CN102157066A - 一种监测车辆违法行为系统的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，涉及计算机图像处理技术领域，实现方法的步骤如下：系统连接，选定前端设备，监测区域设置，图像采集，识别车辆、记录违法数据、记录录像文件。记录的违法数据是记录车辆违法位置的图片、记录违法车辆号牌的图片和记录车辆违法全过程的视频流文件；记录车辆违法行为的位置图片、违法车辆号牌的图片和视频流图像是同一个图像采集器采集的；记录违法车辆号牌的图片是高分辨率的图片，本发明的特点是不仅可以在停车线附近区域监测与记录车辆违法，而且可以在距停车线较远的区域监测与记录车辆违法，扩大了监测车辆违法的范围和监测车辆违法的类型，可广泛应用在交通车辆违法管理中。

Description

一种监测车辆违法行为系统的实现方法

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其是涉及一种用计算机图像处理技术用于监测道路车辆违法系统的实现方法。

背景技术

目前，现有的成熟技术，监控系统，包括摄像机和摄像机控制系统，用来监控道路交通状况。

已公开的专利是《一种监测车辆违法行为的嵌入式系统》，公开号：CN101783071A，公开日：2010年07月21日，申请号：200910163257.8，公开了一种监测车辆违法行为的嵌入式系统，包括：图像采集器、主控板、图像处理板、存储设备、交通灯信号、信号采集模块、补光设备、补光驱动模块、云台或固定架、云台驱动模块、控制板、路由器和外部系统，来实现监测与记录车辆违法行为。

上述的现有技术不足之处是：监控系统只能监测道路交通状况，和提供道路是否拥堵等交通信息，无法对车辆违法行为进行监测与记录。

公开的《一种监测车辆违法行为的嵌入式系统》发明不足之处是：只能在停车线附近区域对车辆违法行为进行监测与记录；不能在距停车线较远的区域对车辆违法行为进行监测与记录。

发明内容

针对上述现有技术以及公开的发明存在的缺陷，本发明的目的就是提供一种监测车辆违法行为系统的实现方法，包括：N个前端设备、外部系统和K个终端，来实现监测与记录车辆违法行为，一种监测车辆违法行为系统的实现方法如下：

(1)系统连接：系统由N个前端设备、外部系统和K个终端组成；这N个前端设备均通过其路由器和外部系统连接，这K个终端均和外部系统连接；N，K均是大于等于1的正整数；每个前端设备均由图像采集器、主控板、图像处理板、存储设备、交通灯信号、信号采集模块、补光设备、补光驱动模块、云台、云台驱动模块、控制板、路由器组成；每个前端设备的连接方式均如下：图像采集器和主控板连接，图像采集器和图像处理板连接；主控板和路由器连接，主控板和信号采集模块连接，主控板和补光驱动模块连接，主控板和存储设备连接；图像处理板和路由器连接，图像处理板和信号采集模块连接；交通灯信号和信号采集模块连接；补光设备和补光驱动模块连接；控制板和路由器连接；控制板和图像采集器连接；控制板和云台驱动模块连接；外部系统是交通管理部门的计算机系统；终端是一台计算机；

(2)选定前端设备：在终端上，从N个前端设备中选择一个所需操作的前端设备；

(3)监测的步骤如下：

(3.1)监测区域设置的步骤：用终端显示屏中的视频图像对前端设备设置一个监测区域；该区域是一个或一个以上监测子区域，并对每个监测子区域设置最小宽度比和建立一个坐标系；视频图像对应一个实际的监测场景，每个监测子区域对应该实际监测场景里一个所要监测的区域；该子区域的形状是一个梯形，并且该子区域底边宽度比与该子区域前边宽度比相一致；宽度比是指物体宽度和子区域位置宽度的比例；子区域位置宽度是指该监测子区域在物体垂直向中间所在该子区域垂直位置的宽度；物体宽度是指物体垂直向中间在视频图像里水平方向的宽度；子区域底边宽度比是指物体垂直向中间位于该子区域底边的宽度比；子区域前边宽度比是指物体垂直向中间位于该子区域前边的宽度比；最小宽度比是指所要监测车辆中最窄车辆的宽度比；坐标系是指平面二维坐标系；梯形的下边线设置成坐标系的X轴，梯形的左边线设置成坐标系的Y轴；该梯形区域形成一个禁区；禁区是指禁停区域和禁止区域，禁停区域是指车辆停留不能超过一段时间的区域，这一段时间长度可以在终端上设定；禁止区域是指车辆不能出现的区域；前端设备是指选定的前端设备；终端显示屏的视频图像是图像采集器采集，并通过图像处理板、路由器和外部系统传到终端显示屏的视频图像；图像采集器是指选定的前端设备的图像采集器；图像处理板是指选定的前端设备的图像处理板；路由器是指选定的前端设备的路由器；

