CN104064030B - 一种车型识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车型识别方法及系统，涉及智能交通领域。该方法包括：采用第一旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的位移信息；采用第二旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的截面数据；根据所述位移信息和所述截面数据，获得待测车辆的三维轮廓；从所述三维轮廓中提取所述待测车辆的特征信息，对所述特征信息进行分类或识别，获得所述待测车辆的车型信息。该方法及系统不受车辆行驶状况及天气的影响，易于安装维护，识别准确率高，应用领域广泛。

Description

一种车型识别方法及系统

技术领域

本发明涉及智能交通领域，具体涉及一种车型识别方法及系统。

背景技术

智能交通，是未来交通的发展方向，它是将先进的信息技术、数据传输技术、电子传感技术、控制技术等有效地集成运用于交通管理，可以有效地减少交通负荷、提高运输效率。智能交通系统中的核心功能是对过往车辆的准确检测和正确的车型识别。

目前，机动车车型自动识别的方法有以下几种：

1、车载设备识别法

通过读取安装在车辆的车载设备信息识别车辆，如电子不停车收费系统，对车辆安装车载单元，通过读取存储在车载单元的信息来识别车型，此种识别方法成本高，推广慢。

2、压电检测法

根据电磁感应的原理，通过感应曲线的不同而区分不同类型的车辆。该方法由于线圈埋在地下，可靠性和寿命都比较差，安装和维护费用高，并且车型判断的准确性不高。

3、超声波检测法

利用反射回波原理来检测运动的车辆，具有体积小，寿命长，易于安装等特点，该方法的缺点在于易受环境影响，性能随环境温度和气流影响而降低。

4、视频识别法

利用视频检测和图像处理技术，提取车辆轮廓并以此进行车型的检测。具有不破坏路面，检测范围大，获取信息量大，安装使用灵活，维护费用低的特点。该方法的缺点在于易受天气影响，准确率不高。

5、投影检测法

利用光栅或类似光电设备组成的光幕，通过垂直方向光束被遮挡情况获取车高、轴数信息，通过水平光束被遮挡情况得到车辆位移，由高度和位移构建二维坐标系得到车辆的轮廓，依据车辆投影轮廓进行车型判断。该方法车辆位置的定位完全依赖于车头或车尾对水平光栅的遮挡，车辆位移的测量精度完全依赖于水平光栅的光束之间的距离。当两辆车的距离较小时，光栅无法分开车，特别是当两车距离小于水平光栅光束之间的距离时，极在可能无法分车；另外车辆轮廓是通过垂直光栅的光束遮挡有无获得，对于有些车型仅通过遮挡光束的有无是无法得到车辆的准确信息，无法准确判断车型。此外，光栅之类设备性能受天气因素影响较大，导致车型识别准确度不高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种车型识别方法及系统，实现了在不依赖于车辆行驶状况和不受天气影响的前提下，准确识别车型。

