CN108334837B - 基于车牌搜索的违章检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像处理的快速检测违章信息的系统，包括信号灯控制设备，用于对交通路口的正前方处的红色信号灯、黄色信号灯以及蓝色信号灯进行开关控制；其中，所述信号灯控制设备还用于输出当前时间显示的信号灯的颜色。通过本发明，能够提高违章车辆的车牌搜索速度和效率。

Description

基于车牌搜索的违章检测系统

技术领域

本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种基于图像处理的快速检测违章信息的系统。

背景技术

交通安全是一件时刻都需关注的问题，无论是对于行人还是机动车驾驶人。出行安全和车辆安全是所有交通参与者的愿望，也是交通管理部门的工作目标。然而，机动车违章、肇事等现象频出不绝。由于主观故意违章和非故意违章的处罚尺度和强制措施是大不相同的，因此在交通管理部门执法过程中，有的驾驶人故意钻空子，打擦边球，造成在一些交通事故的责任认定和违章处理过程中，无法确认驾驶人是否存在主观故意，因而无法准确划定事故责任，导致没有合理合法地处罚违章驾驶人的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像处理的快速检测违章信息的系统，基于拍摄图像中灰度值分布情况确定车窗位置，基于车窗位置进行车牌搜索，以获得对应的车牌子图像，还基于OCR识别模式对所述车牌子图像执行文字识别，以获得并输出对应的车牌号码，从而实现违章车辆车牌的快速搜索和识别。

更具体地，本发明至少具有以下四个重要发明点：

(1)通过高精度的车窗识别，获取闯红灯的车辆的车窗位置，基于车辆的车窗位置以及基准车体轮廓中车牌相对应前车窗的位置，获取拍摄图像中车牌的子图像以便于识别和违章上报；

(2)将图像中的各个像素点偏离像素点灰度平均值的偏离值相加以获得总偏离值，将所述总偏离值除以所述图像的像素数以获得所述图像的偏离平均值，从而为利用车窗灰度值分布均匀的特性为辨识车窗提供数据基础；

(3)以待分析图像中多个轮廓线围成的多个子图像作为多个待识别图像，从而有效缩窄图像识别范围；

(4)通过立体摄像设备内部的自动焦距的调节，获得更明晰的立体图像，并基于相同内容去重的拼接方式，将立体图像转为视野宽广的二维待处理图像，以提高图像后续处理的有效性。

根据本发明的一方面，提供了一种基于车牌搜索的违章检测系统，包括：

信号灯控制设备，用于对交通路口的正前方处的红色信号灯、黄色信号灯以及蓝色信号灯进行开关控制，所述信号灯控制设备还用于输出当前时间显示的信号灯的颜色；

违章检测启动设备，与所述信号灯控制设备连接，用于在接收到的当前时间显示的信号灯的颜色为红色或黄色时，控制立体摄像设备进入启动状态，所述违章检测启动设备还用于在接收到的当前时间显示的信号灯的颜色为蓝色时，控制立体摄像设备进入省电状态；

立体摄像设备，设置在交通路口的正前方，与所述违章检测启动设备连接，包括摄像头序列、参数提取设备、马达控制设备和数据输出设备，用于对交通路口的通行区域进行立体拍摄；

所述摄像头序列包括垂直设置的两个摄像头，用于对各自视野范围进行拍摄，以分别获得上方视野图像和下方视野图像；

空洞填补设备，与所述数据输出设备连接，用于接收所述通行区域图像，并对所述通行区域图像中的各个空洞进行检测，实现对所述通行区域图像中的各个空洞的填补操作，以获得并输出填补操作后的填补处理图像；其中，对所述通行区域图像中的各个空洞的填补操作包括：基于每一个空洞旁边的像素点的像素值递进式确定所述空洞所包括的各个像素点的像素值；

轮廓线检测设备，与所述空洞填补设备连接，用于接收所述填补处理图像，对所述填补处理图像中的轮廓线进行检测以获得多个轮廓线，将所述多个轮廓线围成的多个子图像作为待处理子图像输出。

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车牌搜索的违章检测系统所在场景的现场示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于车牌搜索的违章检测系统的实施方案进行详细说明。

车窗，即car window，是整个车身的重要组成部分，是为了满足车内采光、通风及司乘人员视野的需要而设计的。车窗按玻璃安装位置不同有：前、后风窗，侧窗和门窗。车窗的造型结构及质量对驾驶员的视野、乘客的舒适感、外形的美观以及空气动力特性等方面有较大的影响。

