CN100458561C - 智能交通的高速摄像抓拍的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能交通的高速摄像抓拍的方法及其专用的系统，设备。它主要是通过扫描道路的背景特征图像，由计算机测定经过车辆的车速，判定是否进行抓拍，控制CCD高速摄像头，对被拍摄的车辆图像进行“冻结”，进而将图像输入至图像采集卡，输入至内存，进行数字图像处理；并录入时间、地点、车速；经图像压缩，存储在硬盘中；实时将视频图像传输至远程的监控中心。所述摄像头的光轴对着车辆的行进方向，并与设置在附近的专用工控机相连，受其控制。因此具有节能，隐蔽性好，实时视频监测能力强，提高图像清晰度，尤其能正确显现车牌的颜色等特点。

Description

智能交通的高速摄像抓拍的方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种智能交通的高速摄像抓拍的方法及其专用的系统，设备。该方法及其系统可用于高速公路等场合，尤其是主要用于对道路中的车辆进行车辆智能管理，其中包括对超速车辆自动实施视频监测在内的道路远程实时监测和管理。

背景技术

随着经济的高速发展，高速公路的建设及运行、管理日益显得重要。然而，以普通摄像机为代表的现有技术，对高速运动的目标(如高速车辆)摄像存在着下述明显不足：①图像的“冻结”能力不够：欲将高速运动的车辆拍摄清晰，其抓拍的方法和系统必需有足够的“冻结”能力，否则所摄的图像不够清晰，例如拍摄以100km/h速度行驶的车辆为例，它在拍摄一帧所需40ms时间内移动1.12米，将会造成图像的模糊。在实际使用中，可采用“电子快门”技术，在光照条件好的情况较易于解决问题，但在傍晚、清晨、下雨天、阴天场合，会因光照度的不足，而影响图像的质量。②无法高速拍摄二帧或多帧图像，其主要原因是普通摄像机当拍摄完第一帧图后，再拍第二帧时高速车辆往往已跑出视场。③普通摄像因时间控制精度较低，误动作较高，难以做成能被用户所接受的视频触发系统。④难以兼顾复杂环境中的拍摄：事实上，高速道路中的拍摄条件非常复杂、苛刻，例如光照条件变化大，外界杂散光线的变化大，车辆大灯的强度变化较大，加上温度、湿度等各种外界自然环境条件的变化幅度大，现有技术难以适应。⑤难以制成视频测速器，更难以制成视频交通信息采集系统。

发明内容

本发明主要是解决现有技术在光线不强的场合中难以对高速行驶的车辆进行清晰地拍摄和测速，且对图像的冻结能力较弱等的技术问题。提供一种能在夜间或光线不强的环境中清晰地拍摄高速行驶车辆的牌照，车型和颜色，并对道路中的车辆进行实时视频监测的方法及其系统。

本发明同时还解决现有的智能交通中夜间抓拍的技术所存在的不能以足够高的拍摄频率拍摄出一帧表达颜色、车型，另一帧表达颜色、车牌的技术问题。

本发明同时还解决现有的智能交通中夜间抓拍的技术所存在的不能在一帧内记录多个彩色像的技术问题。

本发明同时还解决现有的智能交通中夜间抓拍的技术所存在摄像机造价较为昂贵，灯光设施，拍摄系统布置不甚合理等的技术问题。采用本发明的方法，有利于拍摄系统的国产化，提供一种制作成本较低，附合我国国情，易于推广应用的高速公路的智能交通管理方法及其系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案(步骤)得以解决的：(1).扫描道路的背景特征图像，由工控机判定是否有车到达监测视场；(2).测定经过车辆的车速，工控机判定是否需对其进行抓拍；(3).控制CCD高速摄像头，采用光快门对被摄车辆图像进行“冻结”，对监测区中的车辆图像进行摄录；(4).将被“冻结”的图像输入至工控机中的图像采集卡，进而输入至内存，进行速字图像处理；(5).在画面中录入时间、地点、车速；(6).经图像压缩，存储在硬盘中；(7).实时将视频图像传输至远程的监控中心；所述的扫描道路的背景特征图像是在监测视场内道路上白线的扫描图像或工控机虚拟的扫描图像。一般地，所述的背景特征图像为绘制在监测视场内的两条白线或虚线或其它类似图像。当车辆经过监测视场时，所述的扫描图像即发生变化，至一定值(例如遮挡住白线达一定宽度)时，获得触发信号，以使系统工作。

