CN103630221A - 一种使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法，包括如下步骤：(1)在车辆过磅前，获取过磅车辆的车牌号码，然后将该过磅车辆图像与历史车辆图像进行图像对比；如果过磅车辆图像与历史车辆图像存在明显差异，则触发报警并拒绝计量称重；(2)在车辆过磅时，通过视频图像分析判断过磅车辆的状态；在满足下述条件时：a.过磅车辆进入地磅上的正常范围；b.不存在多台车辆同时过磅；启动正常的计量程序，读入计量称重数据。本发明无需增加任何额外设备，即可快速准确地捕获称重过磅过程中的不完全过磅或多台车辆同时过磅等作弊行为，有效避免公私财产的损失。

Description

一种使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法

技术领域

本发明涉及一种车辆称重防作弊方法，尤其涉及一种基于视频图像分析技术实现，可以在远程监控车辆称重过程中作弊行为的方法，属于智能视频分析技术领域。

背景技术

近年来，围绕物料过磅入库和产品过磅出库计量方面的称重作弊行为层出不穷，而企业的称重系统往往只具有简单的称重功能，缺乏防作弊技术手段，从而使企业的经济利益受到严重威胁。特别是在当前的煤矿运销环节中，一些不法运煤车主想尽各种办法在地销场所的煤炭称重过程中作弊，并从中牟取非法收益。煤炭运销业务中的作弊现象日益猖獗，甚至内外勾结、多运少计，造成了公私财产的严重损失。

为了解决上述的问题，人们进行了多方面的技术探索。例如在《中国自动识别技术》2009年第3期中，介绍了一套具有RFID识别技术的运输车辆及汽车衡称重系统。该系统可以利用RFID识别技术、红外对射对位技术、视频监控等技术手段达到防止作弊行为的要求。其中，RFID识别技术用来杜绝更换车牌的作弊方式；红外线精确定位技术用于确保车辆完全上称后再进行称重操作，彻底杜绝车辆不完全上称或者多台车辆同时上称的作弊问题；视频与图像自动监控系统对货物装卸现场和称重现场车辆进行实时视频监控及图像抓拍，作为日后纠纷处理的依据，同时杜绝管理人员与开车司机沟通更换货物品种、高价品种充当低价品种以达到获利目的的作弊问题。

另外，在专利号为201120220551.0的中国实用新型专利中，介绍了一种防作弊的称重系统。该系统包括地磅、智能控制器、远程监控终端、设于地磅处的压力传感器，在地磅进口处设置的ID/IC读卡器和红绿灯、在地磅出口处设置的道闸与LED显示屏、在地磅进出口处设置的朝向地磅的视频摄像头、分别设于地磅进出口处的两红外对射器，其中红外对射器、称重传感器、ID/IC读卡器的输出端与智能控制器的输入端相连接，道闸、红绿灯、LED显示屏的输入端与智能控制器的输出端相连接，视频摄像头通过视频采集卡与智能控制器相连接，所述智能控制器与远程监控终端数据通信。该称重防作弊系统能够对车辆过磅称重状况实现远程监控。

目前，摄像头和视频监控系统越来越普及，数据采集精度也达到很高的水平。随着视频监控系统在实现视频报警、自动跟踪、实时处理等方面的长足发展，使视频监控系统在整个安全防范技术体系中具有举足轻重的地位。很多行业已经利用视频监控系统和视频分析技术来监测特定场所中的实时工作状况，以增强应对突发事件和异常状况的实效性。但是，在现有的称重防作弊技术中，视频监控系统往往只发挥了远程实时监控和录像存档的作用，没有充分发挥视频分析技术的巨大潜力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法。该方法可以采用视频分析技术捕获称重过磅过程中的不完全过磅或多台车辆同时过磅等作弊行为。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法，通过在地销场地分布的多个摄像头实现，其特征在于包括如下步骤：

(1)在车辆过磅前，通过摄像头中出现的车辆图像获取过磅车辆的车牌号码，然后将该过磅车辆图像与该车牌号码在数据库中保存历史车辆图像进行图像对比；如果过磅车辆图像与历史车辆图像存在明显差异，则触发报警并拒绝计量称重；

