CN104504905A - 一种对车辆轨迹与速度进行识别的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对车辆轨迹与速度进行识别的方法，先在测试路段两侧，且处于同一水平位置安装n+1组激光对射装置的激光发射端与激光接收端，红外透雾摄像机固定在公路门架上，当有车辆通过测试路段时，激光对射装置发射的激光会被车辆遮挡，激光接收端的电平状态发生改变，与此同时，触发装置触发红外透雾摄像机拍照，时间记录单元记录时间，速度测算单元和轨迹识别单元根据相邻两组激光对射装置的间距，图像和时间计算出车辆对应的速度和轨迹，并传至判断单元。该方法能准确、高效地识别出车辆的速度与轨迹，检测便捷且成本低激，激光与红外的结合、图像与视频的结合，进一步保障了识别准确性，高效性。

Description

一种对车辆轨迹与速度进行识别的方法
技术领域
本发明涉及一种对车辆轨迹与进行识别的方法，尤其涉及一种对车辆轨迹与速度进行识别的方法。
背景技术
车辆轨迹与速度识别在当今已被应用在不同领域和行业中，主要通过车辆轨迹的识别实现对某一路段的车辆行驶全程监控，为车辆超速、异常行驶等监控提供技术支持。另外，在能见度低等恶劣环境下，通过车辆轨迹识别可以对驾驶人员进行诱导，保障行车安全。
目前，对于车辆轨迹的识别技术有基于GSM移动网络的定位、有通过车载装置(如蓝牙、车载系统等)进行定位，还有通过卫星定位系统进行轨迹识别。应用在固定路段、固定位置的轨迹识别技术有安装地感线圈、架设摄像机等。其次，对于车辆通行速度识别有超速照相、测速仪等。通过卫星或者网络定位的轨迹识别对技术要求较高，并且精度受到一定程度的限制；利用地感线圈或者其他设备测量轨迹与速度成本较高；若单独采用摄像机对车辆轨迹与速度进行分析，则需要处理大量的图像与视频，不能很好地保证效率。因此，目前还没有一种方便实用、价格低廉、安装简单，并且能够高效、可靠地对车辆轨迹与速度进行识别的方法，特别是用于雾区的车辆轨迹与速度识别方法。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种利用激光和红外透雾摄像机对车辆轨迹与速度进行识别的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种对车辆轨迹与速度进行识别的方法，其特征在于：具体步骤如下：
S1：选择测试路段，搭建识别系统：
S1a：所述识别系统包括采集识别单元、时间记录单元、速度测算单元、轨迹识别单元和判断单元；
所述采集识别单元包括红外透雾摄像机、n+1组激光对射装置和触发装置；
所述多组激光对射装置分别与触发装置连接，所述触发装置的触发拍照信号输出端与红外透雾摄像机触发信号输入端连接，触发装置的触发时间记录信号输出端与时间记录单元的触发时间记录信号输入端连接；时间记录单元的时间信号输出端分别与速度测算单元的时间信号输入端以及轨迹识别单元的时间信号输入端连接，轨迹识别单元的图像信号输入端与红外透雾摄像机的图像信号输出端连接，速度测算单元的速度信号输出端和轨迹识别单元的轨迹信号输出端分别与判断单元信号输入端连接；
S1b：在测试路段的公路门架上固定红外透雾摄像机，使其能拍射到整个测试路段，利用红外透雾摄像机的摄像范围定义测试路段的起点和终点，将远离红外透雾摄像机安装位置的摄像范围边界定义为测试路段的起点，将靠近红外透雾摄像机安装位的摄像范围边界定义为测试路段的终点；
n+1组激光对射装置沿测试路段的起点至终点依次设置，记为第一，第二，…第n+1组激光对射装置；
S1c：在测试路段的两侧，且处于同一水平位置安装一组激光对射装置的激光发射端与激光接收端，从靠近测试路段的起点的一组激光对射装置开始，相邻两组激光对射装置间距记依次为S1,S2,S3,…,Sn；
S2：对车辆轨迹与速度的识别过程：
S2a：将所有组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化为L；
S2b：当车辆进进入第一至第n+1组激光对射装置任一组的检测范围，遮挡住某组激光对射装置的激光发射端发出的激光时，该组激光对射装置的激光接收端接收不到激光，其对应的激光接收端电平状态变为H，与此同时，触发装置触发红外透雾摄像机拍照，并同时触发时间记录单元记录当前时刻，车辆依次通过第一至第n+1组激光对射装置的检测范围，红外透雾摄像机拍摄的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻图像依次为I0，I1,I2,I3,…,In，时间记录单元记录的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻依次为T0，T1,T2,T3,…,Tn；