(3.2)图像采集的步骤：图像采集器连续采集图像源的视频图像，并将这些图像同时输入到主控板和图像处理板；主控板将这些图像的每幅图像分别变换成一组用于主控板处理所用的数字数据；图像处理板将这些图像的每幅图像分别变换成一组用于图像处理板处理所用的数字数据；主控板是指选定的前端设备的主控板；

(3.3)识别车辆的步骤：根据监测子区域内的图像差异，图像处理板得到移动物体和该移动物体的外形，再将车辆与其它物体相区别；图像差异是指当物体移动时在不同组数据中产生的数据数值大小的差异；得到移动物体是指图像处理板根据图像差异得到移动物体，物体的外形是指计算物体的最小外接矩形；车辆与其它物体相区别是指如果该物体测量宽度比大于等于最小宽度比，则判断该物体为车辆，如果该物体测量宽度比小于最小宽度比，则判断该物体为其它物体；物体测量宽度比是指物体最小外接矩形Y向中点的宽度和监测子区域在物体最小外接矩形Y向中点所在位置的宽度的比例；

(3.4)记录违法数据：记录违法数据是指生成违法数据和存储违法数据；违法数据是指车辆违法图片和车辆违法视频流文件；生成违法数据是指，图像处理板根据识别车辆得到的车辆位置，(1)当整个车辆处在禁停区域之内并停止行驶，则该时刻为T1，由图像处理板将这一时刻T1通过路由器发给主控板，并由图像处理板将车辆处于违法状态的信号发给主控板，主控板用图像采集器采集的视频图像生成记录该车辆违法位置的图片；当整个车辆处在禁停区域之内并停留时间超过设定的时间，则该时刻为T2，由图像处理板将这一时刻T2通过路由器发给主控板，并由图像处理板将车辆已经违法的信号发给主控板，由主控板控制图像采集器采集高分辨率的图片，并由主控板将这高分辨率的图片从图像采集器传输到主控板；再由主控板用记录该车辆违法位置的图片和高分辨率的图片生成车辆违法图片；由主控板用K1到K2这段时间的视频流图像进行实时压缩处理生成车辆违法视频流文件；K1是T1前一段时间的时刻，前一段时间可以在系统里设定；K2是T2后一段时间的时刻，后一段时间可以在系统里设定；整个车辆处在禁停区域之内是指该车辆最小外接矩形四个端点均在禁停区域内；(2)当整个车辆处在禁止区域之内，则该时刻为T3，由图像处理板将这一时刻T3通过路由器发给主控板，并由图像处理板将车辆已经违法的信号发给主控板，主控板用图像采集器采集的视频图像生成记录该车辆违法位置的图片；并由主控板控制图像采集器采集高分辨率的图片，由主控板将这高分辨率的图片从图像采集器传输到主控板；再由主控板用记录该车辆违法位置的图片和高分辨率的图片生成车辆违法图片；由主控板用K3到K4这段时间的视频流图像进行实时压缩处理生成车辆违法视频流文件；K3是T3前一段时间的时刻，前一段时间可以在系统里设定；K4是T3后一段时间的时刻，后一段时间可以在系统里设定；整个车辆处在禁止区域之内是指该车辆最小外接矩形四个端点均在禁止区域内；车辆位置是指车辆最小外接矩形四个端点的坐标值；视频流的压缩格式是H.264压缩编码格式；存储违法数据是指由主控板控制存储设备存储这些违法数据；存储设备是指选定的前端设备的存储设备；

(3.5)记录录像文件：记录录像文件是指生成录像文件和存储录像文件；录像文件是一系列多个单元录像文件，每个单元录像文件记录的录像时间长度≥1分钟；录像是指实时压缩的视频流图像的录像，视频流图像的压缩格式是H.264压缩编码格式；生成录像文件是指主控板对视频流图像进行实时压缩处理生成录像文件；存储录像文件是指由主控板控制存储设备存储这些录像文件；

(3.6)补光设备的设置：当监测区域光照度小于图像采集器最低照度时，由主控板控制补光驱动模块使补光设备处于开启，否则主控板控制补光驱动模块使补光设备处于关闭；补光设备输出可见光，输出可见光的光照度使图像采集器采集范围的监测区域上的光照度≥图像采集器的最低照度；补光驱动模块是指选定的前端设备的补光驱动模块；补光设备是指选定的前端设备的补光设备。