(2)在车辆过磅时，通过视频图像分析判断过磅车辆的状态；在满足下述条件时：

a.过磅车辆进入地磅上的正常范围；

b.不存在多台车辆同时过磅；

启动正常的计量程序，读入计量称重数据。

其中在所述步骤(1)中，如果在数据库中未找到相应的车牌号码，则在数据库中新建该车牌号码的数据记录，并将摄像头中抓拍的车辆图像与该车牌号码的数据记录进行关联。

在所述步骤(2)中，如果车辆过磅时在预定时间内不能满足所述条件，则触发报警。

在所述步骤(2)中，如果通过视频图像分析发现某车辆的前后车轮中任意一个接触到地磅的上下坡部分，即判定该车部分过磅。

在所述步骤(2)中，如果通过视频图像分析发现某车辆的两个车轮都进入地磅的水平部分，且这两个车轮的位置均处于预先设定的水平部分中的正常计量部分，则判定该车辆处于地磅上的正常范围内。

在所述步骤(2)中，如果通过视频图像分析发现某车辆的两个车轮都进入地磅的水平部分或上下坡部分，但这两轮中某一车轮的位置，不处于预先设定的水平部分中的正常计量部分，则标记为不完全过磅。

一种使用视频分析远程监控车辆称重作弊的系统，包括在地销场地分布的多个摄像头，其特征在于还包括：

车辆识别单元，用于在车辆过磅前通过摄像头中出现的车辆图像获取过磅车辆的车牌号码，然后将该过磅车辆图像与该车牌号码在数据库中保存历史车辆图像进行图像对比；如果过磅车辆图像与历史车辆图像存在明显差异，则触发报警；

车辆过磅监测追踪单元，用于在车辆过磅时通过视频图像分析判断过磅车辆的状态；在满足下述条件时：a.过磅车辆进入地磅上的正常范围；b.不存在多台车辆同时过磅；启动正常的计量程序，读入计量称重数据。

本发明无需增加任何额外设备(如红外定位设备等)，即可快速准确地捕获称重过磅过程中的不完全过磅或多台车辆同时过磅等作弊行为，有效避免公私财产的损失。另外，该方法可以实现整个计量过程中的远程监控，无需人员到现场操作，解决了在偏远、恶劣环境下的称重计量防作弊问题。

附图说明

图1为前面的车辆过磅时，后面的车提前过磅的称重作弊行为示意图；

图2为载货车辆不完全过磅的称重作弊行为示意图；

图3为本发明所述使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明所提供的远程监控车辆称重作弊的方法是基于地销场地的视频监控系统实现的。该视频监控系统包括设置在地销场地的多个摄像头、与摄像头连接的车辆识别单元和车辆过磅监测追踪单元、数据库单元等，车辆识别单元和车辆过磅监测追踪单元均与数据库单元连接。具体说明如下：

车辆识别单元，用于利用各个摄像头对进入地销场所的车辆进行车牌识别及车辆匹配。当车辆进入地销场所时，车辆识别单元会利用摄像头对进入的车辆进行各个方位的抓拍，并从中获取车辆的车牌图像。车辆识别单元可以利用业已成熟的车牌识别技术(例如中国发明专利ZL 200910059360.8、ZL 201010039656.6等)从车牌图像中识别出车牌号码，并保存在数据库单元中。摄像头抓拍后的车辆图像经处理后，与该车牌号码在数据库单元中保存的历史车辆图像进行详细的图像对比。如果通过图像对比发现，抓拍的车辆图像与数据库单元中保存的历史车辆图像存在明显的差异，此时车辆识别单元就会触发报警装置告知操作人员，待操作人员进行详细比对后决定是否对车辆予以放行。

车辆过磅监测追踪单元，用于监测特定车牌号的车辆是否过磅，是否在地磅上的适当位置，是否有别的车辆也过磅。车辆在整个称重过磅过程中，一直处于被车辆过磅监测追踪单元跟踪的状态。通过对车辆的状态追踪，可以实时确定车辆相对于地磅的位置，进而判断车辆在称重过磅过程中是否存在不完全过磅或多台车辆同时过磅等作弊行为。

在地销场地中，摄像头的具体布局方式可以参考现有的闭路监视系统。该闭路监视系统已有成熟的解决方案，可以做到基本不留死角。车辆识别单元、车辆过磅监测追踪单元和数据库单元等可以利用现有的PC机或服务器、辅以必要的功能软件(例如执行本发明所述方法的软件以及执行视频分析功能的软件等)实现。它们的硬件部分是计算机视觉领域普通技术人员都能掌握的常规设计，在此就不赘述了。

