CN102110369B

CN102110369B - 闯红灯抓拍方法及装置

Info

Publication number: CN102110369B
Application number: CN 201010598795
Authority: CN
Inventors: 林强; 周国华
Original assignee: Hanwang Technology Co Ltd
Current assignee: BEIJING DIGITAL ZHITONG TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: CN102110369A

Abstract

本发明属于视频监控领域，公开一种闯红灯抓拍方法及抓拍装置，通过高清相机及嵌入式数字信号处理器依序拍摄高清图片及对高清图片的内容进行闯红灯识别并计算车速，当确认为有效的闯红灯事件才将三张高清图片合成为一张闯红灯图片，然后通过网络传递至远端服务器。采用本发明所述方法及系统，不仅可以有效的避免误拍和漏拍的情况，尤其能清晰辨别车牌及红绿灯状态，进一步更明显的降低网络负担、节省远端服务器与数据库资源。

Description

闯红灯抓拍方法及装置

技术领域

本发明属于视频监控领域，更具体地，涉及一种闯红灯抓拍方法及装置。

背景技术

现有的闯红灯抓拍装置多数属于标清相机，因标清相机的标准分辨率较低且视野不够宽、涵盖范围较窄，因此很难覆盖到多个车道，所以需要多个相机来覆盖多车道，造成资源上的浪费。如图1所示，车道L1、L2、L3与L4都分别配置有一个标清相机C1、C2、C3、C4。此外，标清相机通常所拍摄的图片常因分辨率较低而不能看清楚车辆全貌、清晰辨别车牌、或者是提供任何的正确、完整及清晰的车辆信息，因此必须将拍摄后的图片废弃，造成废弃的数据量大增以及不必要的资源浪费。另一方面，对于闯红灯并没有足够理想的识别方法与严格的识别流程，往往造成误拍、漏拍，而浪费系统资源。另外，有些比较先进的闯红灯抓拍装置虽然开始改用高清相机企图解决标清相机的缺陷，但由于是在远端服务器中控制近端的高清相机的抓拍，抓拍后的高清图片通过网络传递到远端服务器之后再进行闯红灯识别。然而，高清图片的数据量大，通过网络传递到远端服务器会严重占用带宽，效果极不理想。而且，闯红灯的发生流程与识别方法仍然未提出改善，每次抓拍而传递的高清图片并不能确保其为正确的闯红灯照片，误拍、漏拍的现象依然存在，而且高清图片反而更加大了远端服务器与网络的负荷。因此，若是能有更高效、高正确率的闯红灯抓拍方法与抓拍装置，将可以大幅改善交通安全、并节省资源。

发明内容

为了解决前述现有技术不尽理想之处，提供更佳方案，本发明首先提供一种闯红灯抓拍方法，步骤如下：

(1) 感应车辆信号的发生拍摄第一张高清图片，并检测所述第一张高清图片中的车道是否有红灯信号；

(2) 当第一张高清图片中检测到红灯信号时，在所述车辆信号消失时拍摄第二张高清图片，并检测所述第二张高清图片中的车道是否有红灯信号，若是，根据车辆信号发生至消失的时间差和预设的车长计算车速，并拍摄第三张高清图片，若否，则判定为非闯红灯事件；

(3) 如果所述第三张高清图片中的车道检测到红灯信号，则针对第二张高清图片进行车牌号码的提取和识别，并将所述第一张高清图片、第二张高清图片、第三张高清图片合成为一张图片连同车速和提取识别的车牌号码发送至远端服务器。

