CN101882374A - 一种车辆行程分布综合信息分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种车辆行程分布综合信息分析系统及方法，其中系统包括：第一地感线圈和第二地感线圈，分别设置于所述车辆行程的两端；第一检测模块，包括第一摄像机和第一系统控制机，所述第一摄像机和第一系统控制机相连；第二检测模块，包括第二摄像机和第二系统控制机，所述第二摄像机和第二系统控制机相连；分析处理模块，通过通讯模块和所述第一检测模块、所述第二检测模块分别相连；信息发布模块，和所述分析处理模块相连。本发明能够使得交通检测信息更加的丰富，能准确计算车辆的行程时间以及空间分布，更好的为交通和公安服务。

Description

一种车辆行程分布综合信息分析系统及方法

技术领域

本发明涉及一种车辆检测系统和方法，且特别涉及一种车辆行程分布综合信息分析系统及方法。

背景技术

随着城市机动车辆的不断增多，交通拥堵、交通事故等交通问题越来越严重，虽然城市管理者采用了交通规划、交通管理等一系列手段试图解决交通问题，但往往达不到理想的效果，其原因是由于信息采集手段限制，交通管理所依赖的经典的交通流理论得出的结果往往与实际的交通状况不符。

现阶段交通信息采集手段有以下几类：(1)通过组织人工进行车辆和号牌计数，由于经费等原因，采集的数据往往只是几个时间点，无法得出全面准确的交通数据；(2)通过视频、线圈、雷达车检器对某几个点的交通状态进行检测，该方法虽然能够对全时间段的交通数据进行采集，但是其直接采集的交通数据是某几个点位的瞬时流量、瞬时速度、时间占有率等交通参数，而车辆行程时间、平均速度、空间分布等是经过计算的二次交通数据，其准确度已大大降低，通过算法推导出来的交通状态也就存在失真的问题；(3)普通的车辆识别设备检测车辆牌照、车辆颜色、车辆轮廓等车辆信息，但是对更加重要的驾驶人员脸相、机动车车头细部图像还是空白，原因是图像分辨率一般在四、五十万像素左右，达不到驾驶人员脸相、机动车车头细部图像识别的效果。

发明内容

为了克服已有技术中车辆信息采集与实际交通状况不符的问题，本发明提供一种能准确记录和分析车辆信息的系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提出一种车辆行程分布综合信息分析系统，包括：第一地感线圈和第二地感线圈，分别设置于所述车辆行程的两端；第一检测模块，包括第一摄像机和第一系统控制机，所述第一摄像机和第一系统控制机相连；第二检测模块，包括第二摄像机和第二系统控制机，所述第二摄像机和第二系统控制机相连；分析处理模块，通过通讯模块和所述第一检测模块、所述第二检测模块分别相连；信息发布模块，和所述分析处理模块相连。

可选的，所述第一摄像机和所述第二摄像机的图像分辨率至少为200万像素。

可选的，所述通讯模块和所述第一系统控制机相连。

可选的，所述通讯模块和所述第二系统控制机相连。

可选的，所述通讯模块包括无线通讯模块和有线通讯模块。

可选的，所述分析处理模块包括一台分析处理服务器和一台存储服务器。

可选的，所述信息发布模块包括诱导屏、互联网、广播、电话或移动手机。

为了实现上述目的，本发明还提出一种车辆行程分布综合信息分析方法，包括：第一地感线圈感应到车辆经过，第一检测模块中的第一系统控制机启动第一摄像机对车辆进行场景拍摄，第一系统控制机对所拍摄的图像再进行处理；第二地感线圈感应到车辆经过，第二检测模块中的第二系统控制机启动第二摄像机对车辆进行场景拍摄，第二系统控制机对所拍摄的图像再进行处理；将所述第一检测模块和所述第二检测模块的处理结果通过通讯模块发送给分析处理模块；在分析处理模块中对车牌样本进行分析处理；通过信息发布模块将分析处理的结果发布出去。

