CN105761506A - 一种基于灯光的流量统计装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于灯光的流量统计装置，包括：视频采集电路、控制电路、视频处理电路、流量统计电路以及存储记录电路、电源，其中控制电路根据当前动态视频信号反馈控制命令给视频采集电路进行自适应参数调节。视频处理电路对输入的标准动态视频信号进行相应处理后将只包含车灯信息的动态视频信号送给流量统计电路，流量统计电路通过对当前视场内车灯数量进行统计实时计算出动态车流量信息输出给存储记录电路保存记录下来。本发明对视场内背景进行过滤突出车灯信号，通过去除背景干扰增强有用信号提高统计的准确性和可靠性，增强了环境适应能力，可作为扩展模块应用于现有流量统计装置中，也可作为分立系统独立工作或者作为便携设备应用于车载或需要短期快速架设的地方。

Description

一种基于灯光的流量统计装置

技术领域

本发明涉及视觉检测技术，具体地说是一种在固定焦距情况下对视场内经过的物体流量统计的装置。

背景技术

智能交通系统是目前各国在交通领域研究的热点，车流量统计则是智能交通系统中重要研究领域。通常车流量统计系统主要采取埋地式地感传感器方式或传统视频检测方式。埋地式地感传感器方式是指在车道的道路路基下埋设环形线圈，通以一定工作电流，作为传感器。当车辆通过该线圈时，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感量的变化来判断有车辆通过。该方式的缺点是装置安装复杂、成本高，测量前需要提前在地面下埋设线圈，并且埋地式地感传感器频率响应较低，不适用于快速动态场合。传统视频检测方式是运用边缘检测、光流法、帧间差等方法检测出视频中车辆，再对车辆数目进行统计。该方式缺点是由于背景环境复杂容易造成车辆遮挡、外形畸变、重叠等问题,给车辆外形检测识别带来困难影响统计精度，尤其在夜间光线不足的情况下，对视频检测方法影响更重，加大了统计误差，并且装置安装复杂无法便携。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种提高夜间利用视频技术对车流量进行统计的准确性和可靠性，环境适应性强，增强数据可信度，使用更加方便简捷，可以作为便携设备应用于车载或快速架设，灵活机动布设于临时需要进行流量统计的区域对车流进行数据统计的装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于灯光的流量统计装置，包括视频采集电路、控制电路、视频处理电路、流量统计电路以及存储记录电路、电源DC/DC；

所述视频采集电路分别连接控制电路、视频处理电路以及存储记录电路，用于采集视频信号，按照控制电路反馈的控制指令进行视频采集参数调节，从而输出标准动态视频信号给视频处理电路以及存储记录电路；

所述控制电路连接视频采集电路，用于根据当前接收到的原始动态视频信号输出控制指令给视频采集电路，用于调节视频采集电路的视频采集参数；

所述视频处理电路连接流量统计电路，用于对接收到的标准动态视频信号进行预处理，并将预处理后的只包含灯光信息的动态视频信号输出给流量统计电路；

所述流量统计电路接收只包含灯光信息的动态视频信号，并实时统计当前视场内灯光数量进而计算出动态流量信息，并将动态流量信息输出给存储记录电路；

所述存储记录电路用于存储视频采集电路输入的标准动态视频信号、以及流量统计电路输出的动态流量信息；

所述电源DC/DC分别连接视频采集电路、控制电路、视频处理电路、存储记录电路以及流量统计电路，用于为上述各个电路提供电源。

所述视频采集电路包括数字CCD摄像机、视频采集控制器、镜头、密度片；

所述密度片置于镜头和数字CCD摄像机之间，用于进行成像过滤

所述数字CCD摄像机连接视频采集控制器，用于实时采集视场中原始动态视频信号；

所述视频采集控制器连接控制电路，用于按照控制电路反馈的控制指令对原始动态视频信号进行视频采集参数调节，进而降低背景噪声，突出灯光信号，输出标准动态视频信号。

所述视频采集控制器采用型号为ImperxIGV-B1310的芯片

所述控制电路采用DSP结构的型号为TMS320C6748的芯片。

所述控制电路对输入的原始动态视频信号进行重复进行抽样，分别统计背景和灯光的灰度分布，并依据背景和灯光的灰度差输出控制指令给视频采集电路，控制视频采集电路输出标准动态视频信号。

