CN105046947A - 一种智能交通信息处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监控管理系统，属于交通监控设备领域，具体涉及一种智能交通监控管理系统。包括：信息采集装置，信息收集装置，信息处理装置，信息反馈装置。因此，本发明有以下优点：实时判断各个路口的交通状况，同时，将各个路口的交通信息进行汇总，从而实现了大范围的交通综合管理，并且，还根据交通状况智能编排控制各路口交通停放行时间，提出最优行驶线路、最快捷出行方案推荐。

Description

一种智能交通信息处理方法及系统

技术领域

本发明涉及一种交通信息处理方法及系统，属于交通监控设备领域，具体涉及一种智能交通交通信息处理方法及系统。

背景技术

现有的交通摄像机，具有违章拍摄和道路情况监控功能，传输回馈到交通中心的只有路面情况视频，对城市快速道、主干道、次干道、支路道路都是只有基本监控功能，因此存在以下缺点：

(1)缺乏道路通行情况相关信息，目前的道路视频监控(摄像机)系统，对各个时段各个路口路段的车流量、停放行、是否顺畅等情况不能作出判断。

(2)缺乏统一联网的综合管理系统，各级道路实时通车信息未能实现联动，车流量大拥堵时，不能起到疏浚交通作用。

(3)被动式红绿灯停放系统运行效率低，由于不能根据道路通行情况进行主动式的智能放行，造成车主的时间浪费、能源、折旧浪费。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的缺乏道路通行情况相关信息、缺乏统一联网的综合管理系统、以及被动式红绿灯停放系统运行效率低的问题，提出了一种智通交通交通信息处理方法及系统。该系统能够基于摄像头信息判断各个路口的交通状况，同时，将各个路口的交通信息进行汇总，从而实现了大范围的交通综合管理，并且，还根据交通状况智能编排控制各路口交通停放行时间，提出最优行驶线路、最快捷出行方案推荐。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种智能交通信息处理方法，包括：

图像处理步骤，将交通视频信号转换为单帧图像，对图像进行灰度化、二值化、抑噪滤波处理从而得到轮廓模糊的二值化图像，然后对轮廓模糊的二值化图像进行平行边缘和梯度锐化操作从而得到含实心矩形和直线的黑白图像，其中实矩形指示车辆轮廓，直线指示交通标线；将黑白图像按比例缩放转换成点阵数据；

知识库构建步骤：对大量历史交通信息数据进行图像处理从而得到包含有交通状况及其对应点阵数据的样本点阵数据集；对样本点阵数据集进行分析拟合得出路况信息与点阵数据之间的关系；对路况信息进行编码得到路况数据，将路况数据按照与点阵数据的映射关系生成地址序列，将地址序列依次排列形成一个交通状况经验知识库；

交通状况判定步骤，将时间上间隔一秒的两幅图像进行图像处理从而得到点阵数据，根据点阵数据计算映射地址，再从经验知识库中检索出其映射的路况数据作为当前的交通信息。

优化的，上述的一种智能交通信息处理方法，所述知识库构建步骤中，对路况信息进行编码得到路况数据是由四字节的32位数据表示，其中第31-25位指示车速，第24-18位指示车辆数目，第17-0位指示其它附加信息。

优化的，上述的一种智能交通信息处理方法，所述附加信息包括：拥堵程度、有无交通事故、有无压线违规等信息中的一种或多种。

优化的，上述的一种智能交通信息处理方法，所述图像处理步骤中，将黑白图像按比例缩放转换成的点阵数据是64*128大小的点阵数据。

优化的，上述的一种智能交通信息处理方法，在所述图像处理步骤中，所述图像灰度化的处理是直接取RGB通道中的任一个通道得到灰度化图像，并且基于以下公式进行灰度化：

g(x,y)＝0.11*R(x,y)+0.59*G(x,y)+0.3*B(x,y)