本发明所述的一种车辆行程分布综合信息分析系统及方法的有益效果主要表现在：交通检测信息丰富；能准确计算出行程时间、车辆空间分布等重要交通数据；处理分析器功能强大，能够对路段交通状态进行判断，进行交通事件判断、嫌疑车辆比对、辅助交通模式判别及交通流重要特征的统计；本系统还可以扩展到城市的各个路口的各个方向，从而能够对车辆进行采集分析，具有网格化监控的功能；配备200万以上像素的摄像机，能够反映驾驶人员脸相、清晰的机动车辆细部特征等，同时为交通和公安服务

附图说明

图1为本发明一种车辆行程分布综合信息分析系统的结构示意图；

图2为本发明的一种车辆行程分布综合信息分析方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

首先请参考图1，图1为本发明一种车辆行程分布综合信息分析系统的结构示意图，从图1可以看到本发明包括：第一地感线圈15和第二地感线圈16，分别设置于所述车辆行程的两端；第一检测模块10，包括第一摄像机和第一系统控制机，所述第一摄像机和第一系统控制机相连；第二检测模块12，包括第二摄像机和第二系统控制机，所述第二摄像机和第二系统控制机相连；分析处理模块13，通过通讯模块11和所述第一检测模块10、所述第二检测模块12分别相连；信息发布模块14，和所述分析处理模块相连。所述通讯模块和所述第一系统控制机相连。所述第一摄像机和所述第二摄像机的图像分辨率至少为200万像素。所述通讯模块11和所述第二系统控制机相连。所述通讯模块11包括无线通讯模块和有线通讯模块。所述分析处理模块13包括一台分析处理服务器和一台存储服务器。所述信息发布模块14包括诱导屏、互联网、广播、电话或移动手机。

接着，请参考图2，图2为本发明的一种车辆行程分布综合信息分析方法的流程图，所述方法应用于上段所述的系统，从图2可以看到包括以下步骤：步骤21：第一地感线圈感应到车辆经过，第一检测模块中的第一系统控制机启动第一摄像机对车辆进行场景拍摄，第一系统控制机对所拍摄的图像再进行处理；步骤22：第二地感线圈感应到车辆经过，第二检测模块中的第二系统控制机启动第二摄像机对车辆进行场景拍摄，第二系统控制机对所拍摄的图像再进行处理；步骤23：将所述第一检测模块和所述第二检测模块的处理结果通过通讯模块发送给分析处理模块；步骤24：在分析处理模块中对车牌样本进行分析处理；步骤25：通过信息发布模块将分析处理的结果发布出去。所述第一摄像机和所述第二摄像机的图像分辨率至少为200万像素。所述通讯模块和所述第二系统控制机相连。所述通讯模块包括无线通讯模块和有线通讯模块。所述分析处理模块包括一台分析处理服务器和一台存储服务器。所述信息发布模块包括诱导屏、互联网、广播、电话或移动手机。

在道路、快速路段或隧道的上下游安装号牌识别率为95％以上的高清晰度号牌识别摄像机，图像分辨率达到200万像素以上，路段截面每个车道安装一个，车辆检测装置采取三线圈及虚拟线圈结合的方式，即三线圈检测良好的情况下采用线圈检测，而在线圈损坏的情况下采用虚拟线圈检测。前端设备机箱内安装有系统控制机，作前端检测模块的关键部分，其主要任务是根据特定的逻辑判断监控车道上是否有车经过，完成通行车辆图像抓拍取证工作，同时生成该车辆、人像记录及交通数据统计的相关信息，并将数据通过通讯模块传送给处理分析器。通讯模块负责将前端检测模块采集的图片、数据及设备运行状况传送至处理分析模块进行分析，同时对于处理分析模块的指令下达至前端设备，对前端设备进行控制，通讯方式分有线、无线方式。处理分析模块是系统的核心部分，负责前端采集的数据进行分析处理，生成有用的交通信息；如果前端设备较少，可以放置在现场，否则需要更高性能的服务器，因此放置于中心。下面，分别论述如下：