所述视频处理电路对接收到的标准动态视频信号进行滤波、去除噪声、腐蚀膨胀，并将标准动态视频信号的每一帧图像的每个像素点的灰度值与灰度阈值进行比较，将低于灰度阈值的像素进行灰度归一处理去除无效背景，输出只包含车灯信息的动态视频信号。

所述流量统计电路采用FPGA结构的芯片，型号为CycloneEP3C5E144。

所述流量统计电路对视频处理电路输出的只包含车灯信息的动态视频信号的每一帧图像的每个像素点的灰度值大于预设阈值的像素进行定位和判别、将相关邻域内高于预设阈值的像素判别为同一个灯光，之后通过统计每场动态视频信号中所有灯光数量达到统计车流量的目的。

所述存储记录电路型号为APROW2FD128GS。

本发明具有以下优点及有益效果：

1.本发明采用控制电路对视频采集端进行实时快门和电子增益调整，有效遏制视场内多余信号干扰，再利用对图像灰度统计去除无效背景，能够准确、可靠的进行夜间车流量统计。

2.本发明可以统计一段时间内经过监控区域的所有车流量，也可以对进出监控区内的车辆进行两个方向的双向单独统计。

3.本发明结构简单效果稳定，不需在路面埋植线圈等设备，有效降低了整体设备的应用成本。

4.本发明轻便小巧便于携带，可以应用于车载或快速架设，灵活机动布设于临时需要进行流量统计的区域对车流进行快速统计。

5.本发明可以作为通用扩展设备加装于现有流量检测设备中，提高夜间流量统计的准确性。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明装置的视频采集电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

能被应用在需要实时流量统计如车流、流水线产品等领域。如图1所示，一种基于灯光的流量统计装置包括：视频采集电路、控制电路、视频处理电路、流量统计电路以及存储记录电路、电源DC/DC。其中视频采集电路将采集到的视频信号分别输出给视频处理电路和控制电路。控制电路通过对视频采集电路输出的信号进行抽样，统计出视场内各物体的灰度分布，计算出灰度的加权平均值作为背景阈值，通过反复计算背景和灯光灰度差输出控制命令的方式，最终使视频采集电路输出的视频信号达到最佳标准。视频处理电路接收视频采集电路输入的图像数据进行滤波去燥处理后接至流量统计电路；流量统计电路对视频处理电路的输出信号进行灰度计算、连通域计算、疑似物判别、目标位置标记、逻辑运算位置后将统计数量输出给存储记录电路。所述电源DC/DC用于为视频采集电路、控制电路、视频处理电路、存储记录电路以及流量统计电路提供电源。

所述视频采集电路将焦距固定、视场角固定的场景内实时视频信号进行采集，并且按照接收到的控制指令进行参数调节，确保背景信号处于较低水平，从而达到突出灯光信号的作用。

所述控制信号通过对视频采集电路输出的信号进行抽样，分别统计背景和灯光的灰度分布，通过对灰度差的计算输出控制命令给视频采集电路，再抽样视频采集电路新输出的视频信号，通过反复计算背景和灯光灰度差输出控制命令的方式，最终使视频采集电路输出的视频信号达到最佳标准。

所述视频处理电路对接收到的视频采集电路的输出信号进行信号滤波，去除信号噪音使有效信号更加清晰，并且将信号与预先设置的灰度值进行比较，将低于预设置的像素灰度归一，达到去除无效背景的作用。

所述流量统计电路接收视频处理电路输出的信号，对信号中大于预设阈值的像素进行定位和判别，将相关邻域高于阈值的像素判别为同一个灯光，之后通过统计每场信号中所有灯光数量达到统计车流的目的。

