CN104574996A - 一种道路交通车辆扫描式智能检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能交通检测技术领域，设计一种道路交通车辆扫描式智能检测方法及装置，首先通过安装在道路上的红外激光扫描栅，实现行驶车辆形状的动态数据扫描采集，然后再应用图像轮廓线提取技术获取通过车辆的轮廓线，实现车辆形状检测、车辆流量统计和检测数据传输等功能；涉及的装置主体结构包括红外激光扫描栅、智能检测终端、红外激光器阵列、红外接收器阵列和钢架结构；涉及的技术原理包括红外激光扫描栅技术、智能检测终端研制技术和图像轮廓线提取技术；该方法设计新颖，操作简便，检测精确，实时性高，所用设备结构简单，成低廉，寿命长，安全可靠。

Description

一种道路交通车辆扫描式智能检测方法及装置

技术领域：

本发明属于智能交通检测技术领域，设计一种基于“动态扫描原理”的车辆检测方法，特别是一种道路交通车辆扫描式智能检测方法及装置，能够实现道路交通中车流量和车形状的智能检测。

背景技术：

随着我国社会、经济的高速发展和城市化、自动化进程的加快，我国机动车辆拥有量及道路交通量急剧增加，城市道路交通拥挤程度加剧、交通事故增多，同时也造成了巨大的经济损失，这是目前世界各国城市发展共同面临的主要问题之一，不论是发达国家还是发展中国家，都正承受着不断恶化的交通问题的困扰。而城市交通问题也已成为困扰我国城市发展、制约经济建设的重要因素，特别是道路交通路网中重要的位置——城市道路交叉口，其通行能力直接制约着城市道路的通畅能力；因此，如果能从理论研究和实际检测两方面入手，探索出一种行之有效的交通流量智能检测方法，实现当预测到将要有拥堵状况出现时，交管部门能够通过控制系统在拥堵发生之前及时采取相关疏流措施，以保证城市中各交通主干道的畅行无阻，具有非常重要的现实意义和应用前景。

目前，城市智能交通已逐步得到社会各界的广泛关注，如何通过智能交通系统建设来缓解日益严重的交通问题已成为交通领域的研究热点。车流量检测系统是智能交通(ITS)的基础部分，其在城市道路建设、国道高速公路建设、隧道桥梁建设以及交通流的基础理论研究中也占有重要的地位，当前车流量检测主要是通过各种传感设备来获取相关交通参数，以达到对公路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监控、报警等目的；近年来，逐渐发展了以空气管道检测技术、磁感应检测技术、波频(超声波/微波)检测技术和视频检测技术等为代表的多种交通检测技术。其中，空气管道检测是接触式的检测方法，该方法只能获取单一的车辆信息，且方法繁琐，寿命短，已经被磁感应检测等技术所取代；磁感应检测技术能够不受恶劣天气气候、日照光线强弱的影响，保持稳定性能，实践中已经广泛应用在交通数据统计、交通控制和诱导等方面，但由于线圈固定埋设在地面，当车辆违章非正常骑线行驶时，相邻车道的两个线圈均感应到金属车体并产生误判，而且埋设感应线圈后，路面可维修性降低；基于波频检测的方法中，由于电磁波在传播过程中会随着传播距离而衰减，回波信号非常微弱，几乎被噪声淹没，而且实际应用中还存在误判、遮挡、安装复杂、不便于维护、车流信息量不足等问题；基于视频图像的车流量检测技术有着广阔的应用前景，对城市道路建设、国道高速公路建设、隧道桥梁建设、交通流的基础理论与控制等都有着积极的支持作用，但是，在绝大部分实际应用中都有较大的漏检、误检问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，设计一种道路交通车辆扫描式智能检测方法及装置，首先通过安装在道路上的红外激光扫描栅，实现行驶车辆形状的动态数据扫描采集，然后再应用图像轮廓线提取技术获取通过车辆的轮廓线，通过对车辆轮廓的识别与计数，实现车辆形状检测、车辆流量统计和检测数据传输等功能。

为了实现上述目的，本发明中设计的道路交通车辆扫描式智能检测方法的具体工艺步骤包括：

(1)在道路中央通过钢架结构相向对应设立红外激光器阵列与红外接收器阵列以构成红外激光扫描栅，在车辆通过红外激光扫描栅时实现对车辆的扫描，智能检测终端通过对红外接收器周期性读取数据以获得通过的车辆的扫描信息；