时间记录单元将记录的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T0，T1,T2,T3,…,Tn分别传至速度测算单元和轨迹识别单元，红外透雾摄像机摄的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻的图像I0，I1,I2,I3,…,In传至轨迹识别单元；
当车辆驶离第一至第n+1组激光对射装置任一组的检测范围时，该组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化为L；
S2c：所述速度测算单元根据接收的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T0，T1,T2,T3,…,Tn，结合相邻两组激光对射装置之间的间距S1,S2,S3,…,Sn，即可得到车辆通过任意两组激光对射装置之间间距时的速度，并将该速度传至判断单元；
所述轨迹识别单元根据接收的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T0，T1,T2,T3,…,Tn和车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻的图像I0，I1,I2,I3,…,In得到车辆通过测试路段的轨迹，并将车辆的轨迹传至判断单元；
S2d：所述判断单元预设有任意两组激光对射装置之间车速上限，当其接受到的车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度大于该两组激光对射装置对应的车速上限时，发出警示，否则将车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度传至车辆通行信息单元储存；
判断单元预设有车辆轨迹范围，当其接受到的车辆的轨迹超出其预设的车辆轨迹范围时，发出警示，否则将车辆的轨迹传至车辆通行信息单元储存。
作为优化，所述步骤S2d中，当判断单元接收到的车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度大于该两组激光对射装置对应的车速上限时，将车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度传至摄像视频检验单元，通过摄像视频检验单元调取红外透雾摄像机拍摄的该车辆在测试路段的视频，经过检验分析，确认车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度无误，发出警示；当判断单元接收到的车辆的轨迹超出其预设的车辆轨迹范围时，将车车辆的轨迹传至摄像视频检验单元，通过摄像视频检验单元调取红外透雾摄像机拍摄的该车辆在测试路段的视频，经过检验分析，确认车辆的轨迹无误，发出警示。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：该方法能准确地、高效地识别出车辆轨迹与速度，安装便捷且成本低。数据、图像、视频三者的结合，不仅保障了识别准确性，同时提高了识别效率，稳定性高。整个识别过程不需人工实地监测，保证了作业安全，能很好的为相关工作人员提供车辆轨迹与速度信息。
附图说明
图1 为测试路段红外透雾摄像机和激光对射装置的布设示意图。
图2 为实施例中识别过程原理示意图。
图3 为实施例中通行车辆轨迹示意图。
附图标记说明：10车辆轨迹识别路段、11a激光发射端α、11b激光接收端β、12外透雾摄像机。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
参见图1至图3：一种对车辆轨迹与速度进行识别的方法，具体步骤如下：
S1：选择测试路段，搭建识别系统：
S1a：所述识别系统包括采集识别单元、时间记录单元、速度测算单元、轨迹识别单元和判断单元；
所述采集识别单元包括红外透雾摄像机、n+1组激光对射装置和触发装置；
所述多组激光对射装置分别与触发装置连接，所述触发装置的触发拍照信号输出端与红外透雾摄像机触发信号输入端连接，触发装置的触发时间记录信号输出端与时间记录单元的触发时间记录信号输入端连接；时间记录单元的时间信号输出端分别与速度测算单元的时间信号输入端以及轨迹识别单元的时间信号输入端连接，轨迹识别单元的图像信号输入端与红外透雾摄像机的图像信号输出端连接，速度测算单元的速度信号输出端和轨迹识别单元的轨迹信号输出端分别与判断单元信号输入端连接；
S1b：在测试路段的公路门架上固定红外透雾摄像机，使其能拍射到整个测试路段，利用红外透雾摄像机的摄像范围定义测试路段的起点和终点，将远离红外透雾摄像机安装位置的摄像范围边界定义为测试路段的起点，将靠近红外透雾摄像机安装位的摄像范围边界定义为测试路段的终点；
n+1组激光对射装置沿测试路段的起点至终点依次设置，记为第一，第二，…第n+1组激光对射装置；要求在无任何遮挡物的情况下，每组激光发射装置的发射信号能够被接收装置接收，相邻两组激光对射装置的间距由具体路况决定；