上述的步骤(1)至步骤(3)的拍照与闯红灯识别都是主要是由近端高清相机执行，当识别为有效的闯红灯事件后，才将闯红灯照片合成并通过网络传递至远端服务器，因此能够大量减少网络与远端服务器的负担。同时，由一台高清相机来拍摄多车道图片，所拍摄的三张高清图片均包括多个车道、各车道的红绿灯标志与各车道的红灯停止线的信息，闯红灯识别是藉由三张高清图片内的信息，严格而有效地辨认闯红灯事件，有效的避免误拍和漏拍的情况；尤其是在红绿灯变换之际，能确保每次传送给远端服务器的闯红灯数据包括红绿灯状态、闯红灯行车速度与或车牌号码的识别结果都是有效的。本发明利用高清相机前端处理技术，明显的降低了远端服务器的负担，使远端服务器只要专注于接收有效的闯红灯图片，避免无效、误拍的图片造成数据库的紊乱及远端服务器的负担，能够节省数据库资源及网络资源。此外，由一台高清相机拍摄多个车道的拍摄方式取代多台标清相机分别拍摄一个车道的拍摄方式，能够在高效、高正确率的抓拍闯红灯车辆的情况下，节省资源。

本发明同时提供一种闯红灯抓拍装置，包括高清相机，所述高清相机包括采集模块、信息处理模块以及控制模块，其中所述采集模块接收控制模块发出的拍摄指令对多车道进行三次高清图片的拍摄，并将拍摄结果发送至信息处理模块，其中，所拍摄的三张高清图片均包括多个车道、各车道的红绿灯标志与各车道的红灯停止线的信息；所述信息处理模块接收来自所述采集模块的三张高清图片，并针对该三张高清图片提取红灯信号、计算车速、提取车牌号码以及将所述三张高清图片合成为一张图片；所述控制模块用于根据车辆信号、所述信息处理模块提取的红灯信号以及在预定时间内发送拍摄指令至所述采集模块，控制所述采集模块进行高清图片的拍摄，并将所述车速、车牌号码以及合成的图片发送至远端服务器。

由于拍照与闯红灯识别都是由近端的高清相机内的采集模块、信息处理模块以及控制模块执行，当识别为有效的闯红灯事件后，才将闯红灯照片通过网络传递至远端服务器，因此能够大量减少网络与远端服务器的负担。同时，闯红灯识别是藉由三张高清图片内的信息，严格而有效地辨认闯红灯事件，有效避免误拍和漏拍的情况；尤其是在红绿灯变换之际，能确保每次传送给远端服务器的闯红灯数据包括红绿灯状态、闯红灯行车速度与或车牌号码的识别结果都是有效的。这种高清相机的前端处理技术，明显的降低了远端服务器与网络宽带的负担，使远端服务器只要专注于接收有效的闯红灯图片，避免无效、误拍的图片造成数据库的紊乱及远端服务器的负担，能够节省了数据库资源及网络资源。此外，由一台高清相机拍摄多个车道取代多台标清相机分别拍摄一个车道，能够在高效、高正确率的抓拍闯红灯车辆的情况下，节省资源。

附图说明

在参照附图阅读本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中：

图1是现有技术的标清相机抓拍示意图。

图2是本发明所提出的闯红灯抓拍方法的流程图。

图3是本发明所提出的闯红灯抓拍方法的高清相机垂直拍摄范围示意图。

图4是本发明所提出的闯红灯抓拍方法的高清相机水平拍摄范围示意图。

图5是本发明所提出的闯红灯抓拍方法的三张高清图片拍摄过程示意图。

附图中主要组件符号说明

标清相机 C1、C2、C3、C4

车道 L1、L2、L3、L4

高清相机 111

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。由于本发明公开了一种闯红灯抓拍方法与及装置，其中所使用的拍照相关原理已为本领域普通技术人员所能理解，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，意在表达与本发明特征有关的结构的含义，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，在先声明。

第一实施例：闯红灯抓拍方法

本发明首先提出第一实施例，是一种闯红灯抓拍方法，如图2的流程图，通过近端抓拍设备及远端服务器所实现，近端抓拍设备及远端服务器之间的信息是通过网络传递。近端抓拍设备具有高清相机作为前端视频输入，高清相机包括采集模块、信息处理模块以及控制模块。本发明所提出的闯红灯抓拍方法可以利用一台高清相机针对多个车道同时进行闯红灯抓拍，包含以下步骤：

