CN104680791B - 一种基于视频检测的行人违章信息与广告联网播放装置 - Google Patents

一种基于视频检测的行人违章信息与广告联网播放装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于视频检测的行人违章信息与广告联网播放装置，包括：1）利用摄像头的切换技术实现两个方向路口的行人闯红灯抓拍；2）利用LED全彩屏实现行人违章抓拍的显示与广告视频的循环播放；3）行人检测设备配合红绿灯信号检测器实现准确的违章行人抓拍；4）通过联网定期控制方式实现广告内容的动态更新；5）利用音频功放设备实现行人闯红灯的实时语音提示；6）利用行人轨迹特征实时将抓拍图像投放到LED全彩屏上。

Description

一种基于视频检测的行人违章信息与广告联网播放装置
技术领域
本发明属于模式识别与智能交通技术领域，涉及一种基于视频目标检测的行人闯红灯抓拍与LED联网广告播放装置。
背景技术
我国每年在交通事故中死亡的人数超过6万，其中80%是由于行人本身违法造成的，行人闯红灯是造成我国交通事故发生的重要原因之一。由于行人自身的“从众心理”和管理部门的“法不责众”，行人闯红灯已经成为“中国式过马路”。行人闯红灯不仅具有重大安全隐患并严重影响交通效率，而且行人违反交通规则损害了我国的交通形象、影响了我国的国民素质。面对众多路口、不间断时间、连续大面积的行人闯红灯现象，仅依靠交警自身维持秩序，远远不能满足要求。
现有的行人违章提醒装置中，通过摄像装置实时将行人过斑马线的视频流传输给交换机和分析仪，再由控制设备控制大屏显示出来。而这种装置中，一方面，显示屏上显示信息单一，行人违章状态告警不够突出；另一方面，目前交通路口大多采用两个摄像头分别拍摄两条斑马线，而两个摄像头分别连接两个控制分析单元，两个控制分析单元需分析两路视频流数据进而控制大屏的显示，这种方式过于复杂和浪费。
现有技术中采用的行人过马路违章抓拍方法不适用于复杂背景下存在较多的遮挡、路口较宽以及行人流量较大的情况。
本装置利用绿灯时间和无人违法的红灯时间播放公益和商业广告,在有行人违章时播放违章抓拍图片并语音告警，既更加突出了行人违章状态又实现营收,具有较好的经济效益。同时两个摄像头仅连接一个控制分析单元，控制分析单元仅需分析一路视频流数据即可控制显示屏是否进行视频切换，成本更低，运算速度更快。本发明中的违章抓拍方法适用于复杂背景，准确率更高。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明的目的是通过视频目标检测实现行人违法闯红灯抓拍，设计一种融合LED联网广告播放和行人违章抓拍相结合的装置。
为了达到上述的发明目的，本发明采取如下技术方案：
装置包括检测器、全彩屏、摄像头A、摄像头B、交换机、控制器、音柱；所述检测器根据路口行人信号灯的电信号判断当前红绿灯状态，并其通过串口线把检测信息传递给所述控制器；所述全彩屏用于行人闯红灯抓拍图像的实时展示,以及播放视频或图片形式的广告,该部件通过网线连接到交换机并进一步连接到控制器上；所述摄像头A和摄像头B分别正对路口两条相互垂直的斑马线A和斑马线B，摄像头A和摄像头B用于行人闯红灯的抓拍,两者通过网线连接到交换机并进一步连接到控制器上;所述音柱在行人闯红灯时给出语音警告,在没有行人闯红灯时配合全彩屏实现广告循环播放,其通过音频线及功放设备连接到控制器上；控制器控制全彩屏进行广告的播放，并控制音柱配合全彩屏播放广告音频；当检测器检测到斑马线A的行人信号灯为绿灯时，控制器控制摄像头A关闭并开启摄像头B，摄像头B将视频流数据实时传递给控制器，控制器基于轨迹特征的行人检测方法判断斑马线B上是否有行人闯红灯的违章行为：如发现违章行为，控制器控制摄像头对闯红灯的行人进行抓拍，并控制全彩屏将播放内容切换为行人闯红灯的实时抓拍图像，同时控制音柱发出语音警告，如没有发现违章行为，则不进行上述切换；当检测器检测到斑马线A的行人信号灯为红灯时，控制器控制摄像头A开启并关闭摄像头B，摄像头A将视频流数据实时传递给控制器，控制器基于轨迹特征的行人检测算法判断斑马线A上是否有行人闯红灯的违章行为：如发现违章行为，控制器控制摄像头对闯红灯的行人进行抓拍，并控制全彩屏将播放内容切换为行人闯红灯的实时抓拍图像，同时控制音柱发出语音警告，如没有发现违章行为，则不进行上述切换。
优选地，所述轨迹特征的行人检测方法，其包含如下步骤：