S1c：在测试路段的两侧，且处于同一水平位置安装一组激光对射装置的激光发射端与激光接收端，由激光发射端α发射出激光，激光接收端β接收激光，从靠近测试路段的起点的一组激光对射装置开始，相邻两组激光对射装置间距记依次为S1,S2,S3,…,Sn；
S2：对车辆轨迹与速度的识别过程：开启激光对射装置与红外透雾摄像机，红外透雾摄像机拍摄范围能覆盖所有激光对射装置，并检验设备，确保设备运行正常；
S2a：将所有组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化；
S2b：若该测试路段上存在车辆行驶，则具体识别步骤如下：
①在车辆前进的过程中，当车辆未进入第一组激光对射装置的检测范围与红外透雾摄像机的拍摄范围时，激光接收端的电平状态为0，红外透雾摄像机不触发拍照；
②当车辆继续前行，遮挡住第一组激光对射装置的激光发射端α发出的激光时，此时第一激光对射装置的激光接收端β不能接收激光，激光接收端电平状态变为1，与此同时，触发装置触发红外透雾摄像机采集当前图像，记为I0，触发装置同时还触发时间记录单元记录当前时刻，记录当前时刻T0； 
时间记录单元将记录的时刻T0分别传至速度测算单元和轨迹识别单元，红外透雾摄像机拍摄的当前图像I0传至轨迹识别单元；
当车辆驶离第一组激光对射装置的检测范围时，该组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化为0；
③车辆继续往前行驶，通过后续激光对射装置时，原理同上②，依次将后续采集到的图像标记为I1,I2,I3,…,In，记录时间为T1,T2,T3,…,Tn；
时间记录单元将记录的车辆遮挡第二至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T1,T2,T3,…,Tn分别传至速度测算单元和轨迹识别单元，红外透雾摄像机摄的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻的图像I1,I2,I3,…,In传至轨迹识别单元；
当车辆驶离第二至第n+1组激光对射装置任一组的检测范围时，该组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化为0；
④车辆驶离第n+1组激光对射装置和红外透雾摄像机的拍摄范围。
S2c：所述速度测算单元根据接收的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T0，T1,T2,T3,…,Tn，结合相邻两组激光对射装置之间的间距S1,S2,S3,…,Sn，即可得到车辆通过任意两组激光对射装置之间间距时的速度，并将该速度传至判断单元；
所述轨迹识别单元根据接收的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T0，T1,T2,T3,…,Tn和车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻的图像I0，I1,I2,I3,…,In得到车辆通过测试路段的轨迹，并将车辆的轨迹传至判断单元；
S2d：所述判断单元预设有任意两组激光对射装置之间车速上限，当其接受到的车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度大于该两组激光对射装置对应的车速上限时，将车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度传至摄像视频检验单元，通过摄像视频检验单元调取红外透雾摄像机拍摄的该车辆在测试路段的视频，经过检验分析，确认车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度无误，发出警示；否则将车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度传至车辆通行信息单元储存；
判断单元预设有车辆轨迹范围，当其接受到的车辆的轨迹超出其预设的车辆轨迹范围时，将车车辆的轨迹传至摄像视频检验单元，通过摄像视频检验单元调取红外透雾摄像机拍摄的该车辆在测试路段的视频，经过检验分析，确认车辆的轨迹无误，发出警示，否则将车辆的轨迹传至车辆通行信息单元储存。
实施例：一种对车辆轨迹与速度进行识别的方法，根据上述方法完成步骤S1，其中，设S1 =S2 =S3 = … =Sn = 30m。
S2：对车辆轨迹与速度的识别过程：
S2a：将所有组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化；
S2b：若该测试路段上存在车辆行驶，则具体识别步骤如下：
