CN104809886B - 基于数据通信的交警车辆检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于数据通信的交警车辆检测平台，设置在执行路检任务的交警车辆上，包括雷达测速设备、手机检测设备、指令播放设备和嵌入式处理设备，所述雷达测速设备用于对每一个路过车辆进行测速，所述手机检测设备用于检测路过车辆中驾驶员是否使用手机，所述嵌入式处理设备与所述雷达测速设备、所述手机检测设备和所述指令播放设备分别连接，基于所述雷达测速设备和所述手机检测设备的输出确定所述指令播放设备所播放的指令。通过本发明，能够替代交警的肉眼检测方式，自动检测出使用手机的车辆，提高了检测精度和检测效率。

Description

基于数据通信的交警车辆检测平台

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于数据通信的交警车辆检测平台。

背景技术

超速行车在交通违规中占有极大比例，此一现象可从高速公路过去四年间违规告发项目中，超速案件比例均在三分之二左右看出端倪，而超速行车一直被认为是肇事之重要因素之一，如果在超速时驾驶员仍旧观看手机，造成交通事故的可能性更大，因此从交通执法观点而言，取缔超速是比较具体的维护交通安全之手段，同时，对超速时观看手机的行为更要重点监控和禁止。

现有技术中，存在雷达测速的检测方案，例如，以雷达测速枪当工具，对预设区域内每一个路过车辆的车速和距离进行同步检测。但在现有技术中缺少在超速时驾驶员仍旧观看手机的情况的检测，而在超速时驾驶员仍旧观看手机的情况危害性更大。

因此，需要一种新的交警车辆检测平台，不仅仅能够及时、准确地检测到每一辆路过车辆的速度和距离，以在超速时进行警报，而且能够及时、准确地检测到其驾驶员在超速状态下扔使用手机的路过车辆，以便于交警执法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于数据通信的交警车辆检测平台，通过雷达测速方式检测预设范围内各个路过车辆的速度和距离，并在检测到路过车辆超速时，通过图像采集和识别技术对路过车辆图像中的手机形状进行检测，以判断驾驶员是否使用手机，是否存在危险驾驶的情况，从而便于采取警报和惩罚措施，威慑习惯于不规范驾驶习惯的驾驶员，维护正常的交通秩序。

根据本发明的一方面，提供了一种基于数据通信的交警车辆检测平台，设置在执行路检任务的交警车辆上，包括雷达测速设备、手机检测设备、指令播放设备和嵌入式处理设备，所述雷达测速设备用于对每一个路过车辆进行测速，所述手机检测设备用于检测路过车辆中驾驶员是否使用手机，所述嵌入式处理设备与所述雷达测速设备、所述手机检测设备和所述指令播放设备分别连接，基于所述雷达测速设备和所述手机检测设备的输出确定所述指令播放设备所播放的指令。