所述存储记录电路分别接收来自视频采集电路和视频处理电路的信号，将视频采集电路输出的原始信号和视频处理电路输出的处理后信号同一记录在存储器中。

本实施例中视频采集控制器采用ImperxIGV-B1310；控制电路采用DSP(TMS320C6748)；流量统计电路采用FPGA(CycloneEP3C5E144)；存储记录电路采用APROW2FD128GS。

如图2所示，视频采集电路包括数字CCD摄像机、视频采集控制器、镜头、密度片；所述密度片置于镜头和数字CCD摄像机之间，数字CCD摄像机连接视频采集控制器；所述数字CCD摄像机用于实时采集视场中原始动态视频信号；所述视频采集控制器用于按照控制电路反馈的控制指令对原始动态视频信号进行自适应参数调节，确保背景噪声处于较低水平、突出灯光信号，输出标准动态视频信号。

本发明视频输入图像数据采用数字CCD摄像机，具有画质清晰度高、抗干扰强、传输距离远等优点。由于本发明采取基于灯光的流量统计策略，而不是基于车辆外形，所以对CCD摄像机的安装要求并不高，可以降低安装条件增加安装速度，有效规避了由于安装精度不高带来的场景畸变的影响，使装置的便携化成为可能。本发明电路部分主要芯片采取TMS320C6748和CycloneEP3C5E144，它们具有成本低、功耗小、技术成熟稳定便于开发维护等优点。存储记录部分采用固态硬盘形式，具有稳定牢靠、数据不易丢失、读写次数多、使用寿命长、防震防颠环境适应性好等优点，能够满足车载情况下颠簸的稳定性要求。

视频采集电路利用千兆网传输数字视频信号，千兆网有速度快、抗干扰能力强、传输距离远等优点，控制电路对千兆网输入的视频信号进行抽样，然后对每场视频进行灰度分布与阈值决策运算，最后输出控制命令给视频采集电路进行相应参数调整。视频采集电路输出的另一路信号连接至视频处理电路，视频处理电路对每场图像先进性滤波处理，滤出外界干扰产生的噪音信号，之后再进行腐蚀膨胀处理后，得出相对干净背景和目标明晰的视频信号，将处理后的视频信号再输出给后级电路以方便统计电路进行流量统计。

所谓灰度分布与阈值决策运算是指统计视场中每个像素的灰度值，根据同一目标灰度接近原则将邻近像素灰度值接近的区域连通为整体定义为同一物体。根据不同目标灰度阶跃原则，将邻近像素灰度值跳变剧烈的区域分割开，最后根据这两片区域灰度均值的高低计算出参考阈值。

所谓腐蚀膨胀处理，就是先利用腐蚀算法去除目标边界毛刺和视场中细小的亮目标噪音，再进行膨胀运算使兴趣目标边缘更加平滑并填充目标内的细小暗点。

本发明装置的工作过程如下：

视频采集电路将IGV-B1310采集到的全视场视频信号通过千兆网口分成两路分别提供给控制电路和视频处理电路，而后TMS320C6748对数字视频信号进行必要滤波运算去处噪音和干扰后再通过数据总线将处理后的视频送给RAM存储起来，CycloneEP3C5E144也通过数据总线与RAM相连，共享TMS320C6748处理后的视频信息，于此同时TMS320C6748通过抽样当前视场内背景信号，计算出背景灰度均值，通过对比背景灰度值与灯光灰度值动态选择相应的阈值，并将该参数通过千兆网口输出给IGV-B1310，之后视频采集电路根据接收到的命令进行快门和电子增益的调整，以达到流量统计电路对灯光的最佳提取效果。