式中R(x,y)表示R通道的颜色分量，G(x,y)表示G通道的颜色分量，B(x,y)表示B通道的颜色分量。

优化的，上述的一种智能交通信息处理方法，在所述图像处理步骤中，所述图像二值化的处理采用全局阈值分割方法。

优化的，上述的一种智能交通信息处理方法，在所述图像处理步骤中，所述去噪声处理过程包括：扫描整个图像，除掉该与其直接或间接相连接的黑色点的个数小于预设阈值的离散点。

一种智能交通管理系统，包括：信息采集装置，用于采集各交通道路、路口的交通状况信息；信息收集装置，用于收集不同区域的数据采集装置所采信到的交通状况信息；信息处理装置，根据所述信息收集装置收集的交通状况信息判断各道路及路口的交通情况，并根据判断结果计算各路口红绿灯最优停放时间；信息反馈装置，将信息处理装置判断出的交通情况及各路口红绿灯最优停放时间反馈至各客户应用终端，其中，所述信息收集装置基于权利要求1-7所述的任一智能交通信息处理方法收集交通状况信息。

优化的，上述的一种智能交通信息处理方法，所述应用终端包括：交通管理中心、应用信息发布终端、红绿灯管理终端中的一种或多种。

优化的，上述的一种智能交通信息处理方法，所述应用终端还包括导航终端，所述导航终端包括：

目标选择模块，根据用户的输入获取用户的起始地点和目标地点；

路径选择模块，构建起始地点和目标地点的各个可达路径，然后根据所述信息处理装置判断出的各道路及交通情况计算各可达路径的通行时间，将通行时间最短的可达路径作为导航路径；

路径显示模块，显示路径选择模块推荐的导航路径。

因此，本发明具有如下优点：

1、实时采集交通动行状况信息，根据摄像头对各个时段各个路口路段的车流量、停放行、是否顺畅等情况不能作出判断。

2、实现了大范围的交通综合管理，在视频监控基础上，形成整个城市的实时交通联动网络，对采集到的数据进行分析运算，对运算结果进行发送和执行，显示路口相连道路、周边道路实时路况；

3、实现红绿灯的智能停放，智能编排控制各路口交通停放行时间，提出最优行驶线路、最快捷出行方案推荐。

附图说明

附图1是本发明的系统结构示意框图。

附图2是本发明的摄像机整体框架图示意图。

附图3是本发明的芯片工作原理图示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种智能交通管理系统，包括：信息采集装置，用于采集各交通道路、路口的交通状况信息；信息收集装置，用于收集不同区域的数据采集装置所采信到的交通状况信息；信息处理装置，根据信息收集装置收集的交通状况信息判断各道路及路口的交通情况，并根据判断结果计算各路口红绿灯最优停放时间；信息反馈装置，将信息处理装置判断出的交通情况及各路口红绿灯最优停放时间反馈至各客户应用终端。

应用终端包括：交通管理中心、应用信息发布终端、红绿灯管理终端中的一种或多种、导航终端，

导航终端包括：目标选择模块，根据用户的输入获取用户的起始地点和目标地点；路径选择模块，构建起始地点和目标地点的各个可达路径，然后根据信息处理装置判断出的各道路及交通情况计算各可达路径的通行时间，将通行时间最短的可达路径作为导航路径；路径显示模块，显示路径选择模块推荐的导航路径。

本发明的信息采信装置是一个自主开发的摄像头，如图2所示。该摄像头包括：摄像机模块、处理芯片、无线及传输模块。采用上述摄像头后，视频插座连接监控摄像头，信息采集部分的视频解码芯片TVP5150将摄像头输出的PAL/NTSC制式信号转换为YUB/YcbCr的视频分量，连同行场同步信号HSYNC、VSYNC以及时钟信号SCLK一起送入系统的信号分析部分，时钟频率为27MHz/s。系统的大脑，位于信息分析部分的S3C6410微处理器带有camera接口，可以接收传输视频分量的ITU-RBT.656标准格式信号。处理器运行的嵌入式程序先将视频信号转换为图像帧，运用图像识别技术获取当前的车流状态，再将车流状态信息：车流量、车速、交通事件等编码为数字信息。信息上传部分的GPRS模块将交通信息通过TCP/IP网络传输协议发送至部署在客户服务器的用户软件上。用户软件将交通信息进行解析翻译成明文，并衔接发布至客户平台。