下面以煤矿运销环节中的车辆称重防作弊为例，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

在当前的煤矿运销环节中，由于大量本地人工的使用，经常造成运销计量的不准确，主要原因来自于运煤方采用多种作弊方式，甚至内外勾结，多运少计，造成公私财产的严重损失。其中，主要的作弊方式是车辆不完全过磅或多台车辆同时过磅，以达到增加或减少货物净重的目的。例如如图1所示，前面的车辆过磅时，后面的车提前过磅，压磅沿造成皮重比实际皮重量大。或者，如图2所示，在载货较多的车辆过磅时，车辆不完全过磅，造成皮重比实际皮重量小。这些作弊方式经常在计量中心操作人员的默许下进行。

本发明为了杜绝人为因素的干扰，优先采用远程视频监控方式来监视各种称重作弊行为，即摄像头设置在地销场地，车辆识别单元、车辆过磅监测追踪单元和数据库单元等设置在远程的计量中心中，彼此通过高速网络进行通信。如图3所示，具体实施步骤说明如下：

1.在车辆过磅前，首先进入车辆识别单元的视频监控范围。车辆识别单元首先抓拍摄像头中出现的车辆图像，通过对过磅车辆的车牌图像识别过程，获取过磅车辆的车牌号码，然后将过磅车辆的图像与该车牌号码在数据库单元中保存的多角度的历史车辆图像进行详细的图像对比、匹配和识别。如果通过图像匹配和识别发现，过磅车辆图像与数据库单元中保存的历史车辆图像存在明显的差异，此时车辆识别单元就会触发报警装置告知操作人员，并拒绝进行计量称重。

在上述步骤1中，如果车辆识别单元在数据库单元中未找到相应的车牌号码，则在数据库单元中新建该车牌号码的数据记录，并将摄像头中抓拍的车辆图像与该车牌号码数据记录进行关联。这样可以有效杜绝车辆套牌情况的发生。

2.在车辆过磅时，车辆过磅监测追踪单元通过视频图像分析，判断过磅车辆是否进入地磅上的正常范围及是否有多台车辆同时过磅。只有满足下列条件，才允许计量中心启动正常的计量程序，读入计量称重数据：

a)车辆过磅时，通过视频分析定位到该车辆处于正常计量所应处在位置的范围内；

b)车辆过磅时，通过视频分析未发现其他车辆进入地磅上，包括磅沿。

如果车辆过磅时，在预定时间内迟迟不能满足上述条件，则车辆过磅监测追踪单元启动报警装置，通过短信等方式通知操作人员，并从数据库单元中调阅车辆过磅记录及视频监控记录。

在上述的步骤2中，车辆过磅监测追踪单元通过计算机视觉、图像处理等技术手段，尤其是分析各帧图像，并利用图像分割(ImageSegmentation)算法(关于图像分割算法的进一步说明，可以参阅周昌雄的博士学位论文《基于活动轮廓模型的图像分割方法研究》，南京航空航天大学2005年授予)，可以分割出车辆(可能是多台车辆)的各个部分，例如车轮、车头、驾驶舱、装货仓等，也可分割出地磅的水平部分、上下坡部分(磅沿)，并随时判断出具体是哪个车牌号码的车辆过磅。该车辆过磅监测追踪单元基于对车头、车尾和地磅各部分的识别，判断地磅上是否有车？该车处于地磅上的何种位置？

具体地说，

1)如果某车辆的前后车轮中任意一个接触到地磅的上下坡部分，即判断该车辆部分过磅。

2)如果某车辆的两个车轮都进入地磅的水平部分，且这两个车轮的位置均处于车辆过磅监测追踪单元中预先设定的水平部分中的正常计量部分(被该部分包含其中)，则判定该车辆处于正常计量所应处于位置的范围内。此时，

2.1)如果仅有一辆车过磅，则计量结果有效。车辆过磅监测追踪单元通过网络等通信手段通知操作人员，经操作人员人工确认后，可以对此次计量结果进行记录、打印相应的收据。

2.2)如果存在其他车辆部分过磅，则标记为多台车辆压磅。车辆过磅监测追踪单元通过网络等通信手段通知操作人员后，操作人员返回到现场大屏幕，拒绝对此次计量结果进行记录和打印收据，并要求其他车辆退出磅沿，重新开始称重计量。

