CN102034087A - 用于对汽车进行分类的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在行车道(3)上对目标(2)、特别是汽车进行分类的装置(1)，该装置具有：按光切法工作的、对准行车道(3)的传感器(4)，以便检测目标(2)的表面轮廓；以及与传感器(4)连接的评价装置(6)，该评价装置根据所检测的表面轮廓对目标(2)进行分类。

Description

用于对汽车进行分类的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于在行车道上对目标、特别是汽车进行分类的装置和方法。
背景技术
对行车道上的目标的分类对于公路收费系统或泊车收费系统具有重大意义，以便能实现取决于类别的费率模式。当前使用极其不同的结构来对汽车进行分类，如嵌入行车道中的感应环、在行车道边缘上的光栅或者安装在行车道上方的雷达扫描器或激光扫描器。第一种结构仅能够检测汽车的尺寸，而后者虽然能够检测汽车的整个表面轮廓作为3D形貌，然而在技术上成本高并且相应地昂贵。
发明内容
本发明的目的在于，创造用于对目标进行分类的方法和装置，该方法和该装置比已知的解决方案更简单且成本更低。
该目的在本发明的第一方面利用一种开头所述类型的装置来实现，该装置的特征在于：设有按光切法(Lichtschnitt-Verfahren)工作的、对准行车道的传感器，以便检测目标的表面轮廓；以及设有与所述传感器连接的评价装置，该评价装置根据所检测的表面轮廓对目标进行分类。
以这种方式，首次将在技术中已知的光切法用于对行车道上的目标、特别是汽车进行分类。光切传感器以第一角度将具有结构的光、例如唯一一条光线(“光扇”或“光线条”)、多条平行光线(“光条纹”，所谓的“条纹投影”)或者同样一个完整的光格栅投射到待检测的目标上，并且对具有在其上被投射的结构的目标从与投射方向不同的角度进行记录，由此从结构在拍摄的图像中的畸变可以确定目标的表面轮廓。将光切法用于汽车分类具有这样的优点，即所需的用于图像评价的计算耗费与激光扫描方法相比明显更低，这是因为在摄像机图像中仅须检测和评价各单个的光线或光格栅点。据此，传感器包括：光图案投射器，该光图案投射器从第一位置将光图案、优选光格栅投射到行车道上；以及摄像机，该摄像机从第二位置拍摄所投射的光图案并且由该光图案的畸变检测表面轮廓，如在技术中已知的那样。
本发明的一个特别有利的实施方式的特征在于，光图案投射器附加地投射光标记，摄像机一同拍摄该光标记。优选地，光标记是文字和/或可机读的编码、优选条形码。由此，对摄像机图像的评价可以显著地变容易：光标记例如可以标明光图案的各单个光线，以便便利于光线在摄像机图像中的自动检测；光标记为此目的也可以直接集成到光图案中或该光图案的线中。另一方面，光标记也可以以特别有利的方式用于在交通监视和控制中的举证目的，例如当光标记给出摄像机图像的拍摄地点和拍摄时间时：因此，交通违法行为的地点和时间可以“投影”到所拍摄的图像中，这对于图像具有高的证明力。不仅人可读取的文字、而且相应的可机读的包含这样数据的编码都适合于此。
在本发明的另一有利的实施方式中可规定，传感器以本身已知的方式在彼此不同的第一位置处具有至少两个光图案投射器，以避免遮住目标的光线；当然，摄像机和评价装置必须相应地为此设计，以便使来自各个光图案投射器的光图案在图像中保持彼此分开，例如通过对光图案进行不同类型的编码(标记)，为光图案使用不同的波长，以时分复用运行方式(Zeitmultiplexbetrieb)来运行各光图案投射器等。
编码和投射光线的组合、例如集成到线中的“摩尔斯”编码，也是良好适合的。通过对各线的该集成的编码化，在多条投射的线(可能来自于不同的光源)之间的区分是可能的并且初始的系统配置或标定由此明显变容易。例如也可投射虚线，编码化包含该虚线的短线间距或长度。这种线的产生可非常简单地借助于连接在光源下游的遮光物实现。
每个光图案投射器本身可以是任意的在技术中已知的类型。特别有利的是，光图案投射器是激光发射器或发光二极管发射器，由此可以实现高的亮度。