监测区域设置的步骤：对每个监测子区域设置最小宽度比；视频图像对应一个实际的监测场景，每个监测子区域对应该实际监测场景里一个所要监测的区域；该子区域的形状是一个梯形，并且该子区域底边宽度比与该子区域前边宽度比相一致；宽度比是指物体宽度和子区域位置宽度的比例；子区域位置宽度是指该子区域在物体垂直向中间所在该子区域垂直位置的宽度；物体宽度是指物体垂直向中间在视频图像里水平方向的宽度；子区域底边宽度比是指物体垂直向中间位于该子区域底边的宽度比；子区域前边宽度比是指物体垂直向中间位于该子区域前边的宽度比；最小宽度比是指所要监测车辆中最窄车辆的宽度比；

监测区域设置的步骤：对每个监测子区域建立一个坐标系；视频图像对应一个实际的监测场景，每个监测子区域对应该实际监测场景里一个所要监测的区域；该子区域的形状是一个梯形，坐标系是指平面二维坐标系；梯形区域的下边线设置成坐标系的X轴，梯形区域的左边线设置成坐标系的Y轴；

监测区域设置的步骤：设定的禁区是禁停区域，禁停区域是指车辆停留不能超过一段时间的区域，这一段时间长度可以在终端上设定；或，

监测区域设置的步骤：设定的禁区是禁止区域，禁止区域是指车辆不能出现的区域；

根据监测子区域内的图像差异，图像处理板得到移动物体和该移动物体的外形，再将车辆与其它物体相区别，并计算车辆位置；图像差异是指当物体移动时在不同组数据中产生的数据数值大小的差异；得到移动物体是指图像处理板根据图像差异得到移动物体，得到物体的外形是指计算物体的最小外接矩形；车辆与其它物体相区别是指如果该物体测量宽度比大于等于最小宽度比，则判断该物体为车辆；如果该物体测量宽度比小于最小宽度比，则判断该物体为其它物体；物体测量宽度比是指物体最小外接矩形Y向中点的宽度和监测子区域在物体最小外接矩形Y向中点所在位置的宽度的比例；

记录违法数据的步骤：记录的违法数据是两张图片和一个视频流文件；一张图片是记录违法车辆位置的图片，另一张是记录违法车辆号牌的图片；这两张图片场景是完全一致的；视频流文件是记录车辆违法这段时间的压缩视频流图像的文件，视频流图像压缩的格式是H.264压缩编码格式；

本系统的记录违法车辆号牌的图片是大于200万象素的图片，该图片和记录车辆违法视频流的图像范围是一致的。

本系统终端的技术参数如下：

普通计算机：CPU奔腾43.2GHz以上、内存≥1GB、硬盘≥200GB；显卡显存≥512MB；显示屏：17英寸以上；

本发明的一种监测车辆违法行为系统的实现方法的实质性特点和显著进步是不仅可以在停车线附近区域监测与记录车辆违法，而且可以在距停车线较远的区域监测与记录车辆违法，本发明的显著进步还有：扩大监测与记录车辆违法的范围，和扩大监测与记录车辆违法的类型。

本发明的一种监测车辆违法行为系统的实现方法的有益效果是：不仅可以在停车线附近区域监测与记录车辆违法，而且可以在距停车线较远的区域监测与记录车辆违法；同时扩大监测与记录车辆违法的类型；监测与记录车辆违法行为的图像是同一个图像采集器采集的，该系统的图像采集器既能输出监测场景的视频流又可采集高分辨率的图片；该图像采集器安装在一个云台上，通过旋转云台可以实现在较大的范围里监测与记录车辆违法行为；本系统记录的证据是两张图片和一个记录车辆违法过程的视频流，同时这些图片还可以记录交通信号和交通标志，其证据具有一致性和完整性；本系统能监测与记录监测区域内行驶的车辆，包括在禁止停车的区域停车的车辆和在禁止出现车辆的区域的车辆，并能清晰地记录车辆号牌；本系统即可以监测记录车辆闯红灯违法行为，还可以监测记录车辆其它违法行为，如违禁转向、压实线行驶、在禁驶车道行驶、越线行驶、超速、逆行、非正常停车和在禁区里行驶等车辆违法行为；系统使用费用低，节能降耗；能在环境温度变化较大的场合使用；本系统记录的长时间实时的视频流录像数据为违法交通事故处理提供了有力的证据，为案件侦破提供了有效的线索。

附图说明

图1：是本发明的系统连接的结构图

图中，系统由N个前端设备、外部系统和K个终端组成；系统连接是：N个前端设备均通过其路由器和外部系统连接，K个终端均和外部系统连接；外部系统是交通管理部门的计算机系统；终端是一台计算机；N，K均是大于等于1的正整数。

