CN104134353A - 车辆闯红灯检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆闯红灯检测系统，所述检测系统包括高清全景摄像头、检测带设置设备、运动车辆图像分离设备、计数器和单片机，检测带设置设备连接高清全景摄像头，在预定红灯时刻内，对交通路口检测带进行设置并从高清全景摄像头捕获的高清路口图像中分离出检测带图像，运动车辆图像分离设备连接检测带设置设备，分离出检测带图像中的运动车辆图像，计数器，连接运动车辆图像分离设备，用于在预定红灯时刻计算运动车辆图像的帧数，单片机与计数器连接，在预定红灯时刻内，基于计数器的计数结果确定是否存在车辆闯红灯。通过本发明，能够保障汽车闯红灯的检测精度，避免误判发生。

Description

车辆闯红灯检测系统

技术领域

本发明涉及车辆检测领域，尤其涉及一种车辆闯红灯检测系统。

背景技术

道路交通信号灯是交通安全产品中的一种类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具。适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。交通信号灯的种类主要有：机动车道信号灯，人行横道信号灯(即红绿灯)，非机动车道信号灯，方向指示信号灯，移动式交通信号灯，太阳能闪光警告信号灯，收费站天棚信号灯。道路交通信号灯是交通信号指挥中的重要组成部分，是道路交通的基本语言。

道路交通信号灯由红灯(表示禁止通行)、绿灯(表示允许通行)、黄灯(表示警示)组成。分为：机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。广泛用于公路交叉路口，弯道、桥梁等存有安全隐患的危险路段，指挥司机或行人交通，促进交通畅通，避免交通事故和意外事故发生。

随着城市的发展和私家车数量的增长，拥有驾驶资格的驾驶员数量越来越多。由于驾驶员的驾驶习惯不同，或由于驾驶员因为急事赶时间，在道路交通信号灯为红色时，仍然坚持通过路口，即存在闯红灯的情况，而这时正是其他方向车辆和行人通行的时间，闯红灯极易造成车辆碰撞和误伤行人的事故发生，给他人和自己带来经济损失和人身伤亡，危害较大，是道路交通管理部门重点监控的目标之一。

现有技术中的闯红灯判断的技术方案，是通过在交通路口附近的定位杆上设置摄像装置，对红灯时间内通过路口前端预定区域的车辆进行识别和判断，将确定闯红灯的车辆的车牌信息发送给道路交通管理部门以便于后续的执法。这种方式虽然在一定程度上能够判断出闯红灯的车辆，但是对于由于驾驶员误判而冲出路口前端预定区域但停车在路口中心线后的车辆也判断为闯红灯，同时因为采用单一判断规则而且执行拍摄的是普通摄像装置，难免出现误判的情况，因而判断精度不高。

因此，需要一种新的检测车辆闯红灯的技术方案，采取高精度拍摄仪器，并通过不止一个判断标准来裁决通行车辆是否闯红灯，提供车辆闯红灯判断的准确性，避免误判的情况发生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种车辆闯红灯检测系统，引入高清全景摄像头对预定红灯时段的路口前端预定区域的车辆进行拍摄，并采用图像处理设备对拍摄的高清图像进行目标识别，同时引入两个位置传感器也用于执行车辆闯红灯的检测，根据两个检测结果综合裁决车辆是否闯红灯，避免正常行驶或由于驾驶员误判而冲出路口前端预定区域但停车在路口中心线后的车辆被误判为闯红灯，保障交通安全的同时，提高执法的公平性。

根据本发明的一方面，提供了一种车辆闯红灯检测系统，所述检测系统包括高清全景摄像头、检测带设置设备、运动车辆图像分离设备、计数器和单片机，检测带设置设备连接高清全景摄像头，在预定红灯时刻内，对交通路口检测带进行设置并从高清全景摄像头捕获的高清路口图像中分离出检测带图像，运动车辆图像分离设备连接检测带设置设备，分离出检测带图像中的运动车辆图像，计数器，连接运动车辆图像分离设备，用于在预定红灯时刻计算运动车辆图像的帧数，单片机与计数器连接，在预定红灯时刻内，基于计数器的计数结果确定是否存在车辆闯红灯。