1、行程时间预测：

算法采用布设在上下游道路断面上的牌照识别设备采集经过断面的车辆牌号，通过采集的样本进行可信化处理，比对两个断面相同牌号经过的时间差，来获得车流经过两个断面的行程时间。通过对断面内历史行程时间样本的变化趋势及相互联系，通过时间序列的指数平滑法对行程时间做出预测，在工程实施过程中，根据观察样本不断调整参数，修正算法模型。

(1)行程时间实测：

定义q为起始断面车流量，

α表示经过路段(同时经过起点断面和终点断面)的车辆占经过起点断面车辆总数的比例，对于某个固定的路段，比对率是相对比较稳定的，

比对率β＝单位时间的比对数d/起始断面车辆数q，

则单位时间的比对数d为

d＝q·β

由此可见，比对数的取值与起始断面流量的关系是很大的，一般会随着流量变化而波动。单位时间内的比对数直接关系到行程时间检测的准确性和信息发布的时间间隔。一般来说，对于行程时间检测的样本数，比对数在每分钟5～6个以上是可以接受的。对于某特定路段来说，单辆车的实际行程时间是没有多大意义的。真正需要的是路段的行程时间，路段的行程时间是对路段上车流状态的客观反映。一般认为单位时间内经过该路段所有车辆行程时间的中位值更能反映路段的车流状态。这是因为中位值较少受到极端数据的干扰，具有较高的稳健性，从而有更高的参考意义。

(2)实测行程时间样本处理

根据车牌采集装置采集到的实时车辆行程时间数据，可以得到精确到秒的每一辆车的行程时间。由于各种因素的作用，不仅全天的行程时间数据具有一定的差异性，即便同一时段内，行程时间也有明显的离散性。造成这种结果的原因有交通流的随机性、异常交通行为以及系统产生的误差。

行程时间的分析处理：首先根据统计学的方法剔除原始行程时间数据中的异常数据，然后进行分布拟合，考虑到有诸多因素影响行程时间值的大小，并且每一个因素对其的影响并不是很大，因此，可以简单的用正态分布来对正常范围内的行程时间数据进行拟合。基于这样的规律，利用原始数据中的可信数值，直接估计正态分布的均值和方差，进而计算一定置信度下的置信区间。

异常数据的处理：分别对系统引起的异常数据、交通行为引起的异常数据进行剔除和修正。

行程时间分布的拟合：根据经过处理、剔除后的数据对行程时间进行分别拟合验证及标定参数。

参数具体标定：根据得到的行程时间分别对其特征值、特征参数，置信区间等进行参数标定。

这样，可以得到一条实际检测行程时间的时间序列曲线，以此作为预测的依据和检验预测的标准。

(3)行程时间预测

算法采用一种简单实用的方法对时间序列进行指数平滑预测。其基本原理为在行程时间检测的基础上给出一个比较平稳的时间序列X1、X2、X3、...XN然后对XN+M进行估计：

$\widehat{X_{(N+M)}}=C_0{X}_N+C_1{X}_{N-1}+\mathrm{\Λ},$

其中M为延迟因子，{Ci}为权重集合。根据常识知道，对新进的检测值给予较大的权，对较远的检测值给予较小的权是合理的。令

C_i＝θ(1-θ)ⁱ

其中i＝1，2，3，...而平滑系数θ为常数，0＜θ＜1，可将上式变为：

$\widehat{X_{(N+M)}}=\mathrm{\θ}{X}_N+(1-\mathrm{\θ})[\mathrm{\θ}{X}_{N-1}+(1-\mathrm{\θ})X_{N-2}+]\mathrm{\Λ}$