车窗结构通常为曲面封闭式，在车身的车窗框与车窗玻璃之间，用橡胶密封条连接。密封条起密封和缓冲作用，以防止因车身受力使窗框变形时不致损坏风窗玻璃。

由于对于车型设计来说，车窗相对于车牌的位置是固定的，一旦车窗的位置固定，则车牌的位置也固定了，由此可见，车窗位置的识别可用于对违章车辆的车牌检测进行快速定位，从而缩小搜索范围。然而，现有技术中缺少这样的技术方案。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于车牌搜索的违章检测系统来进行快速检测，所述基于车牌搜索的违章检测系统能够借鉴车窗的位置对违章车辆的车牌位置进行定位和OCR识别，从而提高车牌识别的效率和速度。

图1为根据本发明实施方案示出的基于车牌搜索的违章检测系统所在场景的现场示意图。

如图1所示，基于车牌搜索的违章检测系统所在场景中包括立体摄像设备1、L型竖杆2、太阳能帆板3、控制箱体4、防护层5和地面6。

其中，L型竖杆2上用于放置立体摄像设备1以及红色信号灯、黄色信号灯以及蓝色信号灯，太阳能帆板3也设置在L型竖杆2上，控制箱体4位于地面6上、防护层5内，控制箱体4内包括信号灯控制设备等现场控制设备。

根据本发明实施方案的基于车牌搜索的违章检测系统包括以下设备：

信号灯控制设备，用于对交通路口的正前方处的红色信号灯、黄色信号灯以及蓝色信号灯进行开关控制；

其中，所述信号灯控制设备还用于输出当前时间显示的信号灯的颜色。

接着，继续对本发明的基于车牌搜索的违章检测系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述基于车牌搜索的违章检测系统中，还包括：

违章检测启动设备，与所述信号灯控制设备连接，用于在接收到的当前时间显示的信号灯的颜色为红色或黄色时，控制立体摄像设备进入启动状态；

其中，所述违章检测启动设备还用于在接收到的当前时间显示的信号灯的颜色为蓝色时，控制立体摄像设备进入省电状态。

在所述基于车牌搜索的违章检测系统中，还包括：

立体摄像设备，设置在交通路口的正前方，与所述违章检测启动设备连接，包括摄像头序列、参数提取设备、马达控制设备和数据输出设备，用于对交通路口的通行区域进行立体拍摄；

所述摄像头序列包括垂直设置的两个摄像头，用于对各自视野范围进行拍摄，以分别获得上方视野图像和下方视野图像；

所述参数提取设备与所述摄像头序列的两个摄像头分别连接，用于接收所述上方视野图像和所述下方视野图像，并获取所述上方视野图像中的中心子图像，并基于中心子图像在所述下方视野图像寻找匹配内容的相似子图像，将中心子图像中的中心像素点到相似子图像的中心像素点的坐标偏移作为所述上方视野图像和所述下方视野图像之间的视差；

所述马达控制设备分别与所述摄像头序列和所述参数提取设备连接，用于基于所述视差确定所述上方视野图像或所述下方视野图像中拍摄的主要目标距离所述摄像头序列的距离，并基于所述距离驱动马达以实现对所述两个摄像头的焦距调节；

所述数据输出设备与所述马达控制设备和所述摄像头序列连接，用于在所述马达控制设备完成焦距调节后，将所述两个摄像头分别获得上方视野图像和下方视野图像进行相同内容去重的拼接处理以获得并输出通行区域图像；

空洞填补设备，与所述数据输出设备连接，用于接收所述通行区域图像，并对所述通行区域图像中的各个空洞进行检测，实现对所述通行区域图像中的各个空洞的填补操作，以获得并输出填补操作后的填补处理图像；其中，对所述通行区域图像中的各个空洞的填补操作包括：基于每一个空洞旁边的像素点的像素值递进式确定所述空洞所包括的各个像素点的像素值；

轮廓线检测设备，与所述空洞填补设备连接，用于接收所述填补处理图像，对所述填补处理图像中的轮廓线进行检测以获得多个轮廓线，将所述多个轮廓线围成的多个子图像作为待处理子图像输出；

灰度化处理设备，用于接收所述多个待处理子图像，对所述多个待处理子图像分别执行灰度化处理，以获得并输出多个灰度化子图像；

平均值提取设备，与所述灰度化处理设备连接，用于接收所述多个灰度化子图像，并基于每一个灰度化子图像中各个像素点的灰度值确定每一个灰度化图像的平均灰度值；

像素数检测设备，与所述灰度化处理设备连接，用于接收所述多个灰度化子图像，并确定每一个灰度化子图像中的像素点的总数以作为每一个灰度化子图像的像素数输出；

偏离分析设备，分别与所述平均值提取设备和所述像素数检测设备连接，用于接收每一个灰度化子图像的平均灰度值和每一个灰度化子图像的像素数，并对每一个灰度化子图像执行以下处理：确定灰度化子图像中的每一个像素点的灰度值偏离其平均灰度值的偏离值，所述偏离值为大于等于零的数值，将所述灰度化子图像中的各个像素点的偏离值相加以获得所述灰度化子图像的总偏离值，将所述灰度化子图像的总偏离值除以所述灰度化子图像的像素数以获得所述灰度化子图像的偏离平均值；