更具体地，在所述基于数据通信的交警车辆检测平台中，还包括：USB接口，用于容纳外部U盘，接收外部U盘存储的车速阈值、基准手机图案集合、汽车上限灰度阈值和汽车下限灰度阈值，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值用于将图像中的汽车与背景分离，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值的取值都在0-255之间，所述汽车上限灰度阈值大于所述汽车下限灰度阈值，所述基准手机图案集合为各种类型基准手机图案的集合，每一种类型基准手机图案为对对应类型基准手机进行拍摄所获得的图像；存储设备，与所述USB接口连接，用于接收并存储所述车速阈值、所述基准手机图案集合、所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值；供电设备，包括太阳能供电器件、汽车蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述汽车蓄电池分别连接，根据汽车蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；所述雷达测速设备包括雷达天线、信号发射机和微控制器，所述信号发射机用于发射预设频率的侦知信号，所述雷达天线用于接收经路过车辆反射的侦知信号，所述微控制器根据所述信号发射机发射的侦知信号的频率和经路过车辆反射的侦知信号的频率计算路过车辆相对于所述雷达测速设备的当前速度，所述微控制器还根据所述信号发射机发射的侦知信号的频率和经路过车辆反射的侦知信号的频率计算路过车辆距离所述雷达测速设备的水平距离；所述手机检测设备包括CMOS视觉传感器、汽车识别器件、车牌号码识别器件和手机识别器件；所述CMOS视觉传感器用于对路过车辆进行拍摄，以获得分辨率为3840×2160的路过车辆图像；所述汽车识别器件与所述CMOS视觉传感器和所述存储设备分别连接，包括自适应递归滤波子器件、灰度化处理子器件和汽车图像检测子器件；所述自适应递归滤波子器件与所述CMOS视觉传感器连接，用于对所述路过车辆图像执行自适应递归滤波，以获得滤波图像；所述灰度化处理子器件与所述自适应递归滤波子器件连接，用于对所述滤波图像执行灰度化处理，以获得灰度化图像；所述汽车图像检测子器件与所述灰度化处理子器件和所述存储设备分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成汽车图案；所述车牌号码识别器件与所述所述汽车识别器件连接，基于OCR识别算法检测所述汽车图案中的车牌号码并作为目标车牌号码输出；所述手机识别器件与所述汽车识别器件和所述存储设备分别连接，在所述汽车图案中识别与所述基准手机图案集合中某一种类型基准手机图案匹配的对象，在识别到与所述基准手机图案集合中某一种类型基准手机图案匹配的对象时，发出手机识别信号，并将识别到的对象的图像从所述汽车图案中分离出来以作为目标手机图像输出，将识别到的对象所匹配的基准手机图案的类型作为目标手机类型输出；所述嵌入式处理设备与所述存储设备、所述雷达测速设备、所述手机检测设备和所述指令播放设备分别连接，当存在一辆路过车辆的当前速度大于等于所述车速阈值时，发出汽车超速信号，并基于路过车辆对应的水平距离控制所述手机检测设备中的CMOS视觉传感器、汽车识别器件、车牌号码识别器件和手机识别器件对所述路过车辆执行操作；所述指令播放设备包括液晶显示屏和双声道扬声器，所述液晶显示屏与所述嵌入式处理设备连接，以在接收到所述汽车超速信号时，显示所述当前速度、所述目标车牌号码，还在接收到所述手机识别信号时，显示所述目标手机图像和所述目标手机类型，所述双声道扬声器与所述嵌入式处理设备连接，以在接收到所述汽车超速信号时，播放与所述汽车超速信号对应的语音警示文件；其中，所述手机检测设备还包括可控底座，用于在所述嵌入式处理设备的控制下，基于路过车辆对应的水平距离确定所述手机检测设备的CMOS视觉传感器的拍摄方向，以确保所述CMOS视觉传感器能够拍摄到路过车辆；当路过车辆向所述雷达测速设备靠近时，经路过车辆反射的侦知信号的频率不断增大，当路过车辆向所述雷达测速设备远离时，经路过车辆反射的侦知信号的频率不断减小，所述雷达测速设备对每一个路过车辆的操作都是独立进行。

更具体地，在所述基于数据通信的交警车辆检测平台中：所述双声道扬声器在接收到所述汽车超速信号时，播放的语音警示文件的内容中还包括所述当前速度和所述目标车牌号码。

更具体地，在所述基于数据通信的交警车辆检测平台中：所述手机识别器件在未识别到与所述基准手机图案集合中某一种类型基准手机图案匹配的对象时，发出无手机信号。

更具体地，在所述基于数据通信的交警车辆检测平台中：所述嵌入式处理设备当存在多辆路过车辆的当前速度大于等于所述车速阈值时，发出汽车超速信号，并根据多辆路过车辆的当前速度的数值大小顺序控制所述手机检测设备对多辆路过车辆分别进行操作，其中，所述手机检测设备对每一辆路过车辆进行的操作基于每一辆路过车辆对应的水平距离。

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基于数据通信的交警车辆检测平台的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的基于数据通信的交警车辆检测平台的雷达测速设备的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于数据通信的交警车辆检测平台的实施方案进行详细说明。

近年来，手机、车载电话越来越普及，由于在开车的某些时段比较空闲，驾驶员获取的信息量较少，关注点比较单调，为了克服这种无聊状态，在开车时使用能够上网和通话的手机的情况，越来越普遍，一些摩托车和汽车驾驶员一手驾车一手打电话的现象随处可见。