根据本发明将光切传感器用于对汽车进行分类具有附加的优点，即可以将现有的交通监控摄像机一同用于传感器的摄像机。这使得这种设备在现有交通监控系统的框架中的安装变容易。
原则上，也可以在行车道上对其他目标、例如行人进行检测和分类。一种可能的实施方式是基于此的汽车或行人交通信号灯控制系统。
在另一个方面中，本发明创造一种用于检验汽车身份的设备，该设备基于所描述的分类装置并且特征在于：设有在这里提出的类型的分类装置，以便获得汽车的分类数据；设有用于检测汽车牌照的装置，以便获得汽车的牌照数据；设有数据库，该数据库用于将汽车的分类数据和牌照数据结合成身份数据；以及设有评价装置，当两辆汽车的身份数据相同时，该评价装置将这两辆汽车显示为完全相同的。
身份数据是指汽车的一种“指纹”，利用该指纹例如可以检验，汽车的牌照板是否以不被允许的方式进行了更换或者不被允许的车型以一定的牌照运行等。
特别有利的是，分类装置和牌照检测装置使用一个共同的摄像机。由此，身份检验可以与汽车分类利用同一套硬件来进行，并且在评价装置中主要需要特定的软件来自动进行牌照板识别。
根据本发明的设备的一种有利的应用在于，当正驶出的汽车的身份数据与在数据库中存储的、之前驶入的具有同一牌照数据的汽车的身份数据彼此不同时，该设备监控并显示停车场的入口和出口。由此可以为停车场、例如在多层停车场中实现防盗安全系统，当牌照板被改装时，该防盗安全系统发出警报，以便防止汽车以别的牌照被盗窃。
在另一个方面，本发明创造一种用于在行车道上对目标、特别是汽车进行分类的方法，具有以下步骤：从第一位置将光图案、优选光格栅投射到行车道上；从第二位置记录所投射的光图案，以便由光图案的畸变检测目标的表面轮廓；以及根据所检测的表面轮廓对目标进行分类。
最后，本发明也创造一种用于检验汽车身份的方法，具有以下步骤：对第一出现的汽车实施在这里提出的分类方法，以便获得该汽车的分类数据，检测该汽车的牌照数据并且将第一出现的汽车的分类数据和牌照数据结合成身份数据；对第二出现的汽车实施在这里提出的分类方法，以便获得该汽车的分类数据，检测该汽车的牌照数据并且将第二出现的汽车的分类数据和牌照数据结合成身份数据；以及当第一出现的汽车和第二出现的汽车的身份数据相同时，将这两辆汽车识别为完全相同的。
关于根据本发明的方法的优点和另外的特征，参阅上面对本发明的装置和设备的说明。
附图说明
下面参照在附图中示出的实施例详细说明本发明。在附图中示出：
图1以装置的示意性的透视图示出用于在行车道上对汽车进行分类的按本发明的装置和方法；
图2至4示出光图案的不同的变型方案，这些光图案可以被投射到汽车上以根据光切法进行分类；以及
图5以示意性的透视图示出用于检验汽车身份的根据本发明的设备。
具体实施方式
在图1中示出用于在行车道3上对汽车2进行分类的装置1。装置1具有一按光切法工作的传感器4，该传感器安装在跨越行车道3的桥形支架5上并且与一评价装置6连接。传感器4一方面包括一光图案投射器7，该光图案投射器从第一位置(在这里是桥形支架5的上支架8)将光图案9投射到行车道3上；并且传感器另一方面包括一摄像机10，该摄像机从第二位置(在这里是桥形支架5的下支架11)拍摄所投射的光图案9的图像12，如示例性在图2和3中所示的那样。评价装置6由光图案9在图像12中的畸变(如该畸变由于汽车2的表面形貌从摄像机8的与光投射方向不同的视角而出现)确定汽车2的表面轮廓，并且由此产生汽车2的分类数据13，例如汽车的尺寸、轴数等。
光图案9既可以是一条单独的光线(“光线条”)、一组平行的光线(“光条纹”，“条纹投影”)，也可以是一个光格栅，如在图2中所示的那样。如由图2可见，光图案9例如可以由通过分别隔开1m距离的光线组成的光格栅构成，从而已经可以通过单纯地对投射到汽车2上的光格栅交叉点计数来在米范围内实施尺寸分类。
其它类型的光图案9也是可能的，例如在图4中以俯视图示出的圆图案14。当圆直径等于圆柱体直径时，各圆在投射到圆柱体、例如油罐车上并且以一定的角度观察时得到能特别简单地检测的直线，由此例如可以确定油罐车的直径。