更具体地，所述车辆闯红灯检测系统中，进一步包括，第一位置传感器，设置在检测带前端位置，用于在预定红灯时刻内检测是否有车辆经过检测带前端位置，如果有，则输出第一车辆经过信号；第二位置传感器，设置在交通路口中心线位置，用于在预定红灯时刻内检测是否有车辆经过交通路口中心线位置，如果有，则输出第二车辆经过信号；用户输入设备，用于根据用户的输入，设定预定汽车上限灰度阈值、预定汽车下限灰度阈值和预定计数阈值；存储设备，分别连接用户输入设备、运动车辆图像分离设备和单片机，接收并存储预定汽车上限灰度阈值、预定汽车下限灰度阈值和预定计数阈值；所述运动车辆图像分离设备将检测带图像中灰度值在预定汽车上限灰度阈值和预定汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成车辆图像，当检测带图像中存在车辆图像时，基于前后两帧车辆图像，确定车辆是否运动，如果运动，判断前后两帧车辆图像中的后面的一帧为运动车辆图像，所述计数器值自动加1以计算运动车辆图像的帧数，以前后两帧车辆图像中的后面的一帧作为新的前一帧，继续基于新的前后两帧车辆图像，执行上述运动车辆图像判断和上述计数器操作，直到检测带图像中不存在车辆图像；所述单片机与第一位置传感器、第二位置传感器、计数器和运动车辆图像分离设备分别连接，当在运动车辆图像分离设备中的第一帧运动车辆图像对应的时间后依次接收到第一车辆经过信号和第二车辆经过信号，且计数器值超过预定计数阈值时，发出车辆闯灯信号，并将第一帧运动车辆图像发送给车牌识别设备；车牌识别设备，与所述单片机连接，基于第一帧运动车辆图像，根据车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法识别车辆的车牌数据；无线数据通信设备，连接所述车牌识别设备和所述单片机，将车牌识别设备输出的车牌数据和与车辆闯灯信号对应的文字信息通过无线通信网络分别发送给车牌数据对应车主的移动终端和交通管理中心；显示设备，连接所述车牌识别设备和所述单片机，实时显示车牌识别设备输出的车牌数据和与车辆闯灯信号对应的文字信息；其中，所述检测带设置设备将所述检测带设置在人行道前端，为一矩形区域，其在高清路口图像中占据100×60像素矩阵，第一位置传感器和第二位置传感器都为接触式传感器，通过检查存在预定压力以上的物体接触来确定有车辆经过，所述交通路口中心线位置在所述检测带前端位置之前；其中，所述用户输入设备、所述存储设备、所述运动车辆图像分离设备、所述单片机和所述车牌识别设备都设于车辆闯红灯检测系统的仪表盒内，所述高清全景摄像头、所述无线数据通信设备和所述显示设备都设置在交通路口上方的固定杆上。

更具体地，所述车辆闯红灯检测系统中，所述高清全景摄像头为HD-SDI摄像头，即为实时无压缩的高清广电级摄像头。

更具体地，所述车辆闯红灯检测系统中，所述显示设备为液晶显示器，其分辨率为320×240、400×240、800×480或800×600。

更具体地，所述车辆闯红灯检测系统中，所述无线数据通信设备为GPRS无线数据通信设备、3G无线数据通信设备或4G无线数据通信设备。

更具体地，所述车辆闯红灯检测系统中，进一步包括供电设备，为所述检测系统内除了供电设备的各个设备供电。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的车辆闯红灯检测系统的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的车辆闯红灯检测系统的实施方案进行详细说明。

