CN105608905A - 基于控制箱的违章拍摄控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于控制箱的违章拍摄控制系统，包括控制箱外壳、手动遥控选择把手、交管控制平台、控制箱通信接口、AT89C51芯片和CCD图像传感器，手动遥控选择把手位于控制箱外壳上，用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换，AT89C51芯片和CCD图像传感器用于提取交通路口的车辆数量，并通过控制箱通信接口发送给交管控制平台。通过本发明，能够对交通路口附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间实现智能化控制。

Description

基于控制箱的违章拍摄控制系统

技术领域

本发明涉及控制箱领域，尤其涉及一种基于控制箱的违章拍摄控制系统。

背景技术

交通违章是违反交通管理的行为。凡是车辆、行人违反交通管理规章制度和机关、团体、企业、学校及其他组织或个人未经公安机关批准随意占用道路摆摊设点、停放车辆、堆物作业、搭棚盖房，以及进行集市贸易和其他妨碍交通的活动，均属交通违章。

交通违章很容易造成道路交通事故。道路交通事故是指车辆的驾驶人员、行人、乘车人员以及其他在道路上进行与交通有关的活动的人员，因违反交通管理法规、规章，过失造成人身伤亡或者财产损失的事故。交通事故责任者应当按照所负交通事故责任，承担相应的赔偿责任。认定道路交通事故责任的原则有以下三点：1、当事人有违章行为。即交通事故的当事人有违犯道路交通法规的行为，也就是俗称的违章行为。如不存在违章行为，就不属于交通事故；2、违章行为与损害结果之间存在因果关系。交通违章行为与交通事故之间有因果关系的，要负相应交通事故责任。当事人没有违章行为或者虽有违章行为，但违章行为与交通事故无因果关系的，不负交通事故责任；3、当事人违章行为在交通事故中作用的大小，认定当事人应负交通事故责任的大小。

由此可见，为了避免道路交通事故的发生，首先要严查交通违章行为，将道路交通事故扼杀在摇篮里。交通违章行为的检测目前有几种方式：1、采用违章摄像头对各种交通违章行为进行查处；2、在车辆多的位置安排执法人员进行定点查处；3、利用公众力量进行各种交通违章行为的举报。其中，违章摄像头的方式检测效率最高，同时能大量节约人工成本，是目前各个城市青睐的主要查处模式。

由于违章摄像头通常设置在交通路口的上方，对各个车道的车辆进行违章行为检测和违章车辆的识别，但是交通路口位置的车辆众多，对每一个辆车的检测时间受限，违章拍摄设备的闪光灯持续时间必须要保持在一个很短的时间区间内才能在道路高峰时间完成对每一个辆车的违章检测。

现有技术中，城市交管部门所使用的违章拍摄设备的闪光灯持续时间是固定的，以适应道路高峰时段的需求，然而，在非道路高峰时，即车辆非常少的情况下，如果还采用固定的、非常短的闪光灯持续时间，则有很长时间违章拍摄设备可能处于空闲状态，而这些时间原本可以用来均分到每一辆过往车辆上，以提升拍摄图像的清晰度。

因此，需要一种新的违章拍摄设备的闪光灯控制方案，能够在各个交通路口建立实时数据采集平台，对交通路口的过往车辆数据进行准确采集，并基于交通路口的过往车辆数为附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间提供参考，从而在拍摄时间资源和拍摄图像清晰度之间寻找到一个合适的平衡点，避免拍摄时间资源的浪费。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于控制箱的违章拍摄控制系统，首先，改造各个交通路口处的现有的控制箱，集成多个图像处理设备以识别出对应交通路口处的车辆数量，同时集成无线通信设备以无线传输车辆数量和交通路口地址，随后，引入交管控制平台以通过无线通信链路接收车辆数量和交通路口地址，基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过交管控制通信接口发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备。

