CN101441814A - 道路交通信息检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字图像处理及交通监测技术领域；提供一种检测精度较高的道路交通信息检测装置和检测方法；其中道路交通信息检测装置包括图像获取模块，用于获取道路交通现场的视频图像；图像检测模块，接收所述图像获取模块获取的视频图像与背景图像进行比较，判断是否有车辆通过，并根据判断结果进行交通信息统计；信息传输模块，将图像检测模块统计的交通信息上传至管理中心。

Description

道路交通信息检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及数字图像处理及交通监测技术领域。

背景技术

交通基础信息检测常用的技术有环形线圈、微波、超声波、视频等几种，微波或超声波检测产品其安装位置和角度要求较高，线圈检测技术是目前使用最多、精度较高的检测手段，但要求设置于路面土木结构中，对路面有损坏，施工和安装不便，且安装数目较多。视频处理技术的独特优势，在交通基础信息采集系统采用视频处理已成为现代智能交通(ITS)的发展方向和趋势。视频交通基础信息检测技术是顺应高科技发展趋势，完全克服了微波和超声波检测技术中存在的对位置和角度要求高的主要问题；完全克服了线圈破坏路面、维护费用高等缺陷；它适合于安装在道路上方，进行大区域、多目标检测与处理。

现有技术中的道路交通信息视频检测系统检测精度较低，如公开号为CN101042802A的中国发明专利申请公布说明书所公开的交通信息传感器、交通信息检测方法和系统，在车道上设置一条或多条虚拟线，通过检测所述视频图像中所述虚拟线处的像素变化来检测通过所述虚拟线的车辆，这种检测方法容易受光照等外部条件造成的场景变化影响，检测精度低，且难以对通过车辆外形进行完整提取，获取车辆信息。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，为此，本发明提出了一种检测精度较高的道路交通信息检测装置。

本发明的目的是这样实现的：道路交通信息检测装置，包括

图像获取模块，用于获取道路交通现场的视频图像；

图像检测模块，接收所述图像获取模块获取的视频图像进行车辆通过判断，并根据判断结果进行交通信息统计；所述图像检测模块通过如下方法进行车辆通过判断，对图像获取模块获取的视频图像提取检测区域的视频信息，将检测区域视频信息分解为R、G、B三基色分量图像数据，与背景图像的R、G、B三基色分量图像数据进行差运算，将差运算结果与阈值比较，并对R、G、B三通道分别统计比较结果数据，将比较结果统计数据进行融合，判断是否有车辆通过；以及

信息传输模块，将图像检测模块统计的交通信息上传至管理中心。

进一步，所述图像检测模块包括一阈值更新子模块，根据当前视频图像色调量，调节R、G、B三通道阈值；

进一步，所述图像检测模块包括一背景图像更新子模块，当连续50-150帧图像的检测结果为无车辆通过时，则选择其中的一帧图像替换现有的背景图像。

进一步，所述图像检测模块采用根据融合后的比较结果统计结果初次判断是否有车辆通过，当判断结果为有车辆通过时，再提取前10-25帧图像的判断结果，如连续10-25帧图像的判断结果均为有车辆通过，则最终判定有车辆通过；

进一步，所述信息传输模块通过无线方式将图像检测模块统计的交通信息上传至管理中心；

进一步，所述图像检测模块包括CPLD复杂可编程逻辑器件和DSP数字信号处理器，其中CPLD复杂可编程逻辑器件用于进行车辆通过判断，DSP数字信号处理器用于进行交通信息统计。

本发明还提供一种道路交通信息检测方法，包括如下步骤：

1)图像获取模块获取道路交通现场的视频图像并传输到图像检测模块；

2)图像检测模块提取步骤1)所获得的视频图像的检测区域视频信息；

3)图像检测模块将检测区域视频信息分解为R、G、B三基色分量图像数据，并与背景图像的R、G、B三基色分量图像数据进行差运算；

4)图像检测模块将步骤3)获得的差运算结果与阈值比较，并对R、G、B三通道分别统计比较结果数据；

5)图像检测模块将比较结果统计数据进行融合；

6)图像检测模块根据融合后的比较结果统计数据判断是否有车辆通过(通过什么条件判断？请补充)。

进一步，当步骤6)判断结果为有车辆通过时，步骤6)之后还包括如下步骤：提取前10-25帧图像的判断结果，如连续10-25帧图像的判断结果均为有车辆通过，则最终判定有车辆通过；