$=\mathrm{\θ}{X}_N+(1-\mathrm{\θ}{\hat{X}}_{(N+M-1)})$

2、车辆空间分布：

车辆空间分布一般应用于封闭道路或者受车辆驶进或驶出影响较小的路段。车辆空间分布计算的过程分为：交通量统计开始-上游已标记车辆开始计数-未标记车辆排空过程-开始持续输出交通量数据。

交通量统计开始时，路段内车辆分为两类，一类为在统计开始时已经在路段运行未被号牌识别器所识别车辆，为未标记号牌车辆，一类为统计开始后进入路段的并被号牌识别器所识别的，为已标记号牌驶入车辆。当系统运行到一定时间(车辆正常通过路段的时间)后，路段内的车辆变为三类，除了未标记号牌车辆，已标记号牌驶入车辆，另外还有已标记号牌驶出车辆，即在统计周期内进入路段、驶出路段都被号牌识别器所识别的车辆。系统再运行一段时间无异常情况后，就可以用已标记号牌驶入车辆减去相同号牌的已标记号牌驶出车辆来计算该时刻的隧道交通总量。

检测出的路段空间占有率，以时间顺序记录在数据库中，并与特定车辆号牌进行关联，从而建立“时间--号牌--空间占有率”三维数据库，为辅助交通模式判别建立基础数据库。

3、基础交通数据采集及分析

前端检测设备在设定的统计周期内采集到的分车种的交通流量、速度、时间占有率等交通数据，可以实时上传至处理分析模块，进行交通状态判断及交通事件检测。

4、嫌疑车辆实时比对

可以设置超速限值，当通过车辆的速度超过限值时，能现场报警和远程报警。可以设置布控缉查车辆号牌，当系统识别出来的车辆号牌结果符合条件时，能现场报警和远程报警。

5、高清晰驾驶人脸像功能

在捕获的图片中，不仅清晰反映车辆特征，还能清晰辨别驾驶人脸像。驾驶人脸像的捕获率大于80％(正常情况下)，为公安人员排查提供重要的线索。

6、辅助交通模式判别

当车流量与历史数据相比差值超过阈值，而平均行程时间同时大幅增加的情况下，该交通模式可能表明，路段交通状态正向服务水平等级降低的方向转变，通过对于大量类似交通模式的搜集，试图找到路段内服务水平转化的规律，从而为交通预测服务。

平均行程时间与历史数据相比差值超过阈值，而车流量无大幅增加的情况下，该交通模式可能表明，路段可能具有交通事件，通过对于大量类似交通模式的搜集，试图找到路段内交通事件出现的规律，从而为交通事件处理服务。

对于封闭路段的交通模式判别，号牌识别设备提供了一种较为理想的实时“整体”交通状态监控手段，能够直观的反应交通状态的异变，为了解和调控区域交通流提供了依据。

7、交通统计

对一天内、一个月内或者一年内的分车种交通流量进行统计分析，绘制图表；对一天不同时段的平均速度进行比较；对不同点的交通流量、速度等进行对比分析；由此，辅助决策。

所述分析处理模块包括一台分析处理服务器和一台存储服务器，其中存储服务器对于处理分析模块计算的行程时间、车辆空间分布、基础交通数据、车辆及人像记录、统计数据等重要信息需要进行存储、备份；对于现场处理器，可以配置相应大小的硬盘，对于大规模数据的存储需要考虑磁盘阵列及数据的备份。

信息发布模块，对于行程时间、车辆空间分布、交通状态及交通事件等实时信息，需要通过诱导屏、互联网站、广播、短信等方式发送给驾驶员，起到合理引导交通流，缓解交通拥堵的目的。