根据本发明的一方面，提供了一种基于控制箱的违章拍摄控制系统，所述系统包括控制箱外壳、手动遥控选择把手、交管控制平台、控制箱通信接口、AT89C51芯片和CCD图像传感器，手动遥控选择把手位于控制箱外壳上，用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换，AT89C51芯片和CCD图像传感器用于提取交通路口的车辆数量，并通过控制箱通信接口发送给交管控制平台。

更具体地，在所述基于控制箱的违章拍摄控制系统中，包括：控制箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、控制箱外壳和AT89C51芯片，AT89C51芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口和备用电源分别连接；手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料；计时器，设置在控制箱外壳内，用于输出当前时刻所在的时间段并作为实时时间段输出，实时时间段为一天24个时间段之一；CCD图像传感器，设置在控制箱外壳上，用于对交通路口进行拍摄，以获得路口图像；静态存储设备，设置在控制箱外壳内，用于预先存储24个基准时间段路口图像，每一个基准时间段路口图像对应一个时间段，每一个基准时间段路口图像为在对应时间段下CCD图像传感器对交通路口在无任何车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，静态存储设备还用于预先存储交通路口地址、第一二值化阈值、第二二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准车辆图像进行Haar小波变换后提取获得；背景选择设备，设置在控制箱外壳内，与计时器和静态存储设备分别连接，基于当前时刻计时器输出的实时时间段在静态存储设备中寻找对应的基准时间段路口图像并作为目标背景图像输出；图像分割设备，设置在控制箱外壳内，与CCD图像传感器、静态存储设备和背景选择设备分别连接，通过CCD图像传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，当第一绝对值大于等于第一二值化阈值且第二绝对值大于等于第二二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成；图像形态学处理设备，设置在控制箱外壳内，与图像分割设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；小波变换设备，设置在控制箱外壳内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；AT89C51芯片，设置在控制箱外壳内，与小波变换设备和静态存储设备分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出；控制箱通信接口，嵌入在控制箱外壳上，与AT89C51芯片和静态存储设备分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送车辆数量和交通路口地址；交管控制平台，设置在远端，包括交管控制通信接口和交管控制器，交管控制通信接口用于通过无线通信链路接收车辆数量和交通路口地址，交管控制器与交管控制通信接口连接，用于基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过交管控制通信接口发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备。

更具体地，在所述基于控制箱的违章拍摄控制系统中：车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短。

更具体地，在所述基于控制箱的违章拍摄控制系统中：交管控制平台设置在交通管理部门位置。

更具体地，在所述基于控制箱的违章拍摄控制系统中，还包括：控制面板，嵌入在控制箱外壳上，与AT89C51芯片连接，用于实时显示车辆数量。

更具体地，在所述基于控制箱的违章拍摄控制系统中：控制面板为包括触摸屏的液晶显示面板。

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控制箱的违章拍摄控制系统的结构方框图。

附图标记：1控制箱外壳；2手动遥控选择把手；3交管控制平台；4控制箱通信接口；5AT89C51芯片；6CCD图像传感器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于控制箱的违章拍摄控制系统的实施方案进行详细说明。

交通违章行为在事故发生中所起作用的大小，主要是根据路权原则和安全原则来判定的，而路权原则是认定交通事故责任大小的根本原则。交通违章行为主要有以下几种分类：(1)违反各行其道规定的；(2)违反让行规定的；(3)违反交通规则其他规定的；(4)违反交通安全原则的。

为了对汽车驾驶员的交通违章行为进行惩罚和警戒，首先要有效地检测出汽车驾驶员的交通违章行为。现有技术中一种普遍应用的检测方式是通过在交通路口位置安置违章拍摄设备对过往车辆进行违章检测，为了避免在道路高峰期间对车辆漏拍，需要设置固定的、较短的闪光灯持续时间对过往车辆进行逐个拍摄，然而这种拍摄方式容易造成在车辆数量少时，对拍摄时间的浪费。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于控制箱的违章拍摄控制系统，利用现有的交通路口的控制箱，对其进行改造以增加现场数据采集设备和现场数据通信设备，同时引入设置在远端的交管控制平台实现对附近各个违章拍摄设备的闪光灯持续时间的自适应控制。