(1) 感应车辆信号的发生拍摄第一张高清图片，并检测所述第一张高清图片中的车道是否有红灯信号。

如图5中A时刻所示，在车道上未到红灯停止线的地底埋设有感应线圈，当车辆的车头经过感应线圈，通过感应线圈的电流会因此产生变化，而触发产生一个上升沿信号，也就是车辆信号，此时，不管是红灯或绿灯状态，只要有车辆经过感应线圈，车辆信号就会被触发，当车辆信号被触发时，控制模块根据该车辆信号判断可能有闯红灯事件发生，因此发送指令控制采集模块进行车辆图片的抓拍，拍摄第一张高清图片。相反地，此时若没有车辆信号，系统则继续等待车辆信号的发生。请参考图3，其中高清相机111一般是架设于离地面大约6.5米高的地方，其分辨率达到3200×1200像素以上，可以同时把红绿灯标志与车辆等信息全部拍摄进来。请参考图4，高清相机111的水平视野可以同时涵盖L1、L2、L3、L4等多个车道、各车道的红绿灯标志与各车道的红灯停止线。如果以涵盖车道的数目为4个车道为例，单个车道有效像素仍然皆高于800，因此能对其内容做有效的识别，并且所拍摄的高清图片包括多个车道、各车道的红绿灯标志与各车道的红灯停止线的信息。采集模块拍摄完第一张高清图片后，发送给信息处理模块，信息处理模块对所拍摄到的第一张高清图片进行红灯信号的识别，如果第一张高清图片中的车道前的红绿灯信号为红灯，表示第一张高清图片中所拍摄到的这辆车辆有可能会有闯红灯的情形产生，因此将拍摄到的第一张高清图片保存；相反地，如果经检测，第一张高清图片中的车道前的红绿灯信号为绿灯，表示第一张高清图片中所拍摄到的这辆车辆目前可能不会有闯红灯的情形产生，则结束此次针对第一张高清图片中这辆车辆的抓拍动作。

(2) 当第一张高清图片中检测到红灯信号时，在所述车辆信号消失时拍摄第二张高清图片，并检测所述第二张高清图片中的车道是否有红灯信号，若是，根据车辆信号发生至消失的时间差和预设的车长计算车速，并拍摄第三张高清图片，若否，则判定为非闯红灯事件。

车辆的车头进入感应线圈时发生车辆信号，当车辆的车尾离开感应线圈，车辆信号就会消失，如图5中B时刻所示，当车辆的车尾驶出感应线圈时，触发产生一个下降沿信号，即代表车辆信号的消失，此时控制模块根据车辆信号的消失发送指令控制采集模块拍摄第二张高清图片，并暂时保存，然后将该第二张高清图片发送至信号处理模块。信号处理模块判断所述第二张高清图片中的车道是否有红灯信号，若存在红灯信号，根据车辆信号发生至车辆信号消失的时间差和预设的车长计算车速，即，在信号处理模块中预设一个车长数值，该车长数值并不是当前拍摄车辆的车长，而是预置的一个数值，可以为统计值也可以是经验值，根据预设的车长与车辆信号发生和消失的时间差的比值计算车速，然后控制模块发送指令控制采集模块拍摄第三张高清图片。

针对所拍摄到的第二张高清图片进行识别，如果第二张高清图片中的车道前的红绿灯信号为红灯，表示第一张与第二张高清图片中所拍摄到的这辆车辆有可能有闯红灯的情形产生，因此将拍摄到的第二张高清图片也进行保存。

相反地，如果第二张高清图片中的车道前的红绿灯信号为绿灯，表示第二张高清图片中所拍摄到的这辆车辆不是严格的闯红灯事件，而是红灯、绿灯切换之际的抢先出发，因此结束此次针对第二张高清图片中这辆车辆的抓拍动作，不再进行第三张高清图片的抓拍。