闯红灯是最危险的道路交通安全隐患之一。他具有以下危害性：1、闯红灯时驾驶员的注意力都在交通信号灯上，不能全面和正确感知车内外的变化，给驾驶员的反应和措施带来困难；2、闯红灯时，通常通过路口的车速都比较快，减弱了驾驶员对空间的认知能力；3、闯红灯时，驾驶员对各类交通环境的判断能力下降，有时会使驾驶员的思维判断或操作出现失误；4、路口是交通流的汇合点和冲突点，闯红灯加大了汇合点和冲突点本身的不安全性，导致安全系数下降；5、闯红灯影响驾驶员及时、准确、有效地操控车辆；6、闯红灯影响车辆的安全通过性能，同时也减弱了其他交通参与者的应变反映能力和应变处置能力；7、实践证明百分之九十的重特大交通事故都发生在交叉路口，因此由闯红灯所造成的事故后果通常都比较严重；8、红绿灯下，如出现驾驶员的无意识化，具有极端危害性。

为了避免闯红灯给道路交通带来事故，规范驾驶员的正常驾驶习惯，各个国家的道路交通管理部门都对闯红灯行为制定了极其严厉的惩罚规则。而其中闯红灯行为的正确检测是保障道路交通管理部门执法公平性的唯一手段。现行的闯红灯检测装置是通过普通摄像头对红灯时段仍旧通行路口的车辆进行图像拍摄、图像识别和车牌识别，为道路交通管理部门提供违法行驶的车辆信息，这种手段精度不高，判断规则单一，容易造成误判，从而给守法驾驶员带来经济损失或交通不便。

本发明的车辆闯红灯检测系统，能够提供拍摄图像的分辨率，更准确地进行图像拍摄、图像识别和车牌识别，同时采用两种判定规则结合裁决闯红灯行为，提高车辆闯红灯检测系统的检测精度。

图1为根据本发明实施方案示出的车辆闯红灯检测系统的结构方框图，所述检测系统包括高清全景摄像头1、检测带设置设备2、运动车辆图像分离设备3、计数器4和单片机5，检测带设置设备2连接高清全景摄像头1，在预定红灯时刻内，对交通路口检测带进行设置并从高清全景摄像头捕获的高清路口图像中分离出检测带图像，运动车辆图像分离设备3连接检测带设置设备2，分离出检测带图像中的运动车辆图像，计数器4，连接运动车辆图像分离设备3，用于在预定红灯时刻计算运动车辆图像的帧数，单片机5与计数器4和运动车辆图像分离设备3分别连接，在预定红灯时刻内，基于计数器4的计数结果确定是否存在车辆闯红灯。

接着，对所述车辆闯红灯检测系统的结构进行更具体的描述。

其中，所述检测系统还包括第一位置传感器，设置在检测带前端位置，用于在预定红灯时刻内检测是否有车辆经过检测带前端位置，如果有，则输出第一车辆经过信号；第二位置传感器，设置在交通路口中心线位置，用于在预定红灯时刻内检测是否有车辆经过交通路口中心线位置，如果有，则输出第二车辆经过信号。

所述检测系统还包括用户输入设备，用于根据用户的输入，设定预定汽车上限灰度阈值、预定汽车下限灰度阈值和预定计数阈值；存储设备，分别连接用户输入设备、运动车辆图像分离设备3和单片机5，接收并存储预定汽车上限灰度阈值、预定汽车下限灰度阈值和预定计数阈值；所述运动车辆图像分离设备3将检测带图像中灰度值在预定汽车上限灰度阈值和预定汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成车辆图像，当检测带图像中存在车辆图像时，基于前后两帧车辆图像，确定车辆是否运动，如果运动，判断前后两帧车辆图像中的后面的一帧为运动车辆图像，所述计数器4的值自动加1以计算运动车辆图像的帧数，以前后两帧车辆图像中的后面的一帧作为新的前一帧，继续基于新的前后两帧车辆图像，执行上述运动车辆图像判断和上述计数器4的操作，直到检测带图像中不存在车辆图像。

所述单片机5与第一位置传感器、第二位置传感器、计数器4和运动车辆图像分离设备3分别连接，当在运动车辆图像分离设备3中的第一帧运动车辆图像对应的时间后依次接收到第一车辆经过信号和第二车辆经过信号，且计数器4的值超过预定计数阈值时，发出车辆闯灯信号，并将第一帧运动车辆图像发送给车牌识别设备。