图2：是本发明的前端设备连接的结构图

图中，前端设备由图像采集器、主控板、图像处理板、存储设备、交通灯信号、信号采集模块、补光设备、补光驱动模块、云台、云台驱动模块、控制板、路由器组成；前端设备连接的是：图像采集器和主控板连接，图像采集器和图像处理板连接；主控板和路由器连接，主控板和信号采集模块连接，主控板和补光驱动模块连接，主控板和存储设备连接；图像处理板和路由器连接，图像处理板和信号采集模块连接；交通灯信号和信号采集模块连接；补光设备和补光驱动模块连接；控制板和路由器连接；控制板和图像采集器连接；控制板和云台驱动模块连接；图像采集器安装在云台上，通过主控板和控制板控制云台驱动模块使云台旋转达到改变监测区域的目的。

图3：是本发明的前端设备中主控板的结构图

图中，前端设备中的主控板由DSP处理器、视频采集模块、输入输出模块、网络模块、时钟模块、程序存储器、内存、PATA接口、视频输入接口、RS232串口A、RS232串口B、网络接口和电源模块组成。

图4：是本发明的前端设备中图像处理板的结构图

图中，前端设备中的图像处理板由DSP处理器、视频采集模块、输入输出模块、网络模块、程序存储器、内存、视频输入接口、RS232串口、网络接口和电源模块组成。

图5：是本发明的监测与记录车辆违法的处理流程图

图中，用终端显示屏中的视频图像对前端设备设置一个监测区域；图像采集器连续采集图像源的视频图像，并将这些图像同时输入到主控板和图像处理板；如图像无差异，则图像处理板不进行下述处理步骤；当图像有差异，则图像处理板处理这些差异图像数据，得到移动物体和该移动物体的外形；图像处理板根据移动物体的外形判断该移动物体是否是车辆，如移动物体不是车辆，则图像处理板不再对该物体进行处理；如移动物体是车辆，则图像处理板继续处理该车辆，并判断该车辆是否违法；如果该车辆违法，则记录该车辆的违法数据。

图6：是本发明的系统传输违法数据的处理流程图

图中，外部系统设置查询前端设备的编号I为1，再查询前端设备I有无记录违法数据；如有，则判断是否能传输这些数据，如能传输，则由前端设备I的主控板通过前端设备I的路由器将前端设备I的存储设备中所存储的违法数据传输到外部系统中。外部系统在完成前端设备I的数据传输后，改变前端设备的编号I为下一个编号，再按上述传输过程，对这个前端设备进行传输数据。改变前端设备的编号I为下一个编号是指I值小于前端设备总数N，则I增加1，I值等于前端设备总数N则I为1；违法数据是指车辆违法图片和车辆违法视频流文件。

图7：是本发明的系统传输录像文件的处理流程图

图中，外部系统先选定前端设备，再对选定前端设备设定所需录像文件的时间段，接着查询所设定时间段里有无录像文件；如无则结束处理；如有，则判断是否能传输这些文件；如能传输，则由主控板通过路由器将存储设备中所记录的录像文件传输到外部系统中，在传输过程中，外部系统需查询是否完成传输，如完成则结束传输，否则继续传输。录像文件是指实时压缩的视频流录像文件，录像文件由一系列多个单元录像文件中，每个单元录像文件记录的录像时间长度≥1分钟；录像是指实时压缩的视频流图像的录像，视频流图像的压缩格式是H.264压缩编码格式。主控板是指选定前端设备的主控板，路由器是指选定前端设备的路由器，存储设备是指选定前端设备的存储设备。

具体实施方式

下面结合附图，详细叙述本发明的一种监测车辆违法行为系统的实现方法具体实施方式：

在交通路口L型杆上安装的多功能监测车辆违法行为的系统，该系统由以下部分组成：N个前端设备、外部系统和K个终端显示屏组成；N，K均是等于1的整正数；终端是一台计算机，其配置是：CPU奔腾43.2GHz、内存1GB、硬盘320GB；显卡显存1GB；显示屏19英寸；前端设备由图像采集器、主控板、图像处理板、存储设备、交通灯信号、信号采集模块、补光设备、补光驱动模块、云台、云台驱动模块、控制板和路由器组成。其中：

(1)图像采集器是一台高清晰摄像机，图像采集器有两个视频输出接口和一个USB口；一个视频输出接口接到主控板，另一个视频输出接口接到图像处理板；USB口接到控制板；图像采集器的镜头是一个6倍变焦镜头；图像采集图片的分辨率为240万象素；