此外设置在监测视场内的二白线间距为一定值，工控机根据车辆经二白线的间隔时间可方便地计算出车辆的速度数据，以供道路的智能管理。在夜间环境中，以车辆大灯的图像为标记，在连续两帧的相邻两场内，提取两标记间的行速差，由工控机测出车辆速度。工控机可对这些车辆进行实时的监测，例如对于车速超过设定值的违章车辆，自动对其进行诸如拍摄牌照，在画面中录入时间、地点、车速等工作，也可以对所有车辆由工控机进行分类记录管理。

作为优选，所述的高速摄像头采用工控机经RCC卡控制窄脉冲发生器发出按需可预置的窄脉冲光，所述的窄脉冲光的宽度为0.5微秒至2000微秒。所述的RCC卡实际上是工控机与窄脉冲发生器的接口电路，使工控机在专用软件支撑下能随心所欲地按需控制窄脉冲发生器，使之能获得监测车辆所需的各种窄脉冲光。

作为优选，在夜间环境中拍摄车型和颜色时，所述的窄脉冲光的宽度为100微秒至500微秒。而在夜间环境中拍摄车牌时，所述的窄脉冲光的宽度为5微秒至60微秒。其中一种较佳的车辆图像“冻结”的方法是以高拍摄频率拍摄出带颜色的车型和带颜色的车牌照。

作为优选，所述的数字图像处理系由去噪，二值化和自动链码跟踪的步骤构成，以利于提高后续工控机管理的质量。

一种智能交通的高速摄像抓拍的系统，在监测视场的道路上绘制若干条白线，其上方设置有CCD高速摄像头和窄脉冲发生器，两者同指向监测视场，其摄像光轴对着车辆的行进方向，用于根据车辆经过白线的间隔时间计算出车辆数据且在夜间环境中以车辆大灯的图像为标记并在连续两帧的相邻两场内提取两标记间的行速差并测出车辆速度的专用工控机相连，受其控制。

作为优选，所述的CCD高速摄像头设置在正上方，其光轴与垂直线的夹角即拍摄角在白天时为60°-75°；在夜间时为76°-80°。例如CCD高速摄像头可设置道路正上方，并指向监测视场。在上述拍摄角的优选状态中进行拍摄，既可有利于提高拍摄的清晰度，也能有效地防止夜间拍摄的闪光对驾驶员可能产生的不利影响。

因此，本发明应用于道路的智能交通管理将产生下述有益的效果：

1.获得高冻结能力，保证车辆的图像十分清晰，即使车辆速度高于200km/h时，仍能保证图像清晰度；

2.按需以高频拍摄二帧或多帧，一帧表达车型和颜色，一帧表达车牌和颜色，解决智能交通中夜间抓拍难的问题；

3.藉以解决高速车辆测速的问题；并保证了被摄车辆的颜色的显现，尤其是车牌的颜色的正确显现；

4.解决夜间拍摄的照明问题，在保证图像正确曝光的前提下，整个系统从原先所需数千瓦的功率降为仅需400W，不但节能又无光污染，提高了系统监测的隐蔽性；

5.解决了以上技术问题也就解决了智能交通中的技术瓶颈，从而解决了高速车辆的监控，籍以遏制因超速引发的交通事故，保障人民生命和财产安全，具有重要的经济意义和社会意义。

附图说明

附图1是本发明的一种拍摄系统的流程图；

附图2是本发明的一种拍摄系统的硬件组成的方框图；

附图3是本发明的一种拍摄系统的图像识别处理方框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合流程图和方框图，对本发明作进一步具体的说明。

实施例：在高速公路的适当位置处的地面上绘制有二条或二条以上的白线，并在此道路行进方向的正上方设置有高速摄像头和窄脉冲发生器，摄像光轴对着车辆的行进方向，并在其附近不远处设置有与之相连的专用的工控机，其内设有与窄脉冲发生器相接的RCC卡，和与高速摄像头相连的图像采集卡以及MOXA卡(参见附图2)；所述高速摄像头的光轴与垂直线的夹角即拍摄角为68°左右：在所述的高速摄像头旁设置有大功率环形高压脉冲灯，电源用无变压器高压电子电路供电，用大规模集成电路构成的专门设计的RCC卡产生数微秒至数百微秒的超短脉冲用以控制环形灯的开和关。在所述的专用的工控机内还设置有多个软件。将运行环境初始化，经检测环境亮度，判定白天或夜间。在白天时，先扫描背景图像，判定是否有车，记录时刻Time1，若有车，则扫描第二条白线，记录时刻Time2，测出车速，判定该车是否超速：若车速超过所设定的值时，即行抓拍，将所拍摄的图像在采集卡中“冻结”后，输入到内存，工控机将拍摄时间、地点及速度数据叠加到图像的适当位置，经压缩后存入硬盘，将图像保存至超速图像目录内，经MOXA卡输出，至远程监控中心进行实时的视频监控(参见附图1)。