第一方面，本发明提供一种车型识别方法，该方法包括：

采用第一旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的位移信息；

采用第二旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的截面数据；

根据所述位移信息和所述截面数据，获得待测车辆的三维轮廓；

从所述三维轮廓中提取所述待测车辆的特征信息，对所述特征信息进行分类或识别，获得所述待测车辆的车型信息。

优选的，所述特征信息包括：所述待测车辆的高度、轴数、车长、车宽、胎型、轴距、轮胎直径、车辆行驶速度、车辆侧面平整度信息和/或车辆顶部平整度信息。

优选的，所述采用第一旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的位移信息，具体包括：

获取第一时刻的第一波形曲线，以及获取第二时刻的第二波形曲线；

选取第一波形曲线中存在阶跃的点作为特征点，阶跃的区域作为特征区域，在第二波形曲线中寻找与所述第一波形曲线对应匹配的特征点和/或特征区域；

所述特征点和/或特征区域为车头、车尾、轮胎、油箱、挡泥板、车厢的凹凸，和/或，车厢与车头的交接位置；

根据所述第一波形信息和所述第二波形信息中的所述特征点和/或特征区域的位移信息，获得所述待测车辆的位移信息。

优选的，所述获取所述待测车辆的截面数据的步骤，包括：

采用第二旋转扫描式测距激光仪扫描所述待测车辆的截面，获得所述待测车辆的截面数据。

优选的，所述根据所述第一波形信息和所述第二波形信息，获得所述待测车辆的位移信息，具体为：

根据第一波形和第二波形中的特征点和/或特征区域位移信息，得到车辆的位移信息；

所述第一波形和第二波形中的特征点和/或特征区域的位移信息不一致时，把所述特征区域的位移信息作为车辆的位移信息；

所述第一波形和第二波形中为多个特征区域匹配时，选取特征区域位移最小的作为车辆的位移信息。

优选的，所述特征信息为胎型信息时，从所述三维轮廓中提取所述待测车辆的特征信息的步骤，包括：

根据第一旋转扫描式测距激光仪获取的位移信息，确定所述待测车辆的轮胎的直径；

根据第二旋转扫描式测距激光仪的扫描距离，确定所述待测车辆轮胎中心位置的曲线；

确定所述曲线确定所述待测车辆的轮胎为单胎还是双胎。

第二方面，本发明提供了一种车型识别系统，其特征在于，包括：

第一旋转扫描式测距激光仪、第二旋转扫描式测距激光仪、处理器、位于车辆行驶方向一侧且固定于地面的立杆；

其中，所述第一旋转扫描式测距激光仪安装于所述立杆的下方，且距离所述地面具有第一距离，用于获取待测车辆的位移信息；

所述第二旋转扫描式测距激光仪安装于所述立杆的上方，且距离所述地面具有第二距离，用于获取所述待测车辆的截面数据；

所述处理器用于根据所述位移信息和所述截面数据，识别所述待测车辆的车型。

优选的，所述第一旋转扫描式测距激光仪的扫描平面与所述待测车辆的行驶方向平行。

优选的，所述第二旋转扫描式测距激光仪的扫描平面与所述待测车辆的行驶方向垂直。

由上述技术方案可知，本发明的一种车型识别方法及系统，通过本发明的上述技术方案具有如下优点：该方法及系统不受车辆行驶状况及天气的影响，易于安装维护，识别准确率高。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种车型识别系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种车型识别方法流程图；

图3为本发明一实施例提供的待测车辆扫描过程示意图；

图4a至图4d为本发明一实施例提供的轮胎波形曲线图；

图5a至图5c为本发明一实施例提供的第一旋转扫描式测距激光仪扫描的轮胎的波形曲线图；

图6为通过本发明一实施例方法绘制的车辆三维轮廓图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，在车道一侧安装旋转扫描式测距激光仪测距设备，形成垂直行驶方向的扫描平面和平行行驶方向的扫描平面。其中，平行行驶方向的旋转扫描式测距激光仪，可以与路面平行，也可以与路面成一定夹角，扫描高度一般不高于车辆轮胎的高度，范围一般在10cm到100cm。平行行驶方向的旋转扫描式测距激光仪1和垂直行驶方向的旋转扫描式测距激光仪2能够准确测量出车辆每个扫描点距激光仪的距离和角度，有效扫描角度不小于180度，扫描距离不小于20米，激光仪的角度分辨率在0.09度到1度可调。

如图2所示，本发明提供了一种车型识别方法，该方法包括：

S1、采用第一旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的位移信息；

S2、采用第二旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的截面数据，当待测车辆进入扫描平面时，计算相邻扫描点之间的变化情况，如果是连续平整，则在水平和垂直方向是保持稳定的变化趋势，反之则是水平或垂直方向剧烈变化，同时结合第一旋转扫描式测距激光仪获取的数据得到轴距和轮胎直径，所述第二旋转扫描式测距激光仪的扫描平面与所述待测车辆的行驶方向垂直。