所述检测系统还包括车牌识别设备，与所述单片机5连接，基于第一帧运动车辆图像，根据车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法识别车辆的车牌数据；无线数据通信设备，连接所述车牌识别设备和所述单片机5，将车牌识别设备输出的车牌数据和与车辆闯灯信号对应的文字信息通过无线通信网络分别发送给车牌数据对应车主的移动终端和交通管理中心；显示设备，连接所述车牌识别设备和所述单片机5，实时显示车牌识别设备输出的车牌数据和与车辆闯灯信号对应的文字信息。

其中，所述检测带设置设备2将检测带设置在人行道前端，为一矩形区域，其在高清路口图像中占据100×60像素矩阵，第一位置传感器和第二位置传感器都为接触式传感器，通过检查存在预定压力以上的物体接触来确定有车辆经过，所述交通路口中心线位置在所述检测带前端位置之前；所述用户输入设备、所述存储设备、所述运动车辆图像分离设备3、所述单片机5和所述车牌识别设备都设于车辆闯红灯检测系统的仪表盒内，所述高清全景摄像头1、所述无线数据通信设备和所述显示设备都设置在交通路口上方的固定杆上。

其中，所述高清全景摄像头可选为HD-SDI摄像头，即为实时无压缩的高清广电级摄像头，所述显示设备可选为液晶显示器，其分辨率为320×240、400×240、800×480或800×600，所述无线数据通信设备可选为GPRS无线数据通信设备、3G无线数据通信设备或4G无线数据通信设备，所述车辆闯红灯检测系统还可以包括供电设备，为所述检测系统内除了供电设备的各个设备供电。

另外，SDI(serial digital interface)是“数字分量串行接口”。HD-SDI是高清数字分量串行接口。HD-SDI是实时无压缩的高清广电级摄像机，是安防监控领域的又一进步，是为监控中心提供高清晰的图像来源的设备。HD-SDI高清摄像机，是基于SMPTE(电影与电视工程师协会)串行链路标准，通过75欧姆同轴电缆来传输未压缩的数字视频的一种高清实时摄像机。

SDI接口简单可分为SD-SDI(270Mbps，SMPTE259M)，HD-SDI(1.485Gbps,SMPTE292M)，3G-SDI(2.97Gbps,SMPTE424M)。基于SDI接口的高清视频系统具有以下优点，如高清图像无延迟实时传输，高清图像无损失不失真，所提供的未压缩高清图像是智能监控所需的最佳图像来源。另外，SDI接口即使外延也不会带来网络外延问题，中心系统与前端系统是完全隔离的，不可能经过SDI接口产生网络入侵，安全性较网络系统要高。此外，由于视频是实时传送，不会出现网络系统中的视频中断或者延迟，避免带来错误的信息。

另外，位置传感器可用来检测位置，反映某种状态的开关，和位移传感器不同，位置传感器有接触式和接近式两种。接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作，常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中，碰到行程开关时，其内部触头会动作，从而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关，则可以控制移动范围。二维矩阵式位置传感器，用于检测自身与某个物体的接触位置。接近开关是指当物体与其接近到设定距离时就可以发出“动作”信号的开关，无需和物体直接接触。接近开关有很多种类，主要有电磁式、光电式、差动变压器式、电涡流式、电容式、干簧管、霍尔式等。

采用本发明的车辆闯红灯检测系统，针对现有闯红灯检测系统精度不高、容易误判的技术问题，采用高清摄像机进行闯红灯图像拍摄，将位置传感器和图像识别两种结果结合，用于确定车辆是否在红灯时段通过路口，其中采用了图像识别、车牌定位、车牌字符分割和光学字符识别等图像处理技术，整个系统在准确率和效率方面都得到较大提高，有效地保证了道路交通管理部门执法的公平性。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种车辆闯红灯检测系统，设置在交通路口，其特征在于，所述检测系统包括高清全景摄像头、检测带设置设备、运动车辆图像分离设备、计数器和单片机，检测带设置设备连接高清全景摄像头，在预定红灯时刻内，对交通路口检测带进行设置并从高清全景摄像头捕获的高清路口图像中分离出检测带图像，运动车辆图像分离设备连接检测带设置设备，分离出检测带图像中的运动车辆图像，计数器，连接运动车辆图像分离设备，用于在预定红灯时刻计算运动车辆图像的帧数，单片机与计数器连接，在预定红灯时刻内，基于计数器的计数结果确定是否存在车辆闯红灯。