①在车辆前进的过程中，当车辆未进入第一组激光对射装置的检测范围与红外透雾摄像机的拍摄范围时，激光接收端的电平状态为0，红外透雾摄像机不触发拍照；
②当车辆继续前行，遮挡住第一组激光对射装置的激光发射端发出的激光时，此时激光接收端β不能接收激光，激光接收端电平状态变为1，与此同时，触发装置触发红外透雾摄像机采集当前图像，记为I0，触发装置同时还触发时间记录单元记录当前时刻，记录当前时刻T0。
时间记录单元将记录的时刻T0分别传至速度测算单元和轨迹识别单元，红外透雾摄像机拍摄的当前图像I0传至轨迹识别单元；当车辆驶离第一组激光对射装置的检测范围时，该组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化为0；
③车辆继续往前行驶，通过后续多组激光对射装置时，原理同②，依次将后续采集到的图像标记为I1,I2,I3,…,In，记录时间为T1,T2,T3,…,Tn。
根据S1,S2,S3,…,Sn与T0,T1,T2,T3,…,Tn可计算出车辆通过相邻两组激光对射装置的间距时的速度，从测试路段的起点至终点，依次记为V1，V2，V3，…Vn；
V1=S1/(T1-T0)
V2=S2/(T2-T1)
……
Vn=Sn/(Tn-Tn-1)
④车辆驶离第n+1组激光对射装置和红外透雾摄像机的拍摄范围。
S2c：速度测算单元根据接收的T0,T1,T2,T3,…,Tn，结合相邻两组激光对射装置之间的间距S1,S2,S3,…,Sn，即可得到车辆通过相邻两组激光对射装置之间间距时的速度V1，V2，V3，…Vn，如表1，并将该速度传至判断单元。
具体如表：
表1
序号 0 1 2 3 4 5 6 …… n
T/s 0 3.10 6.00 8.80 11.45 13.95 16.7   Tn
S/m   30 30 30 30 30 30 30 30
V/(m*s-1)   9.68 10.34 10.71 11.32 12.00 10.91   30/(Tn-Tn-1)
轨迹识别单元根据接收的T0，T1,T2,T3,…,Tn，结合相邻两组激光对射装置之间的间距S1,S2,S3,…,Sn以及车图像I0，I1,I2,I3,…,In得到车辆通过测试路段的轨迹，如图2所示；并将车辆的轨迹传至判断单元。
根据图像I0,I1,I2,I3,…,In可以识别出通行车辆在T0,T1,T2,T3,…,Tn时刻处的横坐标，以测试路段的起点处道路横截面为X轴，以道路的轴线为Y轴，以第一组激光对射装置的激光发射端与激光接受端构成的直线与道路轴线的交点为原点，即0，0；以向下和靠近红外透雾摄像机安装位置正，车辆纵坐标可以直接由S1,S2,S3,…,Sn获得，如表2；
表2
S2d：判断单元预设有相邻两组激光对射装置之间车速上限，当其接受到的车辆通过相邻两组激光对射装置之间间距的速度V1，V2，V3，…Vn大于对应的车速上限时，将车辆通过相邻两组激光对射装置之间间距的速度传至摄像视频检验单元，通过摄像视频检验单元调取红外透雾摄像机拍摄的该车辆在测试路段的视频，经过检验分析，确认车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度无误，向预警中心发出警示，即通知相关工作人员，预警中心制定后续的预警策略；否则将车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度传至车辆通行信息单元储存；
判断单元预设有车辆轨迹范围，当其接受到的车辆的轨迹超出其预设的车辆轨迹范围时，将车车辆的轨迹传至摄像视频检验单元，通过摄像视频检验单元调取红外透雾摄像机拍摄的该车辆在测试路段的视频，经过检验分析，确认车辆的轨迹无误，向预警中心发出警示，即通知相关工作人员，预警中心制定后续的预警策略；否则将车辆的轨迹传至车辆通行信息单元储存。车辆通行信息单元还储存有车辆的车牌等其他信息。
通过激光对射技术与红外透雾摄像机结合来进行车辆轨迹识别，激光由于具有方向性强、亮度高、单色性好、极强的能量密度和超高的光功率特点，激光技术便很快地应用到各类测量中，而红外具有直线传播的不扩散特性，能够在大雾天气取得较好的采集效果。其次，首先利用激光对射装置采集到的数据对车辆速度进行分析，若存在异常再结合图像和视频进行分析，大大提高了处理效率，同时保障了识别的可靠性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1. 一种对车辆轨迹与速度进行识别的方法，其特征在于：具体步骤如下：
S1：选择测试路段，搭建识别系统：
S1a：所述识别系统包括采集识别单元、时间记录单元、速度测算单元、轨迹识别单元和判断单元；
所述采集识别单元包括红外透雾摄像机、n+1组激光对射装置和触发装置；