进一步，当步骤6)判断结果为无车辆通过时，步骤6)之后还包括如下步骤：提取前50-150帧图像的检测结果，当连续50-150帧图像的检测结果为无车辆通过时，则选择其中的一帧图像替换现有的背景图像；

进一步，步骤4)之前还包括如下步骤：根据当前视频图像色调量，调节R、G、B三通道阈值。

本发明的道路交通信息检测装置及检测方法，将实时视频图像与背景图像进行比对分析，判断是否有车辆通过，受外部条件影响较小，准确性较高，能够完整的获取车辆形状等信息，利于进行交通信息统计；在进一步的技术方案中，通过HSV->RGB变换自动调节RGB三通道阈值，由于HSV模型中的色彩信息参数H、色彩纯度S以及色彩的明亮程度V均与光照强度无关，因此采用此技术方案能进一步减少外界光照条件对本发明精确性的影响；在进一步的技术方案中，还将本次检测结果与前10-25帧图像的判断结果进行综合分析，能减少误判，进一步提高本发明的检测精度；在进一步的技术方案中，还对背景图像进行更新，可基本消除光照、雨雪、道路固定物体变化(如路面交通标志的变化)对本发明检测结果的影响。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：

图1示出了本发明道路交通信息检测装置的结构示意图；

图2示出了本发明道路交通信息检测方法的算法模型示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

参见图1，道路交通信息检测装置，包括：

作为图像获取模块的CCD摄像头1，用于获取道路交通现场的实时交通序列视频图像；

A/D转换器2，可采用SAA7111A芯片，设置为RGB24输出模式；将CCD摄像头采集的模拟信号转换为数字信号；

作为图像检测模块的CPLD复杂可编程逻辑器件3和DSP数字信号处理器4，其中CPLD复杂可编程逻辑器件3选用XC2C512-10PQG208I，其具有173个I/O，能够同时处理两路视频信号，用于进行车辆通过判断，DSP数字信号处理器4选用DSP TMS320DM642，用于统计交通流量、平均速度、车道占有率等交通信息；以及

信息传输模块，可包括RS485端口、RJ-45网口及GPRS传输子模块等通讯接口52，将图像检测模块统计的交通信息通过有线或无线网络上传至管理中心，还可包括一监视器接口51，可用于调试本装置时使用。

参见图2，本实施例的道路交通信息检测方法，可通过VHDL硬件语言对CPLD复杂可编程逻辑器件3编程实现，包括如下步骤：

1)CPLD复杂可编程逻辑器件获取道路交通现场的视频图像并传输到图像检测模块；

2)CPLD复杂可编程逻辑器件提取步骤1)所获得的视频图像的检测区域视频信息；

3)CPLD复杂可编程逻辑器件将检测区域视频信息分解为R、G、B三基色分量图像数据，并与背景图像的R、G、B三基色分量图像数据进行差运算；

4)通过HSV->RGB变换自动调节RGB三通道阈值：根据RGB->HSV的变换公式，求视频图像的色调量H的平均值，根据色调量H不变的特性，调节S、V分量的漂移，再根据HSV->RGB的变换公式，分别求出R、G、B三通道的阈值；

5)CPLD复杂可编程逻辑器件将步骤3)获得的差运算结果与阈值比较，并对R、G、B三通道分别统计比较结果数据，如，比较结果>阈值，结果为1，反之，结果为0；

6)CPLD复杂可编程逻辑器件将比较结果统计数据进行融合：将R、G、B三通道比较结果采用相应的权值进行统计，最佳的R、G、B三通道比较结果的权值分别为0.17、0.57、0.26；然后对统计结果进行填充运算，然后统计1的数量，即为融合结果。

7)CPLD复杂可编程逻辑器件根据融合后的比较结果统计结果判断是否有车辆通过，如果融合结果/图像像素总点数>给定值，则认为有车，否则为无车，给定值，一般在0.6～0.9之间选择；