S3、根据所述位移信息和所述截面数据，获得所述待测车辆的三维轮廓。

S4、从所述三维轮廓中提取所述待测车辆的特征信息，对所述特征信息进行分类或识别，获得所述待测车辆的车型信息。所述特征信息包括：所述待测车辆的高度、轴数、车长、车宽、胎型、轴距、轮胎直径、车辆行驶速度、车辆侧面平整度信息和/或车辆顶部平整度信息；

获取第一时刻的第一波形曲线，以及获取第二时刻的第二波形曲线；

选取第一波形曲线中存在阶跃的点作为特征点，阶跃的区域作为特征区域，在第二波形曲线中寻找与所述第一波形曲线对应匹配的特征点和/或特征区域。

所述特征点和/或特征区域为车头、车尾、轮胎、油箱、挡泥板、车厢的凹凸，和/或，车厢与车头的交接位置。

根据所述第一波形信息和所述第二波形信息中的所述特征点和/或特征区域的位移信息，获得所述待测车辆的位移信息；

其中，所述第一时刻和所述第二时刻的时间间隔反映了待测车辆的扫描周期数量，所述扫描周期可以为相邻扫描周期，也可以为不相邻的扫描周期，本实施例在实施前，先设定激光仪的扫描周期，例如设定20ms为一个扫描周期，则当第一时刻扫描的第一波形信息和第二时刻扫描的第二波形信息中的所述特征点和/或特征区域进行匹配时，按照第一时刻和第二时刻的时间间隔，确定第一时刻和第二时刻间隔的扫描周期数，再根据第一时刻与第二时刻的波形信息确定特征点和/或特征区域的位移，用该位移除以扫描周期数即为一个周期的车辆位移。

根据第一波形和第二波形中的特征点和/或特征区域位移信息，得到车辆的位移信息；

所述第一波形和第二波形中的特征点和/或特征区域位移信息不一致时，把所述特征区域的位移信息作为车辆的位移信息；

所述第一波形和第二波形中为多个特征区域匹配时，选取特征区域位移最小的作为车辆的位移信息。

所述特征信息为胎型信息时，从所述三维轮廓中提取所述待测车辆的特征信息的步骤，包括：

根据第一旋转扫描式测距激光仪获取的位移信息，确定所述待测车辆的轮胎的直径；

根据第二旋转扫描式测距激光仪的扫描距离，确定所述待测车辆轮胎中心位置的曲线；

确定所述曲线确定所述待测车辆的轮胎为单胎还是双胎。

本发明实施例中所述的水平旋转扫描式测距激光仪均为第一旋转扫描式测距激光仪，垂直旋转扫描式测距激光仪均为第二旋转扫描式测距激光仪。

本发明具体的实施过程为：当车辆进入扫描区域，由水平旋转扫描式测距激光仪2检测到车辆驶入，在水平旋转扫描式测距激光仪扫描的曲线上寻找车头、轮胎对应的扫描点位置，车辆行驶过程中，车头、轮胎不断移动，在下周期得到的扫描曲线上寻找对应的车头、轮胎扫描点位置，计算此扫描点的位移，以此得到车辆的位移信息；车辆在行进过程中，可以在扫描曲线中选择寻找车头与车厢交接位置、油箱、挡泥板、车厢的凹凸及车尾的位移变化，得到车辆的位移信息。车辆通过垂直旋转扫描式测距激光仪扫描平面时行成一组组车辆扫描截面图，结合水平扫描得到的位移信息，将这些截面图扩充到三维，形成车辆三维轮廓。以立杆与地面位置为零点，构建三维笛卡尔坐标系，将车辆三维轮廓放入三维坐标系，X轴正向为车辆距离立杆的距离方向，Y轴正向为车辆高度方向，Z轴正向车辆行驶方向。固定Z轴，在XY平面上得到垂直旋转扫描式测距激光仪某一时刻的扫描平面。在扫描车顶部时，横坐标的值单向持续变化，纵坐标的变化反映车顶的轮廓变化；在扫描车辆侧面时，纵坐标的值单向连续变化，横坐标的变化反映车辆侧面的轮廓变化。一般来说车辆底盘与地面有一定距离，因此，可以根据扫描地面和车身的相邻两扫描点的纵坐标变化，来判断是否是轮轴，如果从地面到车身纵坐标没有发生剧烈变化，可以认为是轮轴，相反认为非轮轴。单胎轮毂中心位置与轮换基本持平，双胎轮毂中心位置向内凹，因此在轮轴位置根据扫描点的横坐标变化来判断胎型。计算相邻两轮轴之间的Z轴位置之差，即车辆的轴距。然后根据得到的特征信息，获得所述待测车辆的车型信息。