3)如果某车辆的两个车轮都进入地磅的水平部分或上下坡部分，但这两轮中某一车轮的位置，不处于车辆过磅监测追踪单元中预先设定的水平部分中的正常计量部分，则该车辆虽然过磅，但并未处于正常计量状态，标记为不完全过磅。车辆过磅监测追踪单元通过网络等通信手段通知操作人员后，操作人员返回到现场大屏幕，拒绝对此次计量结果进行记录和打印收据，并可以要求该车辆前移或后移至正常计量范围。

进一步地，车辆进入计量中心后，每次过磅均计量其皮重，并与该车辆的ID(或车牌号码)绑定，记录该计量数据。该计量数据会与其之前的历史皮重记录进行比对，如果相差过大，即触发报警装置告知操作人员。另外，车辆过磅前特定时间段的视频记录被保存，并进行视频分析，判断对应的时间段能有无物体(含人)进入或出该车辆。如果计算机通过视频分析，发现有物体进出该车辆，也可以触发报警装置告知操作人员，操作人员可以介入查看视频记录。在车辆过磅时，数据库单元可以实时记录及计算计量的重量曲线，实时计算移动窗口内的重量偏差，进而判断该重量曲线是否稳定，是否符合常规的重量曲线变化模式。如果不符合，也可以触发报警装置告知操作人员。

本发明所提供的使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法无需增加任何额外设备(如红外定位设备等)，即可快速准确地捕获称重过磅过程中的不完全过磅或多台车辆同时过磅等作弊行为，有效避免公私财产的损失。另外，该方法可以实现整个计量过程中的远程监控，无需人员到现场操作，解决了在偏远、恶劣环境下的称重计量防作弊问题。

此外，本发明的具体实施方式可以以软件、硬件或者软件和硬件的结合来实现。其中硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明中的系统及其组件可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上对本发明所提供的使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明的权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法，通过在地销场地分布的多个摄像头实现，其特征在于包括如下步骤：

(1)在车辆过磅前，通过摄像头中出现的车辆图像获取过磅车辆的车牌号码，然后将该过磅车辆图像与该车牌号码在数据库中保存历史车辆图像进行图像对比；如果过磅车辆图像与历史车辆图像存在明显差异，则触发报警并拒绝计量称重；

(2)在车辆过磅时，通过视频图像分析判断过磅车辆的状态；在满足下述条件时：

a.过磅车辆进入地磅上的正常范围；

b.不存在多台车辆同时过磅；

启动正常的计量程序，读入计量称重数据。

2.如权利要求1所述的使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法，其特征在于：

所述步骤(1)中，如果在数据库中未找到相应的车牌号码，则在数据库中新建该车牌号码的数据记录，并将摄像头中抓拍的车辆图像与该车牌号码的数据记录进行关联。

3.如权利要求1所述的使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法，其特征在于：

所述步骤(2)中，如果车辆过磅时在预定时间内不能满足所述条件，则触发报警。

4.如权利要求1所述的使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法，其特征在于：

所述步骤(2)中，如果通过视频图像分析发现某车辆的前后车轮中任意一个接触到地磅的上下坡部分，即判定该车部分过磅。

5.如权利要求1所述的使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法，其特征在于：

所述步骤(2)中，如果通过视频图像分析发现某车辆的两个车轮都进入地磅的水平部分，且这两个车轮的位置均处于预先设定的水平部分中的正常计量部分，则判定该车辆处于地磅上的正常范围内。

6.如权利要求1所述的使用视频分析远程监控车辆称重作弊的方法，其特征在于：

所述步骤(2)中，如果通过视频图像分析发现某车辆的两个车轮都进入地磅的水平部分或上下坡部分，但这两轮中某一车轮的位置，不处于预先设定的水平部分中的正常计量部分，则标记为不完全过磅。

7.一种使用视频分析远程监控车辆称重作弊的系统，包括在地销场地分布的多个摄像头，其特征在于还包括：

车辆识别单元，用于在车辆过磅前通过摄像头中出现的车辆图像获取过磅车辆的车牌号码，然后将该过磅车辆图像与该车牌号码在数据库中保存历史车辆图像进行图像对比；如果过磅车辆图像与历史车辆图像存在明显差异，则触发报警；

车辆过磅监测追踪单元，用于在车辆过磅时通过视频图像分析判断过磅车辆的状态；在满足下述条件时：a.过磅车辆进入地磅上的正常范围；b.不存在多台车辆同时过磅；启动正常的计量程序，读入计量称重数据。

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