但是，数据统计显示，这种不良驾车习惯已经成为导致重大交通事故发生的隐形杀手，开车打电话导致事故的风险比通常情况下高出4倍，尤其在超速情况下；同时，拨打或者接听手机，还会影响到其他车辆的通行效率，进而加剧路面车辆拥堵，不利于道路的畅通有序。

为了禁止驾驶员开车用电话的行为，一些国家和地区已经通过修改道路交通安全法律对开车用电话的情况进行违法行为的认定，并制定了一些惩罚措施，希望通过罚款和不良记录的方式进行告诫。然而，现有技术中缺乏有效的检测手段，驾驶员在汽车上使用电话的行为目前只能通过肉眼检测，如果在超速状态下，甚至肉眼检测都难于实现。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于数据通信的交警车辆检测平台，在雷达测速的基础上，通过图像处理技术识别存在驾驶员使用电话的车辆，并及时进行警示，便于交通管理部门的实时取证。

图1为根据本发明实施方案示出的基于数据通信的交警车辆检测平台的结构方框图，所述平台设置在执行路检任务的交警车辆上，包括雷达测速设备1、手机检测设备2、指令播放设备3和嵌入式处理设备4，所述雷达测速设备1用于对每一个路过车辆进行测速，所述手机检测设备2用于检测路过车辆中驾驶员是否使用手机，所述嵌入式处理设备4与所述雷达测速设备1、所述手机检测设备2和所述指令播放设备3分别连接，基于所述雷达测速设备1和所述手机检测设备2的输出确定所述指令播放设备3所播放的指令。

接着，继续对本发明的基于数据通信的交警车辆检测平台的具体结构进行进一步的说明。

所述平台还包括：USB接口，用于容纳外部U盘，接收外部U盘存储的车速阈值、基准手机图案集合、汽车上限灰度阈值和汽车下限灰度阈值，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值用于将图像中的汽车与背景分离，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值的取值都在0-255之间，所述汽车上限灰度阈值大于所述汽车下限灰度阈值，所述基准手机图案集合为各种类型基准手机图案的集合，每一种类型基准手机图案为对对应类型基准手机进行拍摄所获得的图像。

所述平台还包括：存储设备，与所述USB接口连接，用于接收并存储所述车速阈值、所述基准手机图案集合、所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值。

所述平台还包括：供电设备，包括太阳能供电器件、汽车蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述汽车蓄电池分别连接，根据汽车蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压。

如图2所示，所述雷达测速设备1包括雷达天线12、信号发射机13和微控制器11，所述信号发射机13用于发射预设频率的侦知信号，所述雷达天线12用于接收经路过车辆反射的侦知信号，所述微控制器11根据所述信号发射机13发射的侦知信号的频率和经路过车辆反射的侦知信号的频率计算路过车辆相对于所述雷达测速设备1的当前速度，所述微控制器11还根据所述信号发射机13发射的侦知信号的频率和经路过车辆反射的侦知信号的频率计算路过车辆距离所述雷达测速设备1的水平距离。

所述手机检测设备2包括CMOS视觉传感器、汽车识别器件、车牌号码识别器件和手机识别器件；所述CMOS视觉传感器用于对路过车辆进行拍摄，以获得分辨率为3840×2160的路过车辆图像；所述汽车识别器件与所述CMOS视觉传感器和所述存储设备分别连接，包括自适应递归滤波子器件、灰度化处理子器件和汽车图像检测子器件。

所述自适应递归滤波子器件与所述CMOS视觉传感器连接，用于对所述路过车辆图像执行自适应递归滤波，以获得滤波图像；所述灰度化处理子器件与所述自适应递归滤波子器件连接，用于对所述滤波图像执行灰度化处理，以获得灰度化图像；所述汽车图像检测子器件与所述灰度化处理子器件和所述存储设备分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成汽车图案。