(2)没有车辆经过红外激光扫描栅时，红外接收器阵列没有被挡光，能够有效接收红外激光器阵列的有效信号而形成连续的扫描线；有车辆经过红外激光扫描栅时，红外接收器阵列被车辆挡光，能部分接收红外激光器阵列的有效信号而形成断续的扫描线；

(3)在车辆完整通过红外激光扫描栅的过程中，红外接收器阵列被车辆连续挡光，从而形成与车辆轮廓相对应的间断扫描线，智能检测终端周期性读取红外接收器阵列的间断扫描线数据以形成车辆的平面轮廓图；

(4)在智能检测终端中，先对红外激光扫描栅进行实时数据采集，获取道路上车辆行驶的平面扫描图，然后应用主动轮廓线模型对车辆行驶的平面扫描图进行图像边缘检测和车辆轮廓线提取，并通过对车辆轮廓线检测计数，实现道路交通车流量和车形状的智能检测。

本发明中道路交通车辆扫描式智能检测方法所涉及的道路交通车辆扫描式智能检测装置主体结构包括红外激光扫描栅、智能检测终端、红外激光器阵列、红外接收器阵列和钢架结构，立体式框架结构的钢架结构垂直固定在道路中央，钢架结构的顶端内侧固定安装有红外激光器阵列用于发射光信号，钢架结构的底端固定安装有红外接收器阵列用于接收光信号，红外激光器阵列与红外接收器阵列相向安装，两者之间的垂直间距小于等于10m，红外激光器阵列和红外接收器阵列相互对应构成红外激光扫描栅用于数据的采集；钢架结构的顶端外侧固定安装有智能检测终端用于读取红外接收器阵列的扫描数据以形成平面轮廓图；当有车辆通过红外激光扫描栅时，红外激光扫描栅与车辆之间发生相对运动，从而对车辆头部至车辆尾部进行移动扫描形成扫描数据，智能检测终端通过周期性读取红外接收器阵列的间断扫描数据而形成车辆的平面轮廓数据图，并在智能检测终端上进行处理与计算。

本发明与现有技术相比具有以下特点：①不仅能够实现现有技术的车流量检测功能，而且还能够实现“车辆形状”检测与分类功能；②当本设备接入智能交通网络时，能够实时向网络中心上传检测数据，为交通流量的自动调控提供基础数据；③该设备不仅结构简单、检测精确、实时性高，而且成本低廉、寿命长。

附图说明：

图1为本发明涉及的扫描式智能检测装置安装在主干道上的俯视平面示意图。

图2为本发明涉及的红外扫描栅的结构原理示意图。

图3为本发明涉及的红外扫描栅扫描到有车辆通过的示意图。

图4为本发明涉及的扫描式智能检测装置安装在十字路口的俯视平面图。

图5为本发明涉及的扫描式智能检测装置对车辆扫描的数据图像，其中1的位置为无车辆遮挡区域，0的位置为车辆遮挡区域。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明作出进一步详细说明。

实施例：

本实施例中设计的道路交通车辆扫描式智能检测方法为：

(1)在道路中央通过钢架结构相向对应设立红外激光器阵列3与红外接收器阵列4以构成红外激光扫描栅1，智能检测终端2通过对红外接收器4周期性读取数据以获得通过的车辆信息；

(2)当没有车辆经过红外激光扫描栅1时，即红外接收器阵列4没有被挡光，其能够有效接收红外激光器阵列3的有效信号而形成连续的扫描线；当有车辆经过红外激光扫描栅1时，即红外接收器阵列4被车辆挡光，其只能部分接收红外激光器阵列3的有效信号而形成断续的扫描线；

(3)在车辆完整通过红外激光扫描栅1的过程中，红外接收器阵列4被车辆连续挡光(具体如图3所示)，从而形成与车辆轮廓相对应的间断扫描线，智能检测终端2周期性读取红外接收器阵列4的间断扫描线数据以形成车辆的平面轮廓图(具体如图5所示)；

(4)在智能检测终端2中，首先对红外激光扫描栅进行实时数据采集，以获取道路上车辆行驶的平面扫描图，然后应用主动轮廓线模型(Snake模型)对车辆行驶的平面扫描图进行图像边缘检测和车辆轮廓线提取，并通过对车辆轮廓线检测计数，实现道路交通车流量和车形状的智能检测。