下面以具体实施例来举例说明本发明提出的方法所使用的结构的示意图，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，一种车型识别系统，包括：

水平旋转扫描式测距激光仪2、垂直旋转扫描式测距激光仪1、处理器、位于车辆行驶方向一侧且固定于地面的立杆；所述水平旋转扫描式测距激光仪的扫描平面与所述待测车辆的行驶方向平行；所述垂直旋转扫描式测距激光仪的扫描平面与所述待测车辆的行驶方向垂直。其中，所述水平旋转扫描式测距激光仪安装于所述立杆的下方，且距离所述地面具有第一距离，用于获取待测车辆的位移信息；所述垂直旋转扫描式测距激光仪安装于所述立杆的上方，且距离所述地面具有第二距离，用于获取所述待测车辆的截面数据；所述处理器用于根据所述位移信息和所述截面数据，识别所述待测车辆的车型。

水平旋转扫描式测距激光仪和垂直旋转扫描式测距激光仪被安装在车道一侧的立杆上，通过网线将数据传送给处理与显示设备。水平旋转扫描式测距激光仪和垂直旋转扫描式测距激光仪采用波长为905纳米的红外光，扫描频率为50HZ，角度分辨率为0.25度，有效扫描距离为40m，扫描角度为180度，系统误差为10mm。由于车辆的高度普遍小于400cm，因此将垂直旋转扫描式测距激光仪安装在400cm高度处；由于一般车辆的轮胎直径在100cm左右，为了确保水平旋转扫描式测距激光仪能够扫描到轮胎，水平旋转扫描式测距激光仪的安装高度为50cm，通过追踪车胎的移动，确定车辆的行驶状况。

如图3所示，1和2分别为垂直旋转扫描式测距激光仪和水平旋转扫描式测距激光仪，Q为垂直激光器有效扫描角度，3、4、5、6、7代表不同的扫描点。通过计算3和4之间扫描点纵坐标变化得到车顶平整度，通过计算4和5之间的横坐标变化得到车辆侧面的平整度，6表示扫描到轮胎，此时5到6之间纵坐标则连续均匀变化，计算5到6之间的横坐标变化，则可以判断胎型；7表示扫描位置不含轮胎，此时5到7之间纵坐标存在跳跃变化，变化范围为车底盘与地面的高度。

如图4所示，图4b、图4c、图4d分别对应垂直扫描车身不含轮胎、含单胎和含双胎的波形，其中如图4a所示x和y的方向建立的直角坐标系，横坐标表示车身距离激光仪的水平距离，纵坐标表示高度，单位均为mm。在图4b中由于车辆底盘距离路面度约为80cm，所以在0到800mm高度的范围内没有扫描点。在图4c和图4d中，轮胎高度约为100cm，由于一般单胎的轮胎中心一般无凹陷，图4c在轮胎中心位置无凹陷可以判定为单胎，由于一般并行的双胎的中心有凹陷，图4d在轮胎中心位置横坐标存在150mm的凹陷可以判定为双胎。