步骤S1：控制器根据交通路口摄像头所传来的视频流，连续采集n帧,n取值5-8；
步骤S2：利用LBP纹理特征定义头部特征模板；
步骤S3：根据步骤S2所定义的头部特征模板，检测n帧图像的行人头部；记录每个头部的坐标、半径，并放入一个队列数据结构q里；
步骤S4：计算队列数据结构q中所有头部半径的平均值r和不同头部之间相邻距离的平均值d；
步骤S5：分析队列数据结构q中的每个头部：如果它的半径与平均值r相差30%以上或者它与相邻头部的距离与平均值d相差30%以上，则将其从队列数据结构q中作为噪声剔除；其余头部保留在队列数据结构q中；
步骤S6：经过步骤S5计算后,队列q中的头部个数如果不小于m,且起始头部与结尾头部的连线与斑马线角度大于α，则抓拍最后一帧图像。
优选地，所述检测器通过分析红绿灯电压高低判断信号灯状态, 并利用串口线将信号传递给控制器。
优选地，音柱设置为白天自动增加音量,晚间自动调低音量；行人闯红灯抓拍图像的播放优先级高于广告视频，有违章事件发生时将中断现有广告并等待抓拍图像在LED全彩屏上展示5-10秒后，恢复播放广告视频。
优选地，控制器的CPU主频在2.4GHZ以上,并具有存储模块，用于存储历史违章视频流数据，控制器自动到指定服务器联网下载广告视频播放, 并能远程给服务器添加广告视频。
本发明具有如下效果：
（1）本发明通过基于视频的行人闯红灯自动监视和报警，结合语音提示、实时抓拍等措施，在不需要人工介入的前提下实现行人过街的规范管理，减少行人闯红灯现象，降低交通事故发生概率，构建安全和谐的城市交通出行环境。
（2）通过LED联网播放的方式, 构建路口传媒这一新兴的媒体投放形式,发展潜力巨大。
（3）本发明的抓拍方法可以适用于复杂背景下存在较多的遮挡、路口较宽以及行人流量较大的情况,并且其抓拍准确率达到99%以上。
附图说明
图1 是本发明装置的主要结构图。
图2 是摄像头的视频流切换流程图。
图3 是违章状态与广告切换流程图。
图4 是行人违章抓拍方法原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图 1所示， 本发明行人闯红灯抓拍与联网广告播放装置的部件主要有摄像头、检测器、控制器、LED全彩屏、音柱和交换机组成。
如图2和3所示，对本发明方法相关步骤中的具体实现细节进行如下说明：控制器控制全彩屏进行广告的播放，并控制音柱配合全彩屏播放广告音频；当检测器检测到斑马线A的行人信号灯为绿灯时，控制器控制摄像头A关闭并开启摄像头B，摄像头B将视频流数据实时传递给控制器，控制器基于轨迹特征的行人检测方法判断斑马线B上是否有行人闯红灯的违章行为：如发现违章行为，控制器控制摄像头对闯红灯的行人进行抓拍，并控制全彩屏将播放内容切换为行人闯红灯的实时抓拍图像，同时控制音柱发出语音警告，如没有发现违章行为，则不进行上述切换；当检测器检测到斑马线A的行人信号灯为红灯时，控制器控制摄像头A开启并关闭摄像头B，摄像头A将视频流数据实时传递给控制器，控制器基于轨迹特征的行人检测算法判断斑马线A上是否有行人闯红灯的违章行为：如发现违章行为，控制器控制摄像头对闯红灯的行人进行抓拍，并控制全彩屏将播放内容切换为行人闯红灯的实时抓拍图像，同时控制音柱发出语音警告，如没有发现违章行为，则不进行上述切换。
本发明所描述的装置的运行主要包括如下过程：
步骤1：利用红绿灯信号检测器从路口信号机中连接电线检测行人红灯的电压信息，并通过串口线将信号输送给行人闯红灯控制器；
步骤2：摄像头A和摄像头B分别安装在路口4米以上的杆上，其角度以正对两条垂直的斑马线为最好；
步骤3：摄像头A和摄像头B根据路口红绿灯的情况以轮流切换的方式将视频流输入行人闯红灯控制器；
步骤4：行人闯红灯控制器根据红绿灯信号和摄像头中的行人轨迹信息综合判断行人闯红灯事件，当事件发生时抓拍并存储违章图片；
步骤5：行人闯红灯控制器自动连接服务器下载广告视频，并在没有行人违章事件时，轮流播放广告；
步骤6：行人闯红灯的实时抓拍图像输入到LED全彩屏上，展示时间持续5-10秒；如果没有违章时间，LED全彩屏滚动播放广告视频；行人闯红灯抓拍图像优先级高于广告视频，违章事件发生时，中断现有广告视频，并等待抓拍图像展示完毕后再播放视频广告。
步骤S7：本发明中的音柱从行人闯红灯视频控制器得到违章提示信息和广告的语音信号，并与LED全彩屏同步播放；音柱能够根据白天和夜晚的设置自动调整音量大小。
本发明控制器所运行的行人检测算法是一种基于人头运行轨迹的行人检测的方法，其实现过程如下：