信息处理模块对第二张高清图片进行红灯信号的检测，当检测到第二张高清图片中存在红灯信号时，控制模块发送指令控制采集模块拍摄第三张高清图片，如图5中C时刻所示，第三张高清图片是在车辆信号消失后经过一段预定时间再拍摄，较佳实施例是将根据预先设置在信息处理模块中的距离除以计算获得的车速所得到的时间作为该预定时间，其中预先设置的距离需要根据所安置摄像机的路口的实际情况和经验值来设置，并不限定于一个固定的距离，该预定距离除以车速即为第二张图片与第三张图片拍摄的时间差。

信息处理模块对所拍摄到的第三张高清图片进行红灯信号的识别，如果第三张高清图片中的车道前的红绿灯信号为红灯，表示这三张高清图片中所拍摄到的这辆车辆确实有闯红灯的情形产生，因此再将拍摄到的第三张高清图片保存，并针对第二张高清图片中的车辆进行车牌的提取和识别，其中，要确认车牌是否完整或清晰可辨，因为对于车号识别如有困难、容易造成纷争，若能成功识别车牌号码，则将取得车牌号码暂时保存，若无法识别，将此次所拍摄到的车辆闯红灯事件归为无效。

相反地，如果识别结果为第三张高清图片中的车道前的红绿灯信号为绿灯，表示第三张高清图片中所拍摄到的这辆车辆不是严格的闯红灯事件，而是红灯、绿灯切换之际的抢先出发，为了避免因为不明确事后产生纷争及浪费网络宽带资源，判定过程须采较严谨态度，因此会将此次所拍摄到的车辆闯红灯事件归为无效，结束此次针对第三张高清图片中这辆车辆的抓拍及车牌识别动作。

通过车辆信号及红灯的识别后，将拍摄到的三张连贯及完整的高清图片加以合成为一张闯红灯图片。其中，每一张高清图片都包含有静态信息与动态信息，三张高清图片具有相同的静态信息及不同的动态信息，其中，静态信息就是三张高清图片中不会移动的物体或背景，例如车道、红绿灯标志、红灯停止线等；动态信息就是高清图片中会动的物体，也就是车辆的图像及其在图片中的位置。闯红灯图片的合成是保留静态信息作为背景，并将三张高清图片中的动态信息(车辆与其位置信息)作为前景依照拍摄的时间顺序置于背景中，藉此可以清楚地呈现闯红灯事件的发生过程。

图片合成的具体过程是：分别将三张高清图片依照相同的分割方法分成相同若干小块，取出三张图片中相同位置的小块进行互相匹配，得到三组匹配率，如果这三组匹配率均达到设定的阈值，将该小块归为静态信息，将其作为背景，如果有两组匹配率小于阈值，另一组匹配率达到预定的阈值，则将匹配率达到预定的阈值的一组两个小块归为静态信息，将其设置为背景，另一个小块归为动态信息，将其设置为前景，按照此方法依次遍历三张高清图片中的各个小块，最后将三张高清图片合称为一张高清图片。

本发明中，闯红灯图片的合成在信号处理模块中进行，进一步地，为了节省后续以网络传递闯红灯图片的网络带宽，信号处理模块可以进一步将闯红灯图片进行压缩，使其分辨率下降但不低于640×480。然后，将合成的闯红灯图片、车速与车牌号码，通过网络传输至远端服务器。

另外本发明须特别注意的是，当多个车道同时皆有车辆通过并触发车辆信号时，如果对于每辆车辆皆要进行高清图片的抓拍的话，势必会对高清相机造成作业上的负担，因此，如果各个车道的车辆触发车辆信号的时间点很相近时，例如50至100毫秒之内，控制模块会自动判断时间间隔是否过小，如果触发时间间隔过小，如100毫秒之内，控制模块只对采集信号发送一次拍摄命令，对于相近时间内触发车辆信号的车辆只进行一次的高清图片的拍摄，因此，进行后续红灯信号的识别时，会以同样一张照片依序进行识别。

