CN100440972C - 一种移动式测速抓拍装置 - Google Patents

Abstract

一种移动式测速抓拍装置包括：数字摄像机、测速雷达、笔记本电脑、车载电源模块，车载支架，数字摄像机和测速雷达平行安装在车载固定支架上，车载电源模块分别为数字摄像机、笔记本电脑和测速雷达提供电源，笔记本电脑内装有同步控制模块、虚拟路障模块、图像采集模块和雷达测速模块，同步控制模块接收到雷达测速模块发出的超速报警信号后，命令图像采集模块采集数字摄像机摄像出的视频帧，并送虚拟路障模块中精确定位车辆在视频中的位置及出现的时间，同步控制模块收到虚拟路障触发信号后，控制数字摄像机中的图像采集模块根据当前速度值以设定的时间间隔连续采集帧图像，抓拍超速车辆从进入拍照区域到离开拍照区域的全过程。本发明结构简单，可靠性高，可实时监测、实时报警、实时显示。

Description

一种移动式测速抓拍装置

技术领域

本发明涉及一种车辆测速装置，特别涉及一种能够对超速车辆进行自动抓拍的移动式测速抓拍装置。

背景技术

在机动车总量急剧增加的今天，超速驾驶正日益成为制造特大事故的马路第一杀手，不断威胁着驾驶员、乘客和行人的生命安全，超速驾驶被列为重大违规行为予以监管。随着先进科学技术在道路交通管理领域的引入，使自动监测超速车辆成为可能。移动式测速装置可以与固定式测速装置配合，弥补固定式测速装置的不足，扩大公安交通管理部门对道路的控管范围和时间，既节省了警力，又提高了驾驶员遵纪守法的自觉性。

目前的移动式测速抓拍装置一般采用和固定式测速抓拍装置基本相同的技术-测速雷达与车牌识别设备相结合(如图1所示)，结构复杂，体积大，功耗大，安装时需要对车辆进行较大的改造。移动式测速抓拍装置相对于固定式而言，测速地点和拍摄角度多变，安装位置较低，背景画面复杂，干扰物较多。由于雷达安装位置较低，雷达测速范围(通常为300米到800米)远远大于有效拍照范围(通常为5米到10米)，无法通过雷达信号估计车辆的位置。目前的车牌识别算法对角度、背景、光照有严格的限制，且算法复杂度高，处理一帧的时间在百毫秒的量级，如不配合其他定位车辆的方法(如地埋式感应线圈)，往往会将纹理复杂的背景误识为车牌，误拍率和漏拍率极高，在移动式测速抓拍中使用，严重影响系统的整体性能。

发明内容

本发明的技术解决问题：为了克服传统移动式测速抓拍装置结构复杂、体积大、功耗大、安装繁琐、依赖车牌识别算法、误拍率和漏拍率高的缺点，提供结构简单，可靠性高，可实时监测、实时报警、实时显示的移动式测速抓拍装置。

本发明的技术解决方案：一种移动式测速抓拍装置，其特征在于：包括数字摄像机、测速雷达、笔记本电脑、车载电源模块，车载支架，数字摄像机和测速雷达平行安装在车载固定支架上，车载电源模块分别为数字摄像机、笔记本电脑和测速雷达提供电源，笔记本电脑内装有同步控制模块、虚拟路障模块、图像采集模块和雷达测速模块，同步控制模块发出控制指令，通过雷达测速模块设定测速雷达的测定距离和速度值，当车辆超速时测速雷达产生超速报警信号通过雷达测速模块传送至同步控制模块，同步控制模块接收到雷达测速模块发出的超速报警信号后，命令图像采集模块采集数字摄像机摄像出的视频帧，并送虚拟路障模块中，虚拟路障模块采集的视频帧设定虚拟路障区，精确定定位车辆在视频中的位置及出现的时间，当超速车辆出现在视频中时，向同步控制模块发送触发信号，同步控制模块收到虚拟路障触发信号后，控制数字摄像机中的图像采集模块根据当前速度值以设定的时间间隔连续采集帧图像，抓拍超速车辆从进入拍照区域到离开拍照区域的全过程，以JPEG格式进行存储，并同抓拍时刻的速度值作为一条记录存入数据库，完成一次超速抓拍过程。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明所述的移动测速抓拍装置配置紧凑，体积小，携带方便，无需对车辆进行改装，安装和拆卸五分钟内即可完成。