若在夜间时，扫描背景图像，当有车经过时，车头大灯的图像进入监测视场，工控机进行测速，若超速由工控机控制数万伏的高压控制环形灯的“开”，经30微秒左右的时间后，用相应的负高压控制“关”。从而获得车牌的清晰图像和颜色，随即再以大脉冲照射获得车型的颜色，其拍摄角为78°左右，在该特定角的位置闪光拍摄时，前车顶正好遮挡住驾驶员的视线。车速的获得是将所拍摄的图像在采集卡中“冻结”后输入到内存获得输入到内存，对其进行去噪、二值化和自动链码跟踪等的数字图像处理，获得图像的坐标，从而测出速度。将拍摄时间、地点和速度，叠加到图像的适当位置，经压缩后存入硬盘；图像保存至超速图像目录，经MOXA卡输出，至远程监控中心进行实时的视频监控。

高速摄像头采用工控机经RCC卡控制窄脉冲发生器发出按需可预置的窄脉冲光，所述的窄脉冲光的宽度为0.5微秒或2000微秒。在夜间环境中拍摄车型和颜色时，所述的窄脉冲光的宽度为100微秒或500微秒。在夜间环境中拍摄车牌时，所述的窄脉冲光的宽度为5微秒或60微秒。

Claims (7)

1.一种智能交通的高速摄像抓拍的方法，其特征在于包括下述步骤：(1).扫描道路的背景特征图像，由工控机判定是否有车到达监测视场；(2).测定经过车辆的车速，工控机判定是否需对其进行抓拍；(3).控制CCD高速摄像头，采用光快门对被摄车辆图像进行“冻结”，对监测区中的车辆图像进行摄录；(4).将被“冻结”的图像输入至工控机中的图像采集卡，进而输入至内存，进行数字图像处理；(5).在画面中录入时间、地点、车速；(6).经图像压缩，存储在硬盘中；(7).实时将视频图像传输至远程的监控中心；上述步骤(1)中扫描道路的背景特征图像是指在监测视场内道路上白线的扫描图像或工控机虚拟的扫描图像；上述步骤(2)中测定经过车辆的车速是指在监测视场内设置多个间距为定值的白线，工控机根据车辆经过白线的间隔时间计算出车辆数据，在夜间环境中，以车辆大灯的图像为标记，在连续两帧的相邻两场内，提取两标记间的行速差，由工控机测出车辆速度。

2.根据权利要求1所述的智能交通的高速摄像抓拍的方法，其特征是在所述的高速摄像头采用工控机经RCC卡控制窄脉冲发生器发出按需可预置的窄脉冲光，所述的窄脉冲光的宽度为0.5微秒至2000微秒。

3.根据权利要求2所述的智能交通的高速摄像抓拍的方法，其特征是在夜间环境中拍摄车型和颜色时，所述的窄脉冲光的宽度为100微秒至500微秒。

4.根据权利要求2所述的智能交通的高速摄像抓拍的方法，其特征是在夜间环境中拍摄车牌时，所述的窄脉冲光的宽度为5微秒至60微秒。

5.根据权利要求1所述的智能交通的高速摄像抓拍的方法，其特征是在所述的数字图像处理系由去噪，二值化和自动链码跟踪的步骤构成。

7.一种智能交通的高速摄像抓拍的系统，其特征是，在监测视场的道路上绘制若干条白线，其上方设置有CCD高速摄像头和窄脉冲发生器，两者同指向监测视场，其摄像光轴对着车辆的行进方向，并与设置在附近的用于根据车辆经过白线的间隔时间计算出车辆数据且在夜间环境中以车辆大灯的图像为标记并在连续两帧的相邻两场内提取两标记间的行速差并测出车辆速度的专用工控机相连，受其控制。

8.根据权利要求7所述的智能交通的高速摄像抓拍的系统，其特征在于所述的CCD高速摄像头设置在正上方，其光轴与垂直线的夹角即拍摄角在白天时为60°-75°；在夜间时为76°-80°。

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