(2)主控板由DSP处理器、视频采集模块、输入输出模块、网络模块、时钟模块、程序存储器、内存、PATA接口、视频输入接口、RS232串口A、RS232串口B、网络接口和电源模块组成；其中：DSP处理器：处理能力4800MIPS、工作频率600MHZ、SDRAM4M×64位、Flash4M×8位；该板的网络接口和路由器的LAN端口连接，RS232串口A和信号采集模块连接，RS232串口B和补光驱动模块连接，PATA接口和存储设备连接；

(3)图像处理板由DSP处理器、视频采集模块、输入输出模块、网络模块、程序存储器、内存、视频输入接口、RS232串口、网络接口和电源模块组成；其中：DSP处理器：处理能力4800MIPS、工作频率600MHZ、SDRAM 4M×64位、Flash 4M×8位；该板的网络接口和路由器的LAN端口连接，RS232串口和信号采集模块连接；

(4)存储设备是一个320GB的硬盘；

(5)信号采集模块将交通灯红灯信号输出的电压实时采集并分别通过RS232串口将信号内容实时发给图像处理板和主控板；交通灯红灯的信号输出接到信号采集模块；

(6)补光设备输出可见光，输出可见光的光照度使图像采集器采集范围的监测区域上的光照度≥图像采集器的最低照度；补光设备和补光驱动模块连接；

(7)补光驱动模块当图像采集器采集范围的监测区域上光照度小于图像采集器最低照度时，主控板控制补光驱动模块使补光设备处于开启，否则主控板控制补光驱动模块使补光设备处于关闭；

(8)云台是一个室外二维旋转云台，水平方向旋转角度不小于60°，垂直方向旋转角度向上不小于0°，垂直方向旋转角度向下不小于20°；最大负载：不低于3kg；

(9)云台驱动模块是能驱动云台进行水平方向旋转和垂直方向旋转的模块；(10)控制板的接口是一个RS232串口和一个USB口以及一个网络接口；RS232串口和云台驱动模块连接，USB口和图像采集器连接，网络接口和路由器连接；控制板在主控板控制下通过RS232串口输出信号到云台驱动模块，控制云台进行水平方向旋转和垂直方向旋转；

(10)在识别车辆时，控制板在主控板控制下通过USB口输出信号到图像采集器，控制图像采集器输出视频图像信号；在有车辆违法需要记录车辆违法数据时，控制板在主控板控制下通过USB口输出信号到图像采集器，控制图像采集器进行图片采集，并将采集的图片通过USB口传输到主控板；控制板在主控板控制下通过USB口输出信号到图像采集器，调节图像采集器的采集参数，采集参数是指镜头的焦距、采集速率、ISO值、采集分辨率，如可调节图像采集器镜头为6倍焦距，采集速率为1/250秒，ISO值为100，采集分辨率为240万象素；

(11)路由器是一个支持IEEE 802.3(10Base-T)和IEEE 802.3u(100Base-TX)标准；有一个WAN接口：10/100M RJ-45接口连接DSL/CABLE Modem，和四个LAN接口：10/100M交换端口的路由器；(12)外部系统是交通管理部门的计算机系统；

图像采集器安装在云台上；高清晰摄像机既可输出PAL制式的视频流，又可采集240万象素的图片；图像处理板实时地将每帧视频图像转变成图像处理板处理所用的一组数据；该组数据是红色、绿色、蓝色三个二维图像阵列，每个阵列水平方向有320个点，垂直方向有240个点，每个点的亮度值范围[0，255]；图像处理板用这些二维图像阵列的数字数据进行图像处理，车辆识别和计算采集区域的平均亮度；主控板实时地将每帧视频图像转变成主控板处理所用的红色、绿色、蓝色三个二维图像阵列，每个阵列水平方向有320个点，垂直方向有240个点，每个点的亮度值范围[0，255]；主控板用这些二维图像阵列的数字数据进行图像压缩；压缩视频的分辨率：水平352×垂直288；

图像处理板计算监测区域图像上的光照度，并由图像处理板通过路由器向主控板发出这个光照度数据；当图像采集器采集范围的监测区域上光照度小于图像采集器最低照度时，主控板控制补光驱动模块使补光设备处于开启，否则主控板控制补光驱动模块使补光设备处于关闭；