如图5所示，图5b为水平旋转扫描式测距激光仪扫描到轮胎的波形曲线，图5b中直角坐标系的方向为图5a中x和y所示的方向，横坐标表示车身距离激光仪的水平距离，中心点0点表示与激光仪直线相对时的点，纵坐标表示车身距离激光仪的水平距离，单位均为mm。图5c为极坐标图，横坐标表示激光仪在某一时刻扫描的点数，纵坐标表示扫描点到激光器的极距，图5c中1和2段区域为车辆的两个轮胎，以轮胎为特征区域，通过追踪相邻扫描周期特征区域的位移得到车辆的位移。

如图6所示，为本发明实施例通过处理设备对通过网线接收到的数据进行实时处理，绘制车辆的三维轮廓图。

本发明采用垂直扫描和水平扫描结合方式，不仅安装简便，而且数据处理也极为简单，对于水平扫描只需要寻找扫描曲线上的特征点或特征区域，得到车辆的位移状况即可。结合位移和垂直扫描平面绘制出车辆的三维轮廓，从中可以直接得到车辆轴数、胎型、车高、车顶信息、侧面信息等。此外，采用激光测距，测距误差小，环境影响小；对于高频旋转激光，在一定扫描距离范围内，相邻扫描点间的距离非常小，这就使得测得车辆的精度非常高，这样得到的车辆三维轮廓十分准确，最终准确率也较高。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车型识别方法，其特征在于，包括：

采用第一旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的位移信息；

采用第二旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的截面数据；

根据所述位移信息和所述截面数据，获得待测车辆的三维轮廓；

从所述三维轮廓中提取所述待测车辆的特征信息，对所述特征信息进行分类或识别，获得所述待测车辆的车型信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征信息包括：所述待测车辆的高度、轴数、车长、车宽、胎型、轴距、轮胎直径、车辆行驶速度、车辆侧面平整度信息和/或车辆顶部平整度信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用第一旋转扫描式测距激光仪获取所述待测车辆的位移信息，具体包括：

获取第一时刻的第一波形曲线，以及获取第二时刻的第二波形曲线；

选取第一波形曲线中存在阶跃的点作为特征点，阶跃的区域作为特征区域，在第二波形曲线中寻找与所述第一波形曲线对应匹配的特征点和/或特征区域；

所述特征点和/或特征区域为车头、车尾、轮胎、油箱、挡泥板、车厢的凹凸，和/或，车厢与车头的交接位置；

根据所述第一波形信息和所述第二波形信息中的所述特征点和/或特征区域的位移信息，获得所述待测车辆的位移信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述待测车辆的截面数据的步骤，包括：

采用第二旋转扫描式测距激光仪扫描所述待测车辆的截面，获得所述待测车辆的截面数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征信息为胎型信息时，从所述三维轮廓中提取所述待测车辆的特征信息的步骤，包括：

根据第一旋转扫描式测距激光仪获取的位移信息，确定所述待测车辆的轮胎的直径；

根据第二旋转扫描式测距激光仪的扫描距离，确定所述待测车辆轮胎中心位置的曲线；

确定所述曲线确定所述待测车辆的轮胎为单胎还是双胎。

6.一种车型识别系统，其特征在于，包括：

第一旋转扫描式测距激光仪、第二旋转扫描式测距激光仪、处理器、位于车辆行驶方向一侧且固定于地面的立杆；

其中，所述第一旋转扫描式测距激光仪安装于所述立杆的下方，且距离所述地面具有第一距离，用于获取待测车辆的位移信息；

所述第二旋转扫描式测距激光仪安装于所述立杆的上方，且距离所述地面具有第二距离，用于获取所述待测车辆的截面数据；

所述处理器用于根据所述位移信息和所述截面数据，识别所述待测车辆的车型。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一旋转扫描式测距激光仪的扫描平面与所述待测车辆的行驶方向平行。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二旋转扫描式测距激光仪的扫描平面与所述待测车辆的行驶方向垂直。