2.如权利要求1所述的车辆闯红灯检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

第一位置传感器，设置在检测带前端位置，用于在预定红灯时刻内检测是否有车辆经过检测带前端位置，如果有，则输出第一车辆经过信号；

第二位置传感器，设置在交通路口中心线位置，用于在预定红灯时刻内检测是否有车辆经过交通路口中心线位置，如果有，则输出第二车辆经过信号；

用户输入设备，用于根据用户的输入，设定预定汽车上限灰度阈值、预定汽车下限灰度阈值和预定计数阈值；

存储设备，分别连接用户输入设备、运动车辆图像分离设备和单片机，接收并存储预定汽车上限灰度阈值、预定汽车下限灰度阈值和预定计数阈值；

所述运动车辆图像分离设备将检测带图像中灰度值在预定汽车上限灰度阈值和预定汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成车辆图像，当检测带图像中存在车辆图像时，基于前后两帧车辆图像，确定车辆是否运动，如果运动，判断前后两帧车辆图像中的后面的一帧为运动车辆图像，所述计数器值自动加1以计算运动车辆图像的帧数，以前后两帧车辆图像中的后面的一帧作为新的前一帧，继续基于新的前后两帧车辆图像，执行上述运动车辆图像判断和上述计数器操作，直到检测带图像中不存在车辆图像；

所述单片机与第一位置传感器、第二位置传感器、计数器和运动车辆图像分离设备分别连接，当在运动车辆图像分离设备中的第一帧运动车辆图像对应的时间后依次接收到第一车辆经过信号和第二车辆经过信号，且计数器值超过预定计数阈值时，发出车辆闯灯信号，并将第一帧运动车辆图像发送给车牌识别设备；

车牌识别设备，与所述单片机连接，基于第一帧运动车辆图像，根据车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法识别车辆的车牌数据；

无线数据通信设备，连接所述车牌识别设备和所述单片机，将车牌识别设备输出的车牌数据和与车辆闯灯信号对应的文字信息通过无线通信网络分别发送给车牌数据对应车主的移动终端和交通管理中心；

显示设备，连接所述车牌识别设备和所述单片机，实时显示车牌识别设备输出的车牌数据和与车辆闯灯信号对应的文字信息；

其中，所述检测带设置设备将所述检测带设置在人行道前端，为一矩形区域，所述检测带在高清路口图像中占据100×60像素矩阵，第一位置传感器和第二位置传感器都为接触式传感器，通过检查存在预定压力以上的物体接触来确定有车辆经过，所述交通路口中心线位置在所述检测带前端位置之前；

其中，所述用户输入设备、所述存储设备、所述运动车辆图像分离设备、所述单片机和所述车牌识别设备都设于车辆闯红灯检测系统的仪表盒内，所述高清全景摄像头、所述无线数据通信设备和所述显示设备都设置在交通路口上方的固定杆上。

3.如权利要求2所述的车辆闯红灯检测系统，其特征在于：

所述高清全景摄像头为HD-SDI摄像头，即为实时无压缩的高清广电级摄像头。

4.如权利要求2所述的车辆闯红灯检测系统，其特征在于：

所述显示设备为液晶显示器，其分辨率为320×240、400×240、800×480或800×600。

5.如权利要求2所述的车辆闯红灯检测系统，其特征在于：

所述无线数据通信设备为GPRS无线数据通信设备、3G无线数据通信设备或4G无线数据通信设备。

6.如权利要求2所述的车辆闯红灯检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：

供电设备，为所述检测系统内除了供电设备的各个设备供电。