所述多组激光对射装置分别与触发装置连接，所述触发装置的触发拍照信号输出端与红外透雾摄像机触发信号输入端连接，触发装置的触发时间记录信号输出端与时间记录单元的触发时间记录信号输入端连接；时间记录单元的时间信号输出端分别与速度测算单元的时间信号输入端以及轨迹识别单元的时间信号输入端连接，轨迹识别单元的图像信号输入端与红外透雾摄像机的图像信号输出端连接，速度测算单元的速度信号输出端和轨迹识别单元的轨迹信号输出端分别与判断单元信号输入端连接；
S1b：在测试路段的公路门架上固定红外透雾摄像机，使其能拍射到整个测试路段，利用红外透雾摄像机的摄像范围定义测试路段的起点和终点，将远离红外透雾摄像机安装位置的摄像范围边界定义为测试路段的起点，将靠近红外透雾摄像机安装位的摄像范围边界定义为测试路段的终点；
n+1组激光对射装置沿测试路段的起点至终点依次设置，记为第一，第二，…第n+1组激光对射装置；
S1c：在测试路段的两侧，且处于同一水平位置安装一组激光对射装置的激光发射端与激光接收端，从靠近测试路段的起点的一组激光对射装置开始，相邻两组激光对射装置间距记依次为S1,S2,S3,…,Sn；
S2：对车辆轨迹与速度的识别过程：
S2a：将所有组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化为L；
S2b：当车辆进进入第一至第n+1组激光对射装置任一组的检测范围，遮挡住某组激光对射装置的激光发射端发出的激光时，该组激光对射装置的激光接收端接收不到激光，其对应的激光接收端电平状态变为H，与此同时，触发装置触发红外透雾摄像机拍照，并同时触发时间记录单元记录当前时刻，车辆依次通过第一至第n+1组激光对射装置的检测范围，红外透雾摄像机拍摄的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻图像依次为I0，I1,I2,I3,…,In，时间记录单元记录的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻依次为T0，T1,T2,T3,…,Tn；
时间记录单元将记录的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T0，T1,T2,T3,…,Tn分别传至速度测算单元和轨迹识别单元，红外透雾摄像机摄的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻的图像I0，I1,I2,I3,…,In传至轨迹识别单元；
当车辆驶离第一至第n+1组激光对射装置任一组的检测范围时，该组激光对射装置的激光发射端和激光接收端的电平状态初始化为L；
S2c：所述速度测算单元根据接收的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T0，T1,T2,T3,…,Tn，结合相邻两组激光对射装置之间的间距S1,S2,S3,…,Sn，即可得到车辆通过任意两组激光对射装置之间间距时的速度，并将该速度传至判断单元；
所述轨迹识别单元根据接收的车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻T0，T1,T2,T3,…,Tn和车辆遮挡第一至第n+1组激光对射装置的激光发射端发出的激光的时刻的图像I0，I1,I2,I3,…,In得到车辆通过测试路段的轨迹，并将车辆的轨迹传至判断单元；
S2d：所述判断单元预设有任意两组激光对射装置之间车速上限，当其接受到的车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度大于该两组激光对射装置对应的车速上限时，发出警示，否则将车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度传至车辆通行信息单元储存；
判断单元预设有车辆轨迹范围，当其接受到的车辆的轨迹超出其预设的车辆轨迹范围时，发出警示，否则将车辆的轨迹传至车辆通行信息单元储存。
2.如权利要求1所述的对车辆轨迹与速度进行识别的方法，其特征在于：所述步骤S2d中，当判断单元接收到的车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度大于该两组激光对射装置对应的车速上限时，将车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度传至摄像视频检验单元，通过摄像视频检验单元调取红外透雾摄像机拍摄的该车辆在测试路段的视频，经过检验分析，确认车辆通过某两组激光对射装置之间间距的速度无误，发出警示；
当判断单元接收到的车辆的轨迹超出其预设的车辆轨迹范围时，将车车辆的轨迹传至摄像视频检验单元，通过摄像视频检验单元调取红外透雾摄像机拍摄的该车辆在测试路段的视频，经过检验分析，确认车辆的轨迹无误，发出警示。
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