图1为根据本发明实施方案示出的基于控制箱的违章拍摄控制系统的结构方框图，所述系统包括控制箱外壳、手动遥控选择把手、交管控制平台、控制箱通信接口、AT89C51芯片和CCD图像传感器，手动遥控选择把手位于控制箱外壳上，用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换，AT89C51芯片和CCD图像传感器用于提取交通路口的车辆数量，并通过控制箱通信接口发送给交管控制平台。

接着，继续对本发明的基于控制箱的违章拍摄控制系统的具体结构进行进一步的说明。

所述系统包括：控制箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、控制箱外壳和AT89C51芯片。

AT89C51芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口和备用电源分别连接；手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料。

所述系统包括：计时器，设置在控制箱外壳内，用于输出当前时刻所在的时间段并作为实时时间段输出，实时时间段为一天24个时间段之一；CCD图像传感器，设置在控制箱外壳上，用于对交通路口进行拍摄，以获得路口图像。

所述系统包括：静态存储设备，设置在控制箱外壳内，用于预先存储24个基准时间段路口图像，每一个基准时间段路口图像对应一个时间段，每一个基准时间段路口图像为在对应时间段下CCD图像传感器对交通路口在无任何车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，静态存储设备还用于预先存储交通路口地址、第一二值化阈值、第二二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准车辆图像进行Haar小波变换后提取获得。

所述系统包括：背景选择设备，设置在控制箱外壳内，与计时器和静态存储设备分别连接，基于当前时刻计时器输出的实时时间段在静态存储设备中寻找对应的基准时间段路口图像并作为目标背景图像输出。

所述系统包括：图像分割设备，设置在控制箱外壳内，与CCD图像传感器、静态存储设备和背景选择设备分别连接，通过CCD图像传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，当第一绝对值大于等于第一二值化阈值且第二绝对值大于等于第二二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成。

所述系统包括：图像形态学处理设备，设置在控制箱外壳内，与图像分割设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像。

所述系统包括：小波变换设备，设置在控制箱外壳内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征。

AT89C51芯片被设置在控制箱外壳内，与小波变换设备和静态存储设备分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出。

所述系统包括：控制箱通信接口，嵌入在控制箱外壳上，与AT89C51芯片和静态存储设备分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送车辆数量和交通路口地址。

所述系统包括：交管控制平台，设置在远端，包括交管控制通信接口和交管控制器，交管控制通信接口用于通过无线通信链路接收车辆数量和交通路口地址，交管控制器与交管控制通信接口连接，用于基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过交管控制通信接口发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备。

可选地，在所述系统中：车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短；交管控制平台设置在交通管理部门位置；所述系统还包括控制面板，嵌入在控制箱外壳上，与AT89C51芯片连接，用于实时显示车辆数量；控制面板可以为包括触摸屏的液晶显示面板。

另外，小波变换(wavelettransform，WT)是一种新的变换分析方法，他继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率改变的“时间-频率”窗口，是进行信号时频分析和处理的理想工具。他的主要特点是通过变换能够充分突出问题某些方面的特征，能对时间(空间)频率的局部化分析，通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了Fourier变换的困难问题，成为继Fourier变换以来在科学方法上的重大突破。

传统的信号理论，是建立在Fourier分析基础上的，而Fourier变换作为一种全局性的变化，其有一定的局限性，如不具备局部化分析能力、不能分析非平稳信号等。在实际应用中人们开始对Fourier变换进行各种改进，以改善这种局限性，如STFT(短时傅立叶变换)。由于STFT采用的的滑动窗函数一经选定就固定不变，故决定了其时频分辨率固定不变，不具备自适应能力，而小波分析很好的解决了这个问题。