优选地，可以将已经存在的交通监控摄像机用作摄像机10。光图案投射器7优选是激光发射器，其激光射线通过透镜或衍射光栅实现为线形状、条纹形状或格栅形状。光图案投射器7也可以借助大功率发光二极管(LED)构建。也可能的是，在不同的位置处布置多于一个光图案投射器7，例如以便从不同的角度照射行车道3或汽车2，以避免遮光。
图3示出一种这样的变型方案，在该变型方案中，借助第一光图案投射器将第一组平行光线15’从一侧以及借助第二光图案投射器将第二组平行光线16’从另一侧投射到行车道3或汽车2上。为了摄像机10和/或评价装置6能够正确地将图像12中的光线分配给各光图案投射器，两组平行光15’、16’例如被设有时分复用中的不同波长地或设有不同调制或编码地发出，如在技术中已知的那样。
所述一个或多个光图案投射器7和所述摄像机10可以布置在任意不同的位置处，只要所投射的光图案被从与其投射方向不同的方向拍摄。
光图案投射器7可以连续地射出光图案9，但也可间歇性地或脉冲式地在需要时发出光图案9，例如当识别到在行车道3上存在汽车2时。利用这种脉冲式运行，也可以短时间地产生较高的光功率，(“闪光”)，以便在不利的环境光条件下、例如亮的日照下改善图像对比度。
光切传感器4也可以用于识别汽车2的单纯的存在，以便触发进一步的动作，如随后的借助装置1的分类。对于这种触发，在最简单的情况下仅需要投射唯一一条光线并且监控该光线在图像12中的延伸的扰乱、例如弯曲或中断，这可以利用非常简单的图像处理仪器来监控。
如由图2可见，光图案投射器7除了光图案9之外还可以投射光标记15、16，该光标记被摄像机10确定在图像12中。光标记可以是人可读的文字15和/或可机读的编码16，例如一维或两维的条形码。由此，由摄像机10拍摄的图像12可以配设有例如图像拍摄地点和时间的和/或其他环境参数的非常防伪的标识，这对于在交通监控中的举证目的和在处罚交通违法行为时可以是非常有帮助的。
图5示出图1至图4的装置1在用于检验汽车2身份的设备21的范围内的应用，优选在停车场、例如在多层停车场的入口和出口22处。
设备21一方面包括根据图1的装置1，该装置具有一光图案投射器7和一摄像机10，用于检测汽车2的表面轮廓和用于由此确定分类数据。另一方面，设备21装备有用于检测汽车2的牌照23的装置，该装置可以与装置1利用同一套硬件工作，也就是说，利用摄像机10和评价装置6。评价装置6例如可以包括用于对牌照23进行光学字符识别(OCR)的软件模块。
在这里，评价装置6除了分类数据13之外还产生汽车2的牌照数据24，并且将这些数据在数据库25中结合成汽车2的身份数据26。身份数据26因此是汽车2的一种“指纹”，这是因为该身份数据除了牌照23之外也包含汽车的其他特性，例如汽车的尺寸、形状、轴数等。
基于身份数据26可以对汽车2进行身份检验，例如关于已为其登记牌照的汽车是否也实际上落入身份数据中给出的汽车种类中的可信性。但设备21也可以通过对身份数据26进行比较来确定，两辆前后出现的汽车2是否是完全相同的。
设备21的一种优选的应用例如是在停车场、例如在多层停车场中的汽车防盗。设备21比较所有驶入和驶出的汽车的身份数据26，并且当在身份数据26中出现不一致时发出警报，例如因为牌照被改装。此外，利用摄像机10可以促成对汽车的图像拍摄，使出口挡路竿保持关闭等。在此，设备21优选通过行驶到入口和出口挡路竿前面而被投入运行。优选地，光图案投射器7在这里被以脉冲方式(“闪光”)控制，以用于对停在挡路竿前面的汽车进行光切分类。
本发明不限于所示的实施方式，而是包括所有落入所附权利要求范围内的变型方案和改型。

Claims (16)

1.用于在行车道(3)上对目标(2)、特别是汽车进行分类的装置(1)，其特征在于：设有按光切法工作的、对准行车道(3)的传感器(4)，以便检测目标(2)的表面轮廓；以及设有与所述传感器(4)连接的评价装置(6)，该评价装置根据所检测的表面轮廓对目标(2)进行分类。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器(4)包括：光图案投射器(7)，该光图案投射器从第一位置(8)将光图案(9)、优选光格栅投射到行车道(3)上；和摄像机(10)，该摄像机从第二位置(11)拍摄所投射的光图案(9)并且由该光图案的畸变检测表面轮廓。