本实施例中涉及的道路交通扫描式智能检测装置主体结构包括红外激光扫描栅1、智能检测终端2、红外激光器阵列3、红外接收器阵列4和钢架结构5，立体式框架结构的钢架结构5垂直固定在道路中央，钢架结构5的顶端内侧固定安装有红外激光器阵列3用于发射光信号，钢架结构5的底端固定安装有红外接收器阵列4用于接收光信号，红外激光器阵列3与红外接收器阵列4相向安装，两者之间的垂直间距小于等于10m，红外激光器阵列3和红外接收器阵列4相互对应构成红外激光扫描栅1(也叫“红外激光幕帘”具体如图2所示)用于数据的采集；钢架结构5的顶端外侧固定安装有智能检测终端2用于读取红外接收器阵列4的扫描数据以形成平面轮廓图；当有车辆通过红外激光扫描栅1时，红外激光扫描栅1与车辆之间发生相对运动，从而对车辆头部至车辆尾部进行移动扫描形成扫描数据，智能检测终端2通过周期性读取红外接收器阵列4的间断扫描数据而形成车辆的平面轮廓数据图，并在智能检测终端2上进行处理与计算。

本实施例中涉及的技术原理包括红外激光扫描栅技术、智能检测终端研制技术和图像轮廓线提取技术；①所述红外激光扫描栅技术是指安装在交通道路上的由红外激光器阵列3和红外接收器阵列4组成的红外激光扫描栅1即一幅“红外激光幕帘”(如图2所示)，当车辆穿过红外激光扫描栅1时，红外激光扫描栅1与车辆发生相对运动(如图3所示)，实现对车辆的动态扫描以获取车辆行驶的平面轮廓图；②所述智能终端研制技术是指包括32位嵌入式处理器、实时操作系统和图像轮廓线提取技术组成的智能检测终端2，由其采集红外激光扫描栅1的数据以获得车辆行驶的平面轮廓图，再应用图像轮廓线提取技术，对平面轮廓图中的车辆轮廓线进行提取、分类和统计，实现车辆形状检测、车辆流量统计和检测数据传输等功能；③所述图像轮廓线提取技术是指采用主动轮廓模型即Snakes模型，该模型以构成一定形状的控制点或边缘为模板，并通过模板自身的弹性形变完成对图像的轮廓线的提取，再通过对模板的分析而实现图像的分割、理解和识别。

Claims (2)

1.一种道路交通车辆扫描式智能检测方法，其特征在于检测过程在道路交通车辆扫描式智能检测装置中完成，具体包括以下工艺步骤：

(1)在道路中央通过钢架结构相向对应设立红外激光器阵列与红外接收器阵列以构成红外激光扫描栅，在车辆通过红外激光扫描栅时实现对车辆的扫描，智能检测终端通过对红外接收器周期性读取数据以获得通过的车辆的扫描信息；

(2)没有车辆经过红外激光扫描栅时，红外接收器阵列没有被挡光，能够有效接收红外激光器阵列的有效信号而形成连续的扫描线；有车辆经过红外激光扫描栅时，红外接收器阵列被车辆挡光，能部分接收红外激光器阵列的有效信号而形成断续的扫描线；

(3)在车辆完整通过红外激光扫描栅的过程中，红外接收器阵列被车辆连续挡光，从而形成与车辆轮廓相对应的间断扫描线，智能检测终端周期性读取红外接收器阵列的间断扫描线数据以形成车辆的平面轮廓图；

(4)在智能检测终端中，先对红外激光扫描栅进行实时数据采集，获取道路上车辆行驶的平面扫描图，然后应用主动轮廓线模型对车辆行驶的平面扫描图进行图像边缘检测和车辆轮廓线提取，并通过对车辆轮廓线检测计数，实现道路交通车流量和车形状的智能检测。

2.根据权利要求1所述的道路交通车辆扫描式智能检测方法，其特征在于所涉及的道路交通车辆扫描式智能检测装置的主体结构包括红外激光扫描栅、智能检测终端、红外激光器阵列、红外接收器阵列和钢架结构，立体式框架结构的钢架结构垂直固定在道路中央，钢架结构的顶端内侧固定安装有红外激光器阵列用于发射光信号，钢架结构的底端固定安装有红外接收器阵列用于接收光信号，红外激光器阵列与红外接收器阵列相向安装，两者之间的垂直间距小于等于10m，红外激光器阵列和红外接收器阵列相互对应构成红外激光扫描栅用于数据的采集；钢架结构的顶端外侧固定安装有智能检测终端用于读取红外接收器阵列的扫描数据以形成平面轮廓图；当有车辆通过红外激光扫描栅时，红外激光扫描栅与车辆之间发生相对运动，从而对车辆头部至车辆尾部进行移动扫描形成扫描数据，智能检测终端通过周期性读取红外接收器阵列的间断扫描数据而形成车辆的平面轮廓数据图，并在智能检测终端上进行处理与计算。2 -->