(2)本发明所述的移动测速抓拍装置可实时测速、实时报警、实时抓拍。系统软件运行于笔记本电脑上，不但可以实时显示动态视频、速度值和抓拍结果，还可实时显示系统从超速预警状态、路障触发状态到抓拍状态的工作全过程。方便用户对测速地点的选择，和测速角度的调节，大大提高了系统的适用性。

(3)本发明没有采用通过在视频中检测车牌来定位车辆的方法，而将识别算法用于后台对抓拍记录的处理，因此系统性能并不依赖于车牌识别算法的性能。

(4)本发明采用的虚拟路障技术，根据测速现场的实际情况在数字视频中划定一定的区域设为虚拟路障，并可任意调整虚拟路障的大小。启动虚拟路障后，它以每秒钟25帧的速度对视频图像进行分析处理，当超速车辆经过虚拟路障时，根据背景图像与当前图像信息，检测到虚拟路障区域内颜色、灰度、纹理的变化从而产生触发信号，在视频中精确定位车辆出现的位置和时间。这种方法复杂度低，效率高，抗干扰能力强，在一般性能的笔记本电脑上完全可以达到25帧/秒以上的处理速度，满足系统对抓拍高速车辆的性能要求。

(5)本发明使用数字式摄像机代替传统的摄像头加视频采集卡的工作模式，直接通过USB2.0接口以每秒25帧的速度采集分辨率为720×576的数字视频，并在系统界面上实时显示动态图像。

(6)本发明采用独创的同步抓拍算法，对超速车辆以适当的时间间隔连续抓拍4帧图像，抓拍超速车辆从进入拍照区域到离开拍照区域的全过程，抓拍照片中包含完整车身，且至少有一张照片中车牌图像清晰可辨，以便后台识别算法进行识别。

附图说明

图1为传统移动测速抓拍装置结构示意图；

图2为本发明的移动测速抓拍装置结构示意图；

图3为本发明的软件系统结构图；

图4为本发明的工作流程图；

图5为本发明抓拍的超速车辆4帧图像的实例。

具体实施方式

如图2所示，本发明由数字摄像机、测速雷达、笔记本电脑、车载电源模块，车载支架组成，数字摄像机通过USB线缆与笔记本电脑连接，测速雷达通过RS232线缆与笔记本电脑连接，数字摄像机和测速雷达平行安装于车载支架上。本发明采用汽车点烟器12V电源供电，电压从输入端经过车载电源模块中直流电压转换电路后分为三路，其中输出1与数字摄像机相连，输出2与笔记本电脑相连，输出3与测速雷达相连，分别为上述部件供电。

本发明的控制部分安装笔记本电脑中，图3所示，包括：有同步控制模块、虚拟路障模块、图像采集模块和雷达测速模块，雷达测速模块通过串口控制测速雷达的工作，以每秒钟10次的速度刷新当前测速值，产生超速报警信号；图像采集模块通过USB2.0接口以每秒25帧的速度从数字摄像机采集分辨率为720×576的数字视频，能够以设定的时间间隔保存视频帧；虚拟路障模块根据测速现场的实际情况在数字视频中划定一定的区域设为虚拟路障，并可任意调整虚拟路障的大小。虚拟路障模块根据预先设定的路障的位置和大小，对视频采集模块采集的图像帧进行处理，在其中剪裁出虚拟路障区域；而后用此区域的图像生成背景模型，并采用背景剪除法分离出前景与背景；根据前景颜色和纹理的变化程度，判断是否有车辆进出虚拟路障区域，从而产生路障触发信号，判断车辆在视频中出现的时间及位置；同步控制模块作为系统的逻辑核心控制整个系统的工作流程。同步控制模块接收来自雷达的速度信号及超速报警信号；当收到超速报警信号后控制系统进入预警状态，并控制图像采集模块开始采集视频帧，控制虚拟路障模块进行检测；当收到虚拟路障模块的触发信号后，同步控制模块将控制系统进入抓拍状态，控制图像采集模块根据当前雷达测速模块检测到的速度，以适当的时间间隔连续抓取4帧图像，而后控制雷达测速模块复位，完成一次抓拍过程。