下面，请看一个具体的实施例。

首先进行前端设备安装，根据隧道施工情况，确定摄像机、设备箱等设备安装位置，并完成管线预埋。外场设备包括：隧道上行进隧道断面、出隧道断面，隧道下行进隧道断面、出隧道断面共4个点，每个断面均为单向2车道，因此每个车道割三线圈，一个高清摄像机，一个前端设备机箱，内有系统控制机。设计的方形机箱尺寸为875mm*375mm*650(H*D*W)，采取顶部进线设计，落地安装和悬挂安装皆可。每个标准箱由220V 50Hz交流电供电，系统功率为500W，感应线圈、摄像机及补光照明等统一由机箱供电。接着进行通讯连接，隧道出入口具有光纤接口、隧道中间段具有光纤接口，其连接方式如上图所示，机箱3与机箱1沟通，机箱4与机箱2沟通，前端设备的通讯汇总到隧道通讯接口，利用光端机点对点通讯，统一传输到隧道控制中心。然后进行中心处理分析及存储系统，隧道控制中心配置了两台服务器，一台处理分析服务器，配置为IBMX3650，四核至强处理器E5405(2.0GHz)/2G DDR2内存/2块146G硬盘，具体功能为车牌比对、行程时间预测分析、车辆空间分布计算、交通状态判断及事件检测、嫌疑车辆比对、辅助交通模式判别、交通流统计分析及车辆OD分析等；还有一台数据库存储服务器，配置为IBM X3650，2颗*四核至强处理器E5420(2.5Hz)/4G DDR2内存/6块300G硬盘/Raid5，具体功能为存储车牌及人像记录、行程时间及车辆空间分布、基础交通数据、交通统计信息等。最后进行信息发布系统，隧道两个进口处的诱导屏，将行程时间、车辆空间分布、交通事件等信息实时发布，有效的提高了交通管理服务水平。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种车辆行程分布综合信息分析系统，其特征在于包括：

第一地感线圈和第二地感线圈，分别设置于所述车辆行程的两端；

第一检测模块，包括第一摄像机和第一系统控制机，所述第一摄像机和第一系统控制机相连，所述第一系统控制机和第一地感线圈相连；

第二检测模块，包括第二摄像机和第二系统控制机，所述第二摄像机和第二系统控制机相连，所述第二系统控制机和第二地感线圈相连；

分析处理模块，通过通讯模块和所述第一检测模块、所述第二检测模块分别相连；

信息发布模块，和所述分析处理模块相连。

2.根据权利要求1所述一种车辆行程分布综合信息分析系统，其特征在于所述第一摄像机和所述第二摄像机的图像分辨率至少为200万像素。

3.根据权利要求1所述一种车辆行程分布综合信息分析系统，其特征在于所述通讯模块和所述第一系统控制机相连。

4.根据权利要求1所述一种车辆行程分布综合信息分析系统，其特征在于所述通讯模块和所述第二系统控制机相连。

5.根据权利要求1所述一种车辆行程分布综合信息分析系统，其特征在于所述通讯模块包括无线通讯模块和有线通讯模块。

6.根据权利要求1所述一种车辆行程分布综合信息分析系统，其特征在于所述分析处理模块包括一台分析处理服务器和一台存储服务器。

7.根据权利要求1所述一种车辆行程分布综合信息分析系统，其特征在于所述信息发布模块包括诱导屏、互联网、广播、电话或移动手机。

8.一种车辆行程分布综合信息分析方法，应用于权利要求1所述的系统，其特征在于包括：

第一地感线圈感应到车辆经过，第一检测模块中的第一系统控制机启动第一摄像机对车辆进行场景拍摄，第一系统控制机对所拍摄的图像再进行处理；

第二地感线圈感应到车辆经过，第二检测模块中的第二系统控制机启动第二摄像机对车辆进行场景拍摄，第二系统控制机对所拍摄的图像再进行处理；

将所述第一检测模块和所述第二检测模块的处理结果通过通讯模块发送给分析处理模块；

在分析处理模块中对车牌样本进行分析处理；

通过信息发布模块将分析处理的结果发布出去。

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