当步骤7)判断结果为有车辆通过时，提取前15帧图像的判断结果，如前连续15帧图像的判断结果均为有车辆通过，则最终判定有车辆通过，并由DSP数字信号处理器进行交通流量统计；

当步骤7)判断结果为无车辆通过时，提取前100帧图像的检测结果，当连续100帧图像的检测结果为无车辆通过时，则选择其中第50帧图像替换现有的背景图像。

在上述检测方法的基础上进行交通流量、车辆分类、车道占有率等交通信息的统计为本领域技术人员所掌握的技术，在此不再赘述。

通过VHDL硬件语言对CPLD复杂可编程逻辑器件编程实现本实施例的道路交通信息检测方法，能极大提高算法计算速度(可达ns级)及车道检测数，在较宽城市道路或高速公路(单向1～8车道)上，架设1路视频就能完成其交通基础信息的检测。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.道路交通信息检测装置，其特征在于：包括

图像获取模块，用于获取道路交通现场的视频图像；

图像检测模块，接收所述图像获取模块获取的视频图像进行车辆通过判断，并根据判断结果进行交通信息统计；所述图像检测模块通过如下方法进行车辆通过判断：对图像获取模块获取的视频图像提取检测区域的视频信息，将检测区域视频信息分解为R、G、B三基色分量图像数据，与背景图像的R、G、B三基色分量图像数据进行差运算，将差运算结果与阈值比较，并对R、G、B三通道分别统计比较结果数据，将比较结果统计数据进行融合，判断是否有车辆通过；以及

信息传输模块，将图像检测模块统计的交通信息上传至管理中心。

2.如权利要求1所述的道路交通信息检测装置，其特征在于：所述图像检测模块包括一阈值更新子模块，根据当前视频图像色调量，调节R、G、B三通道阈值。

3.如权利要求1所述的道路交通信息检测装置，其特征在于：所述图像检测模块包括一背景图像更新子模块，当连续50-150帧图像的检测结果为无车辆通过时，则选择其中的一帧图像替换现有的背景图像。

4.如权利要求1所述的道路交通信息检测装置，其特征在于：所述图像检测模块采用根据融合后的比较结果统计结果初次判断是否有车辆通过，当判断结果为有车辆通过时，再提取前10-25帧图像的判断结果，如连续10-25帧图像的判断结果均为有车辆通过，则最终判定有车辆通过。

5.如权利要求1所述的道路交通信息检测装置，其特征在于：所述信息传输模块通过无线方式将图像检测模块统计的交通信息上传至管理中心。

6.如权利要求1至5中任一项所述的道路交通信息检测装置，其特征在于：所述图像检测模块包括CPLD复杂可编程逻辑器件和DSP数字信号处理器，其中CPLD复杂可编程逻辑器件用于进行车辆通过判断，DSP数字信号处理器用于进行交通信息统计。

7.道路交通信息检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)图像获取模块获取道路交通现场的视频图像并传输到图像检测模块；

2)图像检测模块提取步骤1)所获得的视频图像的检测区域视频信息；

3)图像检测模块将检测区域视频信息分解为R、G、B三基色分量图像数据，并与背景图像的R、G、B三基色分量图像数据进行差运算；

4)图像检测模块将步骤3)获得的差运算结果与阈值比较，并对R、G、B三通道分别统计比较结果数据；

5)图像检测模块将比较结果统计数据进行融合；

6)图像检测模块根据融合后的比较结果统计数据判断是否有车辆通过。

8.如权利要求7所述的道路交通信息检测方法，其特征在于：当步骤6)判断结果为有车辆通过时，步骤6)之后还包括如下步骤：

提取前10-25帧图像的判断结果，如连续10-25帧图像的判断结果均为有车辆通过，则最终判定有车辆通过。

9.如权利要求7所述的道路交通信息检测方法，其特征在于：当步骤6)判断结果为无车辆通过时，步骤6)之后还包括如下步骤：

提取前50-150帧图像的检测结果，当连续50-150帧图像的检测结果为无车辆通过时，则选择其中的一帧图像替换现有的背景图像。

10.如权利要求6至9中任一项所述的道路交通信息检测方法，其特征在于：步骤4)之前还包括如下步骤：根据当前视频图像色调量，调节R、G、B三通道阈值。

Images