如图4所示，本发明的工作流程图中，系统处于待机状态时从测速雷达获取当前速度值，对速度值进行过滤平滑，与限速值比较，判断是否超速。如果没有超速，则继续在待机状态下获取速度值。如果超速，则系统进入预警状态，开始以25帧每秒的速度采集视频图像，从每一帧图像中剪裁出虚拟路障区域，对此区域内的图像进行处理，提取颜色、灰度和纹理特征。如果当前帧为系统进入预警状态后采集的第一帧图像，则将此帧图像虚拟路障区域内的特征保存为背景特征；否则将此帧图像虚拟路障区域内的特征与背景特征相比较，根据系统设定的灵敏度阈值，判断是否触发抓拍。如果没有触发，则继续采集视频图像；如果触发，则系统进入抓拍状态，根据当前雷达速度值调整视频采集速度，保存4帧图像后完成一次抓拍过程，系统返回待机状态。

在图5本发明抓拍的超速车辆4帧图像的实例中，a、b、c、d分别为抓拍的第1到第4帧图像，记录了车辆从进入拍照区域到离开拍照区域的全过程。其中a为超速车辆触发虚拟路障时刻的帧图像，b、c、d为每间隔60ms采集的帧图像。在b、c两帧图像中可以看到完整清晰的车牌，用于后台软件自动识别车牌、统计和打印。

Claims (4)

1、一种移动式测速抓拍装置，其特征在于：包括数字摄像机、测速雷达、笔记本电脑、车载电源模块、车载支架，数字摄像机和测速雷达平行安装在车载支架上，车载电源模块分别为数字摄像机、笔记本电脑和测速雷达提供电源，笔记本电脑内装有同步控制模块、虚拟路障模块、图像采集模块和雷达测速模块，同步控制模块发出控制指令，通过雷达测速模块设定测速雷达的测定距离和速度值，当车辆超速时测速雷达产生超速报警信号并通过雷达测速模块传送至同步控制模块，同步控制模块接收到雷达测速模块发出的超速报警信号后，命令图像采集模块采集数字摄像机摄像出的视频帧，并送虚拟路障模块中，虚拟路障模块采集的视频帧设定虚拟路障区，精确定位车辆在视频中的位置及出现的时间，当超速车辆出现在视频中时，向同步控制模块发送触发信号，同步控制模块收到虚拟路障触发信号后，控制数字摄像机中的图像采集模块根据当前速度值以设定的时间间隔连续采集帧图像，抓拍超速车辆从进入拍照区域到离开拍照区域的全过程，并同抓拍时刻的速度值作为一条记录存入数据库，完成一次超速抓拍过程。

2、根据权利要求1所述的移动式测速抓拍装置，其特征在于：所述车载电源模块采用汽车点烟器12V电源供电，电压从输入端经过直流电压转换电路后分为三路，其中输出1与数字摄像机相连，输出2与笔记本电脑相连，输出3与测速雷达相连。

3、根据权利要求1所述的移动式测速抓拍装置，其特征在于：所述的数字摄像机直接通过USB2.0接口以每秒25帧的速度采集分辨率为720×576的数字视频，并在笔记本界面上实时显示动态图像。

4、根据权利要求1所述的移动式测速抓拍装置，其特征在于：所述的虚拟路障模块根据测速现场的实际情况在数字视频中划定一定的区域设为虚拟路障，并可任意调整虚拟路障的大小，启动虚拟路障后，它以每秒钟25帧的速度对视频图像进行分析处理，当超速车辆经过虚拟路障时，根据背景图像与当前图像信息，检测到虚拟路障区域内颜色、灰度、纹理的变化从而产生触发信号，在视频中精确定位车辆出现的位置和时间。

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