所述车牌号码识别器件与所述所述汽车识别器件连接，基于OCR识别算法检测所述汽车图案中的车牌号码并作为目标车牌号码输出；所述手机识别器件与所述汽车识别器件和所述存储设备分别连接，在所述汽车图案中识别与所述基准手机图案集合中某一种类型基准手机图案匹配的对象，在识别到与所述基准手机图案集合中某一种类型基准手机图案匹配的对象时，发出手机识别信号，并将识别到的对象的图像从所述汽车图案中分离出来以作为目标手机图像输出，将识别到的对象所匹配的基准手机图案的类型作为目标手机类型输出。

所述嵌入式处理设备4与所述存储设备、所述雷达测速设备1、所述手机检测设备2和所述指令播放设备3分别连接，当存在一辆路过车辆的当前速度大于等于所述车速阈值时，发出汽车超速信号，并基于路过车辆对应的水平距离控制所述手机检测设备2中的CMOS视觉传感器、汽车识别器件、车牌号码识别器件和手机识别器件对所述路过车辆执行操作。

所述指令播放设备3包括液晶显示屏和双声道扬声器，所述液晶显示屏与所述嵌入式处理设备4连接，以在接收到所述汽车超速信号时，显示所述当前速度、所述目标车牌号码，还在接收到所述手机识别信号时，显示所述目标手机图像和所述目标手机类型，所述双声道扬声器与所述嵌入式处理设备4连接，以在接收到所述汽车超速信号时，播放与所述汽车超速信号对应的语音警示文件。

其中，所述手机检测设备2还包括可控底座，用于在所述嵌入式处理设备4的控制下，基于路过车辆对应的水平距离确定所述手机检测设备2的CMOS视觉传感器的拍摄方向，以确保所述CMOS视觉传感器能够拍摄到路过车辆；以及，当路过车辆向所述雷达测速设备1靠近时，经路过车辆反射的侦知信号的频率不断增大，当路过车辆向所述雷达测速设备1远离时，经路过车辆反射的侦知信号的频率不断减小，所述雷达测速设备1对每一个路过车辆的操作都是独立进行。

可选地，在所述交警车辆检测平台中：所述双声道扬声器在接收到所述汽车超速信号时，播放的语音警示文件的内容中还包括所述当前速度和所述目标车牌号码；所述手机识别器件在未识别到与所述基准手机图案集合中某一种类型基准手机图案匹配的对象时，发出无手机信号；所述嵌入式处理设备4当存在多辆路过车辆的当前速度大于等于所述车速阈值时，发出汽车超速信号，并根据多辆路过车辆的当前速度的数值大小顺序控制所述手机检测设备2对多辆路过车辆分别进行操作；以及所述手机检测设备2对每一辆路过车辆进行的操作基于每一辆路过车辆对应的水平距离。

另外，CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。

对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。

CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(PassivePixelSensorCMOS)与主动式像素传感器(ActivePixelSensorCMOS)。

被动式像素传感器(PassivePixelSensor，简称PPS)，又叫无源式像素传感器，他由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，他可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线(Columnbus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Chargeintegratingamplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。

主动式像素传感器(ActivePixelSensor，简称APS)，又叫有源式像素传感器。几乎在CMOSPPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOSAPS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOSAPS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOSAPS的功耗比CCD图像传感器的还小。

采用本发明的基于数据通信的交警车辆检测平台，针对现有技术缺少对超速打电话这一危险驾驶行为的检测机制的问题，采用雷达测速技术检测超速，采用高分辨率的CMOS采集技术和高精度的图像检测技术完成对超速车辆的驾驶员手机、车牌号码的识别，并立即进行警告，从而能够威慑超速打电话这一危险驾驶行为，提高了道路行驶安全性。

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 (1)

1.一种基于数据通信的交警车辆检测平台，设置在执行路检任务的交警车辆上，所述平台包括雷达测速设备、手机检测设备、指令播放设备和嵌入式处理设备，所述雷达测速设备用于对每一个路过车辆进行测速，所述手机检测设备用于检测路过车辆中驾驶员是否使用手机，所述嵌入式处理设备与所述雷达测速设备、所述手机检测设备和所述指令播放设备分别连接，基于所述雷达测速设备和所述手机检测设备的输出确定所述指令播放设备所播放的指令；