通过上述步骤，本发明所提出的闯红灯抓拍方法，利用高清相机抓拍，即使同时抓拍四个车道，仍能确保拍摄后每个车道的像素皆高于800，能清晰辨别车牌及红绿灯状态。同时，本发明能对闯红灯事件进行严格判定，有效的避免误拍和漏拍的情况，尤其是在红绿灯变换之际，能确保每次传送给远端服务器的闯红灯数据包括车辆闯红灯行车速度和车牌识别结果都是有效的。除此之外，拍照与闯红灯识别都是在近端高清相中的信息处理模块中机执行的，使远端服务器只要专注于接收有效的闯红灯数据，包括闯红灯图片、车速与车牌号码，明显的降低了远端服务器负担，亦节省了远端服务器的数据库资源及网络资源。

第二实施例：闯红灯抓拍装置

本发明进一步提出第二实施例，为一种闯红灯抓拍装置，包括高清相机，所述高清相机包括采集模块、信息处理模块以及控制模块，其中所述采集模块接收控制模块发出的拍摄指令对多车道进行三次高清图片的拍摄，并将拍摄结果发送至信息处理模块，其中，所拍摄的三张高清图片均包括多个车道、各车道的红绿灯标志与各车道的红灯停止线的信息；所述信息处理模块接收来自所述采集模块的三张高清图片，并针对该图片提取红灯信号、计算车速、提取车牌号码以及将所述三张高清图片合成为一张图片；所述控制模块用于根据车辆信号、所述信息处理模块提取的红灯信号以及在预定时间内发送拍摄指令至所述采集模块，控制所述采集模块进行高清图片的拍摄，并将所述车速、车牌号码以及合成的图片发送至远端服务器。

如图3所示，根据本发明第二实施例的闯红灯抓拍装置中的高清相机111一般是架设于离地面大约6.5米高的地方，其分辨率达到3200×1200像素以上，可以同时把红绿灯标志与车辆等信息全部拍摄进来。请参考图4，高清相机111的水平视野可以同时涵盖L1、L2、L3、L4等多个车道、各车道的红绿灯标志与各车道的红灯停止线。如果以涵盖车道的数目为4个车道为例，单个车道有效像素仍然皆高于800，因此能对其内容做有效的识别。高清相机通过接收嵌入式数字处理器发送的拍照指令进行拍照，对闯红灯的车辆进行三次拍照，用于后续的处理。

控制模块发送指令控制采集模块拍摄高清图片，并根据所拍摄的高清图片判断红灯信号、计算车速以及合成闯红灯图片。在车辆车头经过埋设于红灯停止线下的感应线圈时，感应线圈感应到有车辆通过并将该车辆信号发送至控制模块，控制模块接收该车辆信号之后发送命令控制采集模块拍摄第一张高清图片，然后信息处理模块对该高清图片中车道的红灯信号进行检测，如果检测到红灯信号，控制模块发送命令控制采集模块拍摄第二张高清图片。然后，根据第一张高清图片和第二张高清图片拍摄的时间差和预置的车长计算车速，根据所计算的车速和预置的距离计算第三张高清图片拍摄的间隔，根据该时间间隔控制模块发送命令控制采集模块拍摄第三张高清图片，接着信息处理模块对拍摄的第三张高清图片中车道的红灯信号进行检测，如果检测到红灯信号，则证明该车辆确实有闯红灯行为，对第二张高清图片中的车辆进行车牌号码的提取和识别，然后将第一张高清图片、第二张高清图片和第三张高清图片进行合成，合称为一张高清图片，合成的具体方法如第一实施例中步骤（3）所述，然后将合成的图片连同车速、车牌号码通过网络传送给远端服务器。