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光图案投射器(7)附加地投射光标记(15，16)，摄像机(10)一同拍摄所述光标记。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光标记(15，16)是文字(15)和/或可机读的编码(16)、优选条形码。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器(4)在彼此不同的第一位置处具有至少两个光图案投射器(7)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述光图案投射器(7)是激光发射器或发光二极管发射器。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述摄像机(10)是交通监控摄像机。
8.用于检验汽车(2)身份的设备(21)，其特征在于：设有根据权利要求1至7中任一项所述的分类装置(1)，以便获得汽车(2)的分类数据(13)；设有用于检测汽车(2)牌照的装置，以便获得汽车(2)的牌照数据(24)；设有数据库(25)，该数据库用于将汽车(2)的分类数据和牌照数据(12，24)结合成身份数据(26)；以及设有评价装置(6)，当两辆汽车(2)的身份数据(26)相同时，所述评价装置将这两辆车显示为完全相同的。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述分类装置和牌照检测装置使用一个共同的摄像机(10)。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，当正驶出的汽车(2)的身份数据(26)与在数据库(25)中存储的、之前驶入的具有同一牌照数据(24)的汽车(2)的身份数据(26)彼此不同时，所述设备监控并显示停车场的入口和出口。
11.用于在行车道(3)上对目标(2)、特别是汽车进行分类的方法，具有以下步骤：从第一位置(8)将光图案(9)、优选光格栅投射到行车道(3)上；从第二位置(11)记录所投射的光图案(9)，以便由光图案(9)的畸变检测目标(2)的表面轮廓；以及根据所检测的表面轮廓对目标(2)进行分类。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，除了光图案(9)之外，还投射光标记(15，16)，所述光标记被一同拍摄。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述光标记(15，16)是文字(15)和/或可机读的编码(16)，优选条形码。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，光图案和可选的光标记利用交通监控摄像机(10)拍摄。
15.用于检验汽车身份的方法，具有以下步骤：
对第一出现的汽车(2)实施根据权利要求11至14中任一项所述的方法，以便获得该汽车(2)的分类数据(12)，检测该汽车(2)的牌照数据(24)，并且将所述第一出现的汽车(2)的分类数据和牌照数据(12，24)结合成身份数据(26)；
对第二出现的汽车(2)实施根据权利要求11至14中任一项所述的方法，以便获得该汽车(2)的分类数据(12)，检测该汽车(2)的牌照数据(24)，并且将所述第二出现的汽车(2)的分类数据和牌照数据(12，24)结合成身份数据(26)；以及
当第一出现的汽车(2)和第二出现的汽车(2)的身份数据(26)相同时，将这两辆汽车识别为完全相同的。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，当正驶出的汽车(2)的身份数据(26)与之前驶入的具有同一牌照数据(24)的汽车(2)的身份数据(26)不同时，监控停车场的入口和出口并且发出警报。
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