先在终端上选定一个前端设备，再用终端显示屏中的视频图像对这前端设备设置一个监测区域；该区域是一个监测子区域，对该子区域设置最小宽度比和建立一个坐标系；视频图像对应一个实际的监测场景，该子区域对应该实际监测场景里一段实际车道，车道宽度3.0米且左边车道平行于右边车道；监测的车辆是机动车，在所监测的机动车里的最窄机动车的垂直向中间宽度是1.2米；所以设置的最小宽度比是1.2/3.0＝0.40，且由于左边车道平行于右边车道所以该子区域底边宽度比与该子区域前边宽度比相一致；该子区域的形状是一个梯形，梯形左边线位于这条车道的左边车道线上，梯形右边线位于这条车道的右边车道线上；梯形的底边线是停车线前方50米处一条连接左边线和右边线，且平行于停车线的线段；梯形的前边线是停车线前方70米处一条连接左边线和右边线，且平行于停车线的线段；建立的坐标系是一个平面二维坐标系；梯形的下边线设置成坐标系的X轴，梯形的左边线设置成坐标系的Y轴；该区域底边宽度是30、前边宽度是15、高度是200；该子区域形成一个禁停区域；设定的车辆停留不能超过1分钟；

图像采集器连续采集图像源的视频图像，并将这些图像同时输入到主控板和图像处理板；主控板将这些图像的每幅图像分别变换成一组用于主控板处理所用的数字数据；图像处理板将这些图像的每幅图像分别变换成一组用于图像处理板处理所用的数字数据；

图像处理板比较当前一帧和前一帧这两组的图像的差异，如这两组的图像无差异，则继续采集图像；如有差异，则计算物体的最小外接矩形，并得到有无车辆；如无车辆，则继续处理以后的图像；如有车辆，则判断车辆是否还在行驶，如果车辆继续行驶，则不断计算出它的最小外接矩形的4个端点坐标；当该车辆整个车辆处在该区域之内并停止行驶时，则该时刻为T1，由图像处理板将时刻T1通过路由器将发给主控板，并由图像处理板将车辆处于违法状态的信号发给主控板；主控板用图像采集器采集的视频图像生成记录该车辆违法位置的图片；如果该车辆停止时间超过1分钟，则该时刻为T2；由图像处理板将时刻T2通过路由器发给主控板；并由图像处理板通过路由器将有车辆已经违法状态的信号发给主控板；由主控板控制图像采集器采集高分辨率的图片，并由主控板将这高分辨率的图片从图像采集器传输到主控板；再由主控板用记录该车辆违法位置的图片和高分辨率的图片生成车辆违法图片，该图片为车辆号牌图片；处在违法状态的信号是在车辆未处于违法状态时是小于0.2V的低电平信号，在车辆处于违法状态时是大于4.8V的高电平信号；已经违法状态的信号是在车辆不是违法状态时是小于0.2V的低电平信号，在车辆已经违法状态时是大于4.8V的高电平信号；并由主控板对K1时刻到K2时刻的这段时间的视频流图像进行实时压缩处理生成该车辆违法视频流文件，视频流压缩格式是H.264压缩编码格式。例如：当一辆宽度为1.5米的车辆从监测车道上行驶到监测的车道里并停靠在车道右边；车辆右边位于车道最右边，车辆垂直向中间位于监测区域的垂直方向的中间；则图像处理板测量的车辆垂直向中间的左边坐标是(11，100)，右边坐标是(21，100)，车辆测量宽度为21-11+1＝11，监测区域在Y为100位置上的宽度为22；车辆垂直向中间宽度与区域在Y为100位置上宽度的比例为11/22＝0.50；由于0.50大于最小宽度比0.40，所以判断该物体是车辆；该车辆停止行驶的时间是12:11:05，则T1时刻为12:11:05；系统设定前一段时间为5秒，所以K1时刻为12:11:00；如果该车辆停靠在车道右边时间超过12:12:05，则T2时刻为12:12:05；系统设定的后一段时间为7秒；所以K2时刻为12:12:12；整个车辆处在禁停区域之内是指该车辆最小外接矩形四个端点均在禁停区域内；

主控板将视频流图像数据实时进行压缩处理并生成视频流录像文件；录像文件是一系列多个单元录像文件，每个单元录像文件记录的录像时间长度1分钟；录像是指实时压缩的视频流图像的录像，视频流图像的压缩格式是H.264压缩编码格式；主控板将视频流录像以1分钟为一个时间段形成一个单元录像文件，并将每个单元录像文件保存到存储设备即320GB的硬盘中；本系统记录的录像时间长度为168小时，记录时间的终点是系统最后有效运行的时刻；

记录的车辆违法行为的证据是两张图片和一段视频流文件，其中一张是记录整个车辆位于监测区域内的图片，另一张是记录车辆号牌的图片，这两张图片记录的场景是完全一致的；视频流记录了车辆整个违法过程的视频图像，视频流的压缩格式为H.264；视频流记录的场景和两张图片记录的场景是完全一致的；所以这些记录的证据具有一致性和完整性。当外部系统要求传输这个违法数据时，主控板通过路由器将存储设备中所存储的这些违法数据传输到外部系统的硬盘上。