CycloneEP3C5E144通过数据总线从RAM中逐场提取视频数据，然后对视频内灰度高于阈值的像素位置和数量信息进行统计，再将连通域内的目标像素作为同一灯光源进行标记，最后计算出每场视频信号中所有灯光源的位置信息并通过统计灯光数量确定流量数据，并在视场固定位置生成字符，将这些统计数据以叠加的方式实时显示在视频信号上，同时传递给存储记录电路。流量数据通过统计灯光数量确定，根据应用场景不同，其确定方式也不同。当应用在车流量统计中，需要对灯光数量进行相应的计算才能得到车流量信息；如果应用于流水线作业中，根据流水线产品的灯光情况进行相应计算。

W2FD128GS通过SATA接口分别接收并记录原始视频信号和处理过的信号，同时将流量统计电路统计的实时数据一并记录下来，可作为历史数据供随时回调功能。

Claims (9)

1.一种基于灯光的流量统计装置，其特征在于，包括视频采集电路、控制电路、视频处理电路、流量统计电路以及存储记录电路、电源DC/DC；

所述视频采集电路分别连接控制电路、视频处理电路以及存储记录电路，用于采集视频信号，按照控制电路反馈的控制指令进行视频采集参数调节，从而输出标准动态视频信号给视频处理电路以及存储记录电路；

所述控制电路连接视频采集电路，用于根据当前接收到的原始动态视频信号输出控制指令给视频采集电路，用于调节视频采集电路的视频采集参数；

所述视频处理电路连接流量统计电路，用于对接收到的标准动态视频信号进行预处理，并将预处理后的只包含灯光信息的动态视频信号输出给流量统计电路；

所述流量统计电路接收只包含灯光信息的动态视频信号，并实时统计当前视场内灯光数量进而计算出动态流量信息，并将动态流量信息输出给存储记录电路；

所述存储记录电路用于存储视频采集电路输入的标准动态视频信号、以及流量统计电路输出的动态流量信息；

所述电源DC/DC分别连接视频采集电路、控制电路、视频处理电路、存储记录电路以及流量统计电路，用于为上述各个电路提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种基于灯光的流量统计装置，其特征在于，所述视频采集电路包括数字CCD摄像机、视频采集控制器、镜头、密度片；

所述密度片置于镜头和数字CCD摄像机之间，用于进行成像过滤

所述数字CCD摄像机连接视频采集控制器，用于实时采集视场中原始动态视频信号；

所述视频采集控制器连接控制电路，用于按照控制电路反馈的控制指令对原始动态视频信号进行视频采集参数调节，进而降低背景噪声，突出灯光信号，输出标准动态视频信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于灯光的车流量统计装置，其特征在于，所述视频采集控制器采用型号为ImperxIGV-B1310的芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于灯光的流量统计装置，其特征在于，所述控制电路采用DSP结构的型号为TMS320C6748的芯片。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于灯光的流量统计装置，其特征在于，所述控制电路对输入的原始动态视频信号进行重复进行抽样，分别统计背景和灯光的灰度分布，并依据背景和灯光的灰度差输出控制指令给视频采集电路，控制视频采集电路输出标准动态视频信号。

6.根据权利要求1所述的一种基于灯光的流量统计装置，其特征在于，所述视频处理电路对接收到的标准动态视频信号进行滤波、去除噪声、腐蚀膨胀，并将标准动态视频信号的每一帧图像的每个像素点的灰度值与灰度阈值进行比较，将低于灰度阈值的像素进行灰度归一处理去除无效背景，输出只包含车灯信息的动态视频信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于灯光的流量统计装置，其特征在于，所述流量统计电路采用FPGA结构的芯片，型号为CycloneEP3C5E144。

8.根据权利要求1或7所述的一种基于灯光的流量统计装置，其特征在于，所述流量统计电路对视频处理电路输出的只包含车灯信息的动态视频信号的每一帧图像的每个像素点的灰度值大于预设阈值的像素进行定位和判别、将相关邻域内高于预设阈值的像素判别为同一个灯光，之后通过统计每场动态视频信号中所有灯光数量达到统计车流量的目的。

9.根据权利要求1所述的一种基于灯光的流量统计装置，其特征在于，所述存储记录电路型号为APROW2FD128GS。