所述平台还包括：

USB接口，用于容纳外部U盘，接收外部U盘存储的车速阈值、基准手机图案集合、汽车上限灰度阈值和汽车下限灰度阈值，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值用于将图像中的汽车与背景分离，所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值的取值都在0-255之间，所述汽车上限灰度阈值大于所述汽车下限灰度阈值，所述基准手机图案集合为各种类型基准手机图案的集合，每一种类型基准手机图案为对对应类型基准手机进行拍摄所获得的图像；

存储设备，与所述USB接口连接，用于接收并存储所述车速阈值、所述基准手机图案集合、所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值；

供电设备，包括太阳能供电器件、汽车蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述汽车蓄电池分别连接，根据汽车蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；

所述雷达测速设备包括雷达天线、信号发射机和微控制器，所述信号发射机用于发射预设频率的侦知信号，所述雷达天线用于接收经路过车辆反射的侦知信号，所述微控制器根据所述信号发射机发射的侦知信号的频率和经路过车辆反射的侦知信号的频率计算路过车辆相对于所述雷达测速设备的当前速度，所述微控制器还根据所述信号发射机发射的侦知信号的频率和经路过车辆反射的侦知信号的频率计算路过车辆距离所述雷达测速设备的水平距离；

所述手机检测设备包括CMOS视觉传感器、汽车识别器件、车牌号码识别器件和手机识别器件；所述CMOS视觉传感器用于对路过车辆进行拍摄，以获得分辨率为3840×2160的路过车辆图像；所述汽车识别器件与所述CMOS视觉传感器和所述存储设备分别连接，包括自适应递归滤波子器件、灰度化处理子器件和汽车图像检测子器件；所述自适应递归滤波子器件与所述CMOS视觉传感器连接，用于对所述路过车辆图像执行自适应递归滤波，以获得滤波图像；所述灰度化处理子器件与所述自适应递归滤波子器件连接，用于对所述滤波图像执行灰度化处理，以获得灰度化图像；所述汽车图像检测子器件与所述灰度化处理子器件和所述存储设备分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述汽车上限灰度阈值和所述汽车下限灰度阈值之间的像素识别并组成汽车图案；所述车牌号码识别器件与所述汽车识别器件连接，基于OCR识别算法检测所述汽车图案中的车牌号码并作为目标车牌号码输出；所述手机识别器件与所述汽车识别器件和所述存储设备分别连接，在所述汽车图案中识别与所述基准手机图案集合中某一种类型基准手机图案匹配的对象，在识别到与所述基准手机图案集合中某一种类型基准手机图案匹配的对象时，发出手机识别信号，并将识别到的对象的图像从所述汽车图案中分离出来以作为目标手机图像输出，将识别到的对象所匹配的基准手机图案的类型作为目标手机类型输出；

所述嵌入式处理设备与所述存储设备、所述雷达测速设备、所述手机检测设备和所述指令播放设备分别连接，当存在一辆路过车辆的当前速度大于等于所述车速阈值时，发出汽车超速信号，并基于路过车辆对应的水平距离控制所述手机检测设备中的CMOS视觉传感器、汽车识别器件、车牌号码识别器件和手机识别器件对所述路过车辆执行操作；

所述指令播放设备包括液晶显示屏和双声道扬声器，所述液晶显示屏与所述嵌入式处理设备连接，以在接收到所述汽车超速信号时，显示所述当前速度、所述目标车牌号码，还在接收到所述手机识别信号时，显示所述目标手机图像和所述目标手机类型，所述双声道扬声器与所述嵌入式处理设备连接，以在接收到所述汽车超速信号时，播放与所述汽车超速信号对应的语音警示文件；

其中，所述手机检测设备还包括可控底座，用于在所述嵌入式处理设备的控制下，基于路过车辆对应的水平距离确定所述手机检测设备的CMOS视觉传感器的拍摄方向，以确保所述CMOS视觉传感器能够拍摄到路过车辆；

其中，当路过车辆向所述雷达测速设备靠近时，经路过车辆反射的侦知信号的频率不断增大，当路过车辆向所述雷达测速设备远离时，经路过车辆反射的侦知信号的频率不断减小，所述雷达测速设备对每一个路过车辆的操作都是独立进行。