num^l+l， 否則nunii-O=nunii-O+l。
[0022] 上述技術(shù)方案中，所述通過"核方法評估該視頻處理器上觀察到的路段擁堵程度 c/'的方式為：
[0023]a.遠程服務(wù)器中對應(yīng)每個視頻處理器i具有一數(shù)據(jù)存儲空間，存放以往的灰度值 數(shù)據(jù)eij，其中j= 1，2……N;
[0024]b.每個視頻處理器i調(diào)用遠程服務(wù)器中的eij數(shù)據(jù)，運用公式⑴與當(dāng)前獲取的實 時灰度值61比較相似度；
[0026]其中ei=(numi_l,num^O);
[0027]c.每個視頻處理器i再根據(jù)公式⑵，求出當(dāng)前監(jiān)控所能觀察到的路段的擁堵程度 Ci;
[0029]d.最后通過網(wǎng)絡(luò)模塊將路段的擁堵程度4以及實時灰度值^上傳至遠程服務(wù)器。[0030] 上述技術(shù)方案中，所述"遠程服務(wù)器利用原有數(shù)據(jù)的權(quán)值"是一組通過隨機梯度下 降的方法，對遠程服務(wù)器存儲空間中原有該路段視頻處理器上傳的路段灰度值數(shù)據(jù)進行計 算獲得的權(quán)值9i，所述從一個路口到下一個路口的路段擁堵程度值
，其中I 表示該路段的所有視頻處理器的集合。
[0031] 上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)接收器包括接收模塊、語音模塊或顯示模塊，所述接收 模塊經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)接收信號及發(fā)送請求信號至所述數(shù)據(jù)推送器，所述語音模塊或顯示模塊將 接收模塊獲取的信號轉(zhuǎn)換為語音信息或文字信息在交通工具上輸出。
[0032] 由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：
[0033] 1.本發(fā)明通過在每個路段原有的監(jiān)控設(shè)備上安裝視頻處理器，實時獲取每一幀圖 像數(shù)據(jù)，并計算圖像中的灰度值，將實時灰度值與以往的該路段灰度值進行比較，利用核方 法分析評估該路段的擁堵程度，即為該路段的實時交通狀態(tài)，由于對實時數(shù)據(jù)的分析是通 過視頻處理器來處理，分析的結(jié)果上傳至遠程服務(wù)器上，使得服務(wù)器與視頻處理之間的通 信數(shù)據(jù)量很小，不會對網(wǎng)絡(luò)造成傳輸壓力，數(shù)據(jù)傳輸速度快，為遠程服務(wù)器獲取實時路況提 供良好的數(shù)據(jù)支持，以便于即時的對路段信號燈進行控制，為改善路況提供幫助；
[0034] 2.本發(fā)明中，利用數(shù)據(jù)推送器與數(shù)據(jù)接收器的組合，使司機在車上實時通過數(shù)據(jù) 接收器獲取附近路段擁堵情況，提前規(guī)劃好行車路線，做到合理的分流，有效緩解交通壓 力；
[0035] 3.由于本發(fā)明中對實時數(shù)據(jù)的分析采用核方法，考慮了環(huán)境因素，而不僅僅單純 的像素點在整個圖片的比重，隨著馬路顏色或天氣、時間的變化，而改變核參數(shù)，保證評估 的擁堵程度不受環(huán)境巨大改變而受到影響，獲得的數(shù)據(jù)更為準確；
[0036] 4.在從一個路口到下一個路口間的擁堵情況分析時，使用梯度下降方法計算權(quán) 值，將權(quán)值加入到對路段擁堵的分析中，增加了整個核算過程的正確性，避免局部最優(yōu)解。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明實施例一的局部網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述：
[0039] 實施例一：參見圖1所示，一種基于交通監(jiān)控視頻的路況實時獲取裝置，包括視頻 處理器、網(wǎng)絡(luò)模塊、遠程服務(wù)器、數(shù)據(jù)推送器及數(shù)據(jù)接收器，其中：
[0040] ⑴視頻處理器：設(shè)置于每一路口的監(jiān)控設(shè)備上，用于讀取監(jiān)控設(shè)備上的視 頻圖像，并對視頻圖像進行分析，視頻處理器可選擇德州儀器的TMS320C66XDSP系列 TMS320C6670產(chǎn)品，芯片工作溫度在-40度到100度之間，可以滿足戶外工作的要求；
[0041] ⑵網(wǎng)絡(luò)模塊：無線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)，用于聯(lián)接所述視頻處理器與所述遠程服務(wù)器， 傳輸數(shù)據(jù)信息，有線網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)，若選用無線網(wǎng)絡(luò)可選用2G\3G\4G網(wǎng)絡(luò)中的一種；
[0042] ⑶遠程服務(wù)器：接收由所述視頻處理器發(fā)送的分析結(jié)果，并通過網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送給 所述數(shù)據(jù)推送器；
[0043] ⑷數(shù)據(jù)推送器：通過接收自所述數(shù)據(jù)接收器發(fā)出的請求信號，并發(fā)送至所述遠程 服務(wù)器，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)后發(fā)送至所述數(shù)據(jù)接收器，該數(shù)據(jù)推送器安裝于所述監(jiān)控設(shè)備旁側(cè)； 可選用T