步骤S1：对于交通路口摄像机所传来的视频流，连续采集n帧,n一般取值5-8；
步骤S2：利用LBP(Local Binary Pattern)纹理特征定义头部特征模板；
步骤S3：根据S2所定义的头部特征模板，检测S1中n帧图像的行人头部；记录每个头部的坐标、半径，并放入一个队列数据结构q里；
步骤S4：计算q中所有头部半径的平均值r和不同头部之间相邻距离的平均值d；
步骤S5：分析q中的每个头部,如果它的半径与S4中的r相差30%以上或者它与相邻头部的距离与S4中的d相差30%以上则从q中作为噪声剔除；
步骤S6：经过S5计算后,队列q中的头部个数(如图4所示,检测到3个头部)如果不小于m, m一般取3,并且起始头部与结尾头部的连线(如图4所示, AO表示该连线)与斑马线角度(如图4所示AOB所形成的角度)大于α, α一般取0.5, 则抓拍最后一帧图像。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于视频检测的行人违章信息与广告联网播放装置，包括检测器、全彩屏、摄像头A、摄像头B、交换机、控制器、音柱；
所述检测器根据路口行人信号灯的电信号判断当前红绿灯状态，并其通过串口线把检测信息传递给所述控制器；
所述全彩屏用于行人闯红灯抓拍图像的实时展示,以及播放视频或图片形式的广告,所述全彩屏通过网线连接到交换机并进一步连接到控制器上；
所述摄像头A和摄像头B分别正对路口两条相互垂直的斑马线A和斑马线B，摄像头A和摄像头B用于行人闯红灯的抓拍,两者通过网线连接到交换机并进一步连接到控制器上；
所述音柱在行人闯红灯时给出语音警告,在没有行人闯红灯时配合全彩屏实现广告循环播放,其通过音频线及功放设备连接到控制器上；
其特征在于，
控制器控制全彩屏进行广告的播放，并控制音柱配合全彩屏播放广告音频；当检测器检测到斑马线A的行人信号灯为绿灯时，控制器控制摄像头A关闭并开启摄像头B，摄像头B将视频流数据实时传递给控制器，控制器基于轨迹特征的行人检测方法判断斑马线B上是否有行人闯红灯的违章行为：如发现违章行为，控制器控制摄像头对闯红灯的行人进行抓拍，并控制全彩屏将播放内容切换为行人闯红灯的实时抓拍图像，同时控制音柱发出语音警告，如没有发现违章行为，则不进行上述切换；当检测器检测到斑马线A的行人信号灯为红灯时，控制器控制摄像头A开启并关闭摄像头B，摄像头A将视频流数据实时传递给控制器，控制器基于轨迹特征的行人检测算法判断斑马线A上是否有行人闯红灯的违章行为：如发现违章行为，控制器控制摄像头对闯红灯的行人进行抓拍，并控制全彩屏将播放内容切换为行人闯红灯的实时抓拍图像，同时控制音柱发出语音警告，如没有发现违章行为，则不进行上述切换；
所述轨迹特征的行人检测算法，其包含如下步骤：
步骤S1：控制器根据交通路口摄像头所传来的视频流，连续采集n帧,n取值5-8；
步骤S2：利用LBP纹理特征定义头部特征模板；
步骤S3：根据步骤S2所定义的头部特征模板，检测n帧图像的行人头部；记录每个头部的坐标、半径，并放入一个队列数据结构q里；
步骤S4：计算队列数据结构q中所有头部半径的平均值r和不同头部之间相邻距离的平均值d；
步骤S5：分析队列数据结构q中的每个头部：如果它的半径与平均值r相差30％以上或者它与相邻头部的距离与平均值d相差30％以上，则将其从队列数据结构q中作为噪声剔除；其余头部保留在队列数据结构q中；
步骤S6：经过步骤S5计算后,队列q中的头部个数如果不小于m,且起始头部与结尾头部的连线与斑马线角度大于α，则抓拍最后一帧图像。
2.根据权利要求1中所述的基于视频检测的行人违章信息与广告联网播放装置，其特征在于：所述检测器通过分析红绿灯电压高低判断信号灯状态,并利用串口线将信号传递给控制器。
3.根据权利要求1中所述的基于视频检测的行人违章信息与广告联网播放装置，其特征在于：音柱设置为白天自动增加音量,晚间自动调低音量；行人闯红灯抓拍图像的播放优先级高于广告视频，有违章事件发生时将中断现有广告并等待抓拍图像在LED全彩屏上展示5-10秒后，恢复播放广告视频。
4.根据权利要求1中所述的基于视频检测的行人违章信息与广告联网播放装置，其特征在于:控制器的CPU主频在2.4GHZ以上,并具有存储模块，用于存储历史违章视频流数据，控制器自动到指定服务器联网下载广告视频播放,并能远程给服务器添加广告视频。
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