其他具体内容可参考第一实施例步骤（1）至步骤（3）中所述，不再赘述。

以上所述仅为本发明较佳实施例，并非用以限定本发明申请的权利范围；同时以上的描述对于本领域普通技术人员应可明了与实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于权利要求书的范围中。

Claims

1.一种闯红灯抓拍方法，其特征在于：包含以下步骤：

(1)感应车辆信号的发生拍摄第一张高清图片，并检测所述第一张高清图片中的车道是否有红灯信号；

(2)当第一张高清图片中检测到红灯信号时，在所述车辆信号消失时拍摄第二张高清图片，并检测所述第二张高清图片中的车道是否有红灯信号，若是，根据车辆信号发生至消失的时间差和预设的车长计算车速，并拍摄第三张高清图片，若否，则判定为非闯红灯事件；其中，所述第三张高清图片是在所述第二张高清图片之后的一段预定时间后拍摄，所述预定时间是根据预定的距离与所获得的车速计算出来的预定时间值；

(3)如果所述第三张高清图片中的车道检测到红灯信号，则针对第二张高清图片进行车牌号码的提取和识别，并将所述第一张高清图片、第二张高清图片、第三张高清图片合成为一张图片连同车速和提取识别的车牌号码发送至远端服务器。

2.根据权利要求1所述的闯红灯抓拍方法，其特征在于：所述第一张高清图片、第二张高清图片和第三张高清图片均包括多个车道、各车道的红绿灯标志与各车道的红灯停止线的信息。

3.根据权利要求1所述的闯红灯抓拍方法，其特征在于：所述车辆信号包括车辆的车头经过车道预先埋设在红灯停止线后方的感应线圈所产生的信号。

4.根据权利要求1所述的闯红灯抓拍方法，其特征在于：所述将所述第一张高清图片、第二张高清图片、第三张高清图片合成为一张图片时，通过将所述三张高清图片中的静态区域作为背景，动态区域依照拍摄的时间顺序作为前景而合成为所述一张图片。

5.根据权利要求1所述的闯红灯抓拍方法，其特征在于：所述步骤(3)中包括，将所述第一张高清图片、第二张高清图片、第三张高清图片合成为一张图片进行压缩后发送至远端服务器。

6.一种闯红灯抓拍装置，包括高清相机，其特征在于：所述高清相机包括采集模块、信息处理模块以及控制模块，其中，

所述采集模块接收控制模块发出的拍摄指令对多车道进行三次高清图片的拍摄，并将拍摄结果发送至信息处理模块，其中，所拍摄的三张高清图片均包括多个车道、各车道的红绿灯标志与各车道的红灯停止线的信息；

所述信息处理模块接收来自所述采集模块的三张高清图片，并针对该三张高清图片提取红灯信号、计算车速、提取车牌号码以及将所述三张高清图片合成为一张图片；所述控制模块用于根据车辆信号、所述信息处理模块提取的红灯信号以及在预定时间内发送拍摄指令至所述采集模块，控制所述采集模块进行高清图片的拍摄，并将所述车速、车牌号码以及合成的图片发送至远端服务器；

其中，所述控制模块控制采集模块拍摄第一张高清图片，所述信息处理模块检测该第一张高清图片中车道是否有红灯信号，如果检测到红灯信号，控制模块发送命令控制采集模块拍摄第二张高清图片，根据第一张高清图片和第二张高清图片拍摄的时间差和预置的车长计算车速，根据所计算的车速和预置的距离计算第三张高清图片拍摄的间隔，根据该时间间隔控制模块发送命令控制采集模块拍摄第三张高清图片，由信息处理模块对拍摄的第三张高清图片中车道的红灯信号进行检测，如果检测到红灯信号，则对第二张高清图片中的车辆进行车牌号码的提取和识别，然后将第一张高清图片、第二张高清图片和第三张高清图片合称为一张高清图片。