当外部系统要求传输本系统前端设备存储的录像文件时，主控板通过路由器将选定的前端设备的存储设备中所存储的这些压缩视频流图像的录像文件传输到外部系统的硬盘上。

由于图像采集器安装在云台上，所以控制云台旋转就可以达到在较大范围上监测与记录其它车道和区域上车辆违法行为的目的。

由于本系统提供了长达168小时实时的录像文件为交通事故处理提供了有力的证据，为车辆违法案件侦破提供了有效的线索。

Claims (9)

1.一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，包括：N个前端设备、外部系统和K个终端，来实现监测与记录车辆违法行为，监测车辆违法行为系统的实现方法的步骤如下：

(1)系统连接：系统由N个前端设备、外部系统和K个终端组成；每个前端设备均由图像采集器、主控板、图像处理板、存储设备、交通灯信号、信号采集模块、补光设备、补光驱动模块、云台、云台驱动模块、控制板、路由器组成；每个前端设备的连接方式均如下：图像采集器和主控板连接，图像采集器和图像处理板连接；主控板和路由器连接，主控板和信号采集模块连接，主控板和补光驱动模块连接，主控板和存储设备连接；图像处理板和路由器连接，图像处理板和信号采集模块连接；交通灯信号和信号采集模块连接；补光设备和补光驱动模块连接；控制板和路由器连接；控制板和图像采集器连接；控制板和云台驱动模块连接；外部系统是交通管理部门的计算机系统；终端是一台计算机；

(2)选定前端设备：在终端上，从N个前端设备中选择一个所需操作的前端设备；

(3)监测的步骤如下：

(3.1)监测区域设置的步骤：用终端显示屏中的视频图像对前端设备设置一个监测区域；该区域是一个或一个以上监测子区域，并对每个监测子区域设置最小宽度比和建立一个坐标系；禁区是指禁停区域和禁止区域，前端设备是指选定的前端设备；终端显示屏的视频图像是图像采集器采集，并通过图像处理板、路由器和外部系统传到终端显示屏的视频图像；图像采集器是指选定的前端设备的图像采集器；图像处理板是指选定的前端设备的图像处理板；路由器是指选定的前端设备的路由器；

(3.2)图像采集的步骤：图像采集器连续采集图像源的视频图像，并将这些图像同时输入到主控板和图像处理板；主控板将这些图像的每幅图像分别变换成一组用于主控板处理所用的数字数据；图像处理板将这些图像的每幅图像分别变换成一组用于图像处理板处理所用的数字数据；主控板是指选定的前端设备的主控板；

(3.3)识别车辆的步骤：根据监测子区域内的图像差异，图像处理板得到移动物体和该移动物体的外形，再将车辆与其它物体相区别；图像差异是指当物体移动时在不同组数据中产生的数据数值大小的差异；得到移动物体是指图像处理板根据图像差异得到移动物体，物体的外形是指计算物体的最小外接矩形；车辆与其它物体相区别是指如果该物体测量宽度比大于等于最小宽度比，则判断该物体为车辆，如果该物体测量宽度比小于最小宽度比，则判断该物体为其它物体；物体测量宽度比是指物体最小外接矩形Y向中点的宽度和监测子区域在物体最小外接矩形Y向中点所在位置的宽度的比例；

(3.4)记录违法数据：记录违法数据是指生成违法数据和存储违法数据；违法数据是指车辆违法图片和车辆违法视频流文件；生成违法数据是指，图像处理板根据识别车辆得到的车辆位置，(1)当整个车辆处在禁停区域之内并停止行驶，则该时刻为T1，由图像处理板将这一时刻T1通过路由器发给主控板，并由图像处理板将车辆处于违法状态的信号发给主控板，主控板用图像采集器采集的视频图像生成记录该车辆违法位置的图片；当整个车辆处在禁停区域之内并停留时间超过设定的时间，则该时刻为T2，由图像处理板将这一时刻T2通过路由器发给主控板，并由图像处理板将车辆已经违法的信号发给主控板，由主控板控制图像采集器采集高分辨率的图片，并由主控板将这高分辨率的图片从图像采集器传输到主控板；再由主控板用记录该车辆违法位置的图片和高分辨率的图片生成车辆违法图片；由主控板用K1到K2这段时间的视频流图像进行实时压缩处理生成车辆违法视频流文件；K1是T1前一段时间的时刻，前一段时间可以在系统里设定；K2是T2后一段时间的时刻，后一段时间可以在系统里设定；整个车辆处在禁停区域之内是指该车辆最小外接矩形四个端点均在禁停区域内；(2)当整个车辆处在禁止区域之内，则该时刻为T3，由图像处理板将这一时刻T3通过路由器发给主控板，并由图像处理板将车辆已经违法的信号发给主控板，主控板用图像采集器采集的视频图像生成记录该车辆违法位置的图片；并由主控板控制图像采集器采集高分辨率的图片，由主控板将这高分辨率的图片从图像采集器传输到主控板；再由主控板用记录该车辆违法位置的图片和高分辨率的图片生成车辆违法图片；由主控板用K3到K4这段时间的视频流图像进行实时压缩处理生成车辆违法视频流文件；K3是T3前一段时间的时刻，前一段时间可以在系统里设定；K4是T3后一段时间的时刻，后一段时间可以在系统里设定；整个车辆处在禁止区域之内是指该车辆最小外接矩形四个端点均在禁止区域内；车辆位置是指车辆最小外接矩形四个端点的坐标值；视频流的压缩格式是H.264压缩编码格式；存储违法数据是指由主控板控制存储设备存储这些违法数据；存储设备是指选定的前端设备的存储设备；