本发明的交通信息处理步骤如下：

1.处理器接收前端传送过来的视频流，PAL制式每秒可获取25幅图像，NTSC制式每秒获取30幅图像。然后对每幅图像进行图像的预处理：主要是对图像进行灰度化、二值化、抑噪(滤波)等。

图像的灰度化：彩色图像可以看成是由3副单色的灰度图像构成的，可以直接取RGB通道中的任一个通道得到灰度化图像，这里采用的灰度化算法为

g(x,y)＝0.11*R(x,y)+0.59*G(x,y)+0.3*B(x,y)

公式中R(x,y)表示R通道的颜色分量，G(x,y)表示G通道的颜色分量，B(x,y)表示B通道的颜色分量。

图像的二值化：这里采用全局阈值分割方法，即在整幅图像内采用固定的阈值分割图像。灰度图是8位256个灰度级的，经过图像的二值化灰度级减少到1位2个灰度级，就得到一幅二值图，二值图像中的数据全部是0或1。

图像的抑噪(滤波)：图像的拍摄传输过程中都会夹带孤立的背景噪声，通过图像的抑噪(滤波)不但可以滤除噪声还可以对图像进行锐化，增强图像的边缘信息。本系统采用的是去除杂点的方法来进行去噪声处理。具体的算法如下：扫描整个图像，当发现一个黑色点的时候就考察和该点直接或间接相连接的黑色点的个数有多少，如果大于一定的值，就说明该点不是离散点，否则就是离散点，把它去除掉。

经过上述步骤得到轮廓模糊的二值化图像，再经过进一步平行边缘和梯度锐化，就可以看到一幅含实心矩形和直线的黑白图像，其中实矩形指示车辆轮廓，直线指示交通标线。

2.经过图像预处理得到的黑白图像再根据实际大小按比例缩放转换成64*128大小的点阵数据，这里的缩放比例记为参数作为后续计算车速等信息的依据之一，而点阵数据本身是分析路况信息的主要依据。64*128大小的点阵可映射种可能，但经过长时间的采集实验数据统计分析表明实际路况转换成的点阵数据不会超过种，即使将这些有效的路况数据全部存储起来也只需不到1G字节的存储空间。

3.然而设备端不需要存储这些点阵数据。在开发期利用大型计算机对海量实验数据进行分析拟合得出路况信息与点阵数据之间的关系。设备端的路况信息由四字节32位数据表示，其中B31-B25指示车速(米/秒)，B24-B18指示车辆数目(辆)，B17-B0指示其它信息如拥堵程度、有无交通事故、有无压线违规等。这些经过编码的简短路况信息按照与点阵数据的映射关系生成的地址序列依次排列形成一个知识库，这个知识库在物理逻辑上就是一个大的数据块存储在设备端。

4.对设备软件系统来说这个数据块就是一个大文件，现场应用只需取间隔一秒的两幅图像经过上述一系列处理转换成点阵数据，按照知识库既定的排序方式计算映射地址，再从大文件中检索出其映射的四字节路况数据，并将此已编码的实时路况信息通过无线模块上传。

本发明可以应用到以下领域：

(1)智能交通摄像机将道路通行状况进行分析，得出有无车辆、车辆速度、是否拥堵等道路信息通过无线传输到交通管理中心GIS信息平台，为交通智能化管理和应用提供信息依据。

(2)第三方软件公司，如导航等公司，通过与交通管理中心达成购买道路通行状况信息协议，将这些信息实时置入导航等软件中，人们出行前只要打开导航软件输入目的地，导航软件根据实时道路信息编制出优化的行车路线，不至于盲目的游车河。

(3)改变现有城市道路特别是十字路口的智能化管理，通过安装在各路口的智能摄像机，将各路口的车辆通行状况发到交通管理中心(或路口的管理计算机)，智能地编排出各路口的通行时间，不至于盲目地等待而浪费时间和燃油。