小波分析是一种新兴的数学分支，他是泛函数、Fourier分析、调和分析、数值分析的最完美的结晶；在应用领域，特别是在信号处理、图像处理、语音处理以及众多非线性科学领域，它被认为是继Fourier分析之后的又一有效的时频分析方法。小波变换与Fourier变换相比，是一个时间和频域的局域变换因而能有效地从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析(MultiscaleAnalysis)，解决了Fourier变换不能解决的许多困难问题。

采用本发明的基于控制箱的违章拍摄控制系统，针对现有技术无法为违章拍摄设备提供闪光灯持续时间控制的技术问题，通过改造现有的交通路口的控制箱，将其作为数据采集和数据通信平台，同时引入交管控制平台以基于采集到的实时车辆数量来确定违章拍摄设备的闪光灯持续时间并通过无线通信链路将闪光灯持续时间发送给交通路口地址附近的违章拍摄设备，从而在保证拍摄图像相对清晰的情况下，有效避免违章拍摄设备的拍摄时间的浪费。

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 (6)

1.一种基于控制箱的违章拍摄控制系统，所述系统包括控制箱外壳、手动遥控选择把手、交管控制平台、控制箱通信接口、AT89C51芯片和CCD图像传感器，手动遥控选择把手位于控制箱外壳上，用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换，AT89C51芯片和CCD图像传感器用于提取交通路口的车辆数量，并通过控制箱通信接口发送给交管控制平台。

2.如权利要求1所述的基于控制箱的违章拍摄控制系统，其特征在于，所述系统包括：

控制箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、控制箱外壳和AT89C51芯片，AT89C51芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口和备用电源分别连接；

手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；

模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；

备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；

外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料；

计时器，设置在控制箱外壳内，用于输出当前时刻所在的时间段并作为实时时间段输出，实时时间段为一天24个时间段之一；

CCD图像传感器，设置在控制箱外壳上，用于对交通路口进行拍摄，以获得路口图像；

静态存储设备，设置在控制箱外壳内，用于预先存储24个基准时间段路口图像，每一个基准时间段路口图像对应一个时间段，每一个基准时间段路口图像为在对应时间段下CCD图像传感器对交通路口在无任何车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，静态存储设备还用于预先存储交通路口地址、第一二值化阈值、第二二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准车辆图像进行Haar小波变换后提取获得；

背景选择设备，设置在控制箱外壳内，与计时器和静态存储设备分别连接，基于当前时刻计时器输出的实时时间段在静态存储设备中寻找对应的基准时间段路口图像并作为目标背景图像输出；

图像分割设备，设置在控制箱外壳内，与CCD图像传感器、静态存储设备和背景选择设备分别连接，通过CCD图像传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，当第一绝对值大于等于第一二值化阈值且第二绝对值大于等于第二二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成；

图像形态学处理设备，设置在控制箱外壳内，与图像分割设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；

小波变换设备，设置在控制箱外壳内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；

AT89C51芯片，设置在控制箱外壳内，与小波变换设备和静态存储设备分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出；

控制箱通信接口，嵌入在控制箱外壳上，与AT89C51芯片和静态存储设备分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送车辆数量和交通路口地址；

交管控制平台，设置在远端，包括交管控制通信接口和交管控制器，交管控制通信接口用于通过无线通信链路接收车辆数量和交通路口地址，交管控制器与交管控制通信接口连接，用于基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过交管控制通信接口发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备。

3.如权利要求2所述的基于控制箱的违章拍摄控制系统，其特征在于：

车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短。

4.如权利要求2所述的基于控制箱的违章拍摄控制系统，其特征在于：

交管控制平台设置在交通管理部门位置。

5.如权利要求2所述的基于控制箱的违章拍摄控制系统，其特征在于，还包括：

控制面板，嵌入在控制箱外壳上，与AT89C51芯片连接，用于实时显示车辆数量。

6.如权利要求5所述的基于控制箱的违章拍摄控制系统，其特征在于：

控制面板为包括触摸屏的液晶显示面板。