(3.5)记录录像文件：记录录像文件是指生成录像文件和存储录像文件；录像文件是一系列多个单元录像文件，每个单元录像文件记录的录像时间长度≥1分钟；录像是指实时压缩的视频流图像的录像，视频流图像的压缩格式是H.264压缩编码格式；生成录像文件是指主控板对视频流图像进行实时压缩处理生成录像文件；存储录像文件是指由主控板控制存储设备存储这些录像文件；

(3.6)补光设备的设置：当监测区域光照度小于图像采集器最低照度时，由主控板控制补光驱动模块使补光设备处于开启，否则主控板控制补光驱动模块使补光设备处于关闭；补光设备输出可见光，输出可见光的光照度使图像采集器采集范围的监测区域上的光照度≥图像采集器的最低照度；补光驱动模块是指选定的前端设备的补光驱动模块；补光设备是指选定的前端设备的补光设备。

2.根据权利要求1所述的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，所述的系统的实现方法由N个前端设备、外部系统和K个终端组成；所述的N个前端设备均通过其路由器和外部系统连接，所述的K个终端均和外部系统连接；N，K均是大于等于1的正整数。

3.根据权利要求1所述的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，所述的系统的实现方法对每个监测子区域设置最小宽度比；视频图像对应一个实际的监测场景，每个监测子区域对应该实际监测场景里一个所要监测的区域；该子区域的形状是一个梯形，并且该子区域底边宽度比与该子区域前边宽度比相一致；宽度比是指物体宽度和子区域位置宽度的比例；子区域位置宽度是指该子区域在物体垂直向中间所在该子区域垂直位置的宽度；物体宽度是指物体垂直向中间在视频图像里水平方向的宽度；子区域底边宽度比是指物体垂直向中间位于该子区域底边的宽度比；子区域前边宽度比是指物体垂直向中间位于该子区域前边的宽度比；最小宽度比是指所要监测车辆中最窄车辆的宽度比。

4.根据权利要求1所述的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，所述的系统的实现方法对每个监测子区域建立一个坐标系；视频图像对应一个实际的监测场景，每个监测子区域对应该实际监测场景里一个所要监测的区域；该子区域的形状是一个梯形，坐标系是指平面二维坐标系；梯形区域的下边线设置成坐标系的X轴，梯形区域的左边线设置成坐标系的Y轴。

5.根据权利要求1所述的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，所述的系统的实现方法设定的禁区是禁停区域，禁停区域是指车辆停留不能超过一段时间的区域，这一段时间长度在终端上设定。

6.根据权利要求1所述的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，所述的系统的实现方法设定的禁区是禁止区域，禁止区域是指车辆不能出现的区域。

7.根据权利要求1所述的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，所述的系统的实现方法记录的违法数据是两张图片和一个视频流文件；一张图片是记录违法车辆位置的图片，另一张是记录违法车辆号牌的图片；这两张图片场景是完全一致的；视频流文件是记录车辆违法这段时间的压缩视频流图像的文件，视频流图像压缩的格式是H.264压缩编码格式。

8.根据权利要求7所述的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，所述的系统的实现方法记录违法车辆号牌的图片是大于200万象素的图片，该图片和记录车辆违法视频流的图像范围是一致的。

9.根据权利要求1所述的一种监测车辆违法行为系统的实现方法，其特征在于，所述的系统的实现方法的终端的技术参数如下：普通计算机：CPU奔腾43.2GHz以上、内存≥1GB、硬盘≥200GB；显卡显存≥512MB；显示屏：17英寸以上。

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