(4)智能交通摄像机的发明和应用会带来及大的社会效益，特别减少城市拥堵，节约能源、减少排放，节约时间、方便出行及大的创造了社会效益。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种智能交通信息处理方法，其特征在于，包括：

图像处理步骤，将交通视频信号转换为单帧图像，对图像进行灰度化、二值化、抑噪滤波处理从而得到轮廓模糊的二值化图像，然后对轮廓模糊的二值化图像进行平行边缘和梯度锐化操作从而得到含实心矩形和直线的黑白图像，其中实矩形指示车辆轮廓，直线指示交通标线；将黑白图像按比例缩放转换成点阵数据；

知识库构建步骤：对大量历史交通信息数据进行图像处理从而得到包含有交通状况及其对应点阵数据的样本点阵数据集；对样本点阵数据集进行分析拟合得出路况信息与点阵数据之间的关系；对路况信息进行编码得到路况数据，将路况数据按照与点阵数据的映射关系生成地址序列，将地址序列依次排列形成一个交通状况经验知识库；

交通状况判定步骤，将时间上间隔一秒的两幅图像进行图像处理从而得到点阵数据，根据点阵数据计算映射地址，再从经验知识库中检索出其映射的路况数据作为当前的交通信息。

2.根据权利要求1所述的一种智能交通信息处理方法，其特征在于，所述知识库构建步骤中，对路况信息进行编码得到路况数据是由四字节的32位数据表示，其中第31-25位指示车速，第24-18位指示车辆数目，第17-0位指示其它附加信息。

3.根据权利要求2所述的一种智能交通信息处理方法，其特征在于，所述附加信息包括：拥堵程度、有无交通事故、有无压线违规等信息中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种智能交通信息处理方法，其特征在于，所述图像处理步骤中，将黑白图像按比例缩放转换成的点阵数据是64*128大小的点阵数据。

5.根据权利要求1所述的一种智能交通信息处理方法，其特征在于，在所述图像处理步骤中，所述图像灰度化的处理是直接取RGB通道中的任一个通道得到灰度化图像，并且基于以下公式进行灰度化：

g(x,y)＝0.11*R(x,y)+0.59*G(x,y)+0.3*B(x,y)

式中R(x,y)表示R通道的颜色分量，G(x,y)表示G通道的颜色分量，B(x,y)表示B通道的颜色分量。

6.根据权利要求1所述的一种智能交通信息处理方法，其特征在于，在所述图像处理步骤中，所述图像二值化的处理采用全局阈值分割方法。

7.根据权利要求1所述的一种智能交通信息处理方法，其特征在于，在所述图像处理步骤中，所述去噪声处理过程包括：扫描整个图像，除掉该与其直接或间接相连接的黑色点的个数小于预设阈值的离散点。

8.一种智能交通管理系统，其特征在于，包括：信息采集装置，用于采集各交通道路、路口的交通状况信息；信息收集装置，用于收集不同区域的数据采集装置所采信到的交通状况信息；信息处理装置，根据所述信息收集装置收集的交通状况信息判断各道路及路口的交通情况，并根据判断结果计算各路口红绿灯最优停放时间；信息反馈装置，将信息处理装置判断出的交通情况及各路口红绿灯最优停放时间反馈至各客户应用终端，其中，所述信息收集装置基于权利要求1-7所述的任一智能交通信息处理方法收集交通状况信息。

9.根据权利要求8所述的一种智能交通管理系统，其特征在于，所述应用终端包括：交通管理中心、应用信息发布终端、红绿灯管理终端中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的一种智能交通管理系统，其特征在于，所述应用终端还包括导航终端，所述导航终端包括：

目标选择模块，根据用户的输入获取用户的起始地点和目标地点；

路径选择模块，构建起始地点和目标地点的各个可达路径，然后根据所述信息处理装置判断出的各道路及交通情况计算各可达路径的通行时间，将通行时间最短的可达路径作为导航路径；

路径显示模块，显示路径选择模块推荐的导航路径。