车窗提取设备，与所述偏离分析设备连接，用于接收各个灰度化子图像的偏离平均值，将各个灰度化子图像的偏离平均值进行比较，取各个灰度化子图像的偏离平均值中数值最小的偏离平均值对应的灰度化子图像作为车窗子图像输出；

车牌搜索设备，分别与所述轮廓线检测设备和所述车窗提取设备连接，用于接收所述车窗子图像和所述填补处理图像，基于所述车窗子图像在所述填补处理图像中的相对位置以及基准车体轮廓中车牌相对应前车窗的位置，在所述填补处理图像中搜索车牌对应的部分以作为车牌子图像输出；

车牌识别设备，与所述车牌搜索设备连接，用于接收所述车牌子图像，并基于OCR识别模式对所述车牌子图像执行文字识别，以获得并输出对应的车牌号码；

违章信息发送设备，与所述车牌识别设备连接，用于接收所述车牌号码，并将所述车牌号码与当前时刻一起发送给附近的交管运营服务器；

其中，所述轮廓线检测设备对所述填补处理图像中的轮廓线进行检测以获得多个轮廓线包括：获得的多个轮廓线中只包括所述填补处理图像中与垂直方向或水平方向的夹角小于等于预设角度的轮廓线。

在所述基于车牌搜索的违章检测系统中：

所述违章信息发送设备为时分双工通信设备、3G通信设备、CDMA 通信设备以及GPRS通信设备中的一种。

在所述基于车牌搜索的违章检测系统中，还包括：

计时设备，设置在所述立体摄像设备一侧，用于输出当前时刻。

在所述基于车牌搜索的违章检测系统中：

所述计时设备与所述违章信息发送设备连接，用于将所述当前时刻发送给所述违章信息发送设备。

在所述基于车牌搜索的违章检测系统中：

所述空洞填补设备包括数据接收单元、空洞检测单元、空洞填补单元和数据输出单元。

在所述基于车牌搜索的违章检测系统中：

所述数据接收单元与所述数据输出设备连接，用于接收所述通行区域图像；

所述空洞检测单元与所述数据接收单元连接，用于对所述通行区域图像中的各个空洞进行检测；

所述空洞填补单元与所述空洞检测单元连接，用于实现对所述通行区域图像中的各个空洞的填补操作；

以及所述数据输出单元与所述空洞填补单元连接，用于获得并输出填补操作后的填补处理图像。

另外，时分双工是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收和传送信道。移动通信目前正向第三代发展，中国于1997年6 月提交了第三代移动通信标准草案(TD-SCDMA)，其TDD模式及智能天线新技术等特色受到高度评价并成三个主要候选标准之一。在第一代和第二代移动通信系统中FDD模式一统天下，TDD模式没有引起重视。但由于新业务的需要和新技术的发展，以及TDD模式的许多优势，TDD模式将日益受到重视。

时分双工的工作原理如下：TDD是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与传送信道(或上下行链路)。TDD模式的移动通信系统中接收和传送是在同一频率信道即载波的不同时隙，用保证时间来分离接收与传送信道；而FDD模式的移动通信系统的接收和传送是在分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收与传送信道。

采用不同双工模式的移动通信系统特点与通信效益是不同的。TDD模式的移动通信系统中上下行信道用同样的频率，因而具有上下行信道的互惠性，这给TDD模式的移动通信系统带来许多优势。

在TDD模式中，上行链路和下行链路中信息的传输可以在同一载波频率上进行，即上行链路中信息的传输和下行链路中信息的传输是在同一载波上通过时分实现的。

采用本发明的基于车牌搜索的违章检测系统，针对现有技术中违章车辆车牌的图像识别搜索范围过大的技术问题，通过车窗的灰度值分布情况，获取拍摄图像中的车窗位置，进而确定车牌位置，并基于车牌的图像部分确定对应的车牌号码，从而缩小了车牌的图像搜索范围，解决了上述技术问题。

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)

1.一种基于车牌搜索的违章检测系统，其特征在于，包括：

信号灯控制设备，用于对交通路口的正前方处的红色信号灯、黄色信号灯以及蓝色信号灯进行开关控制；

其中，所述信号灯控制设备还用于输出当前时间显示的信号灯的颜色；

违章检测启动设备，与所述信号灯控制设备连接，用于在接收到的当前时间显示的信号灯的颜色为红色或黄色时，控制立体摄像设备进入启动状态；

其中，所述违章检测启动设备还用于在接收到的当前时间显示的信号灯的颜色为蓝色时，控制立体摄像设备进入省电状态；

立体摄像设备，设置在交通路口的正前方，与所述违章检测启动设备连接，包括摄像头序列、参数提取设备、马达控制设备和数据输出设备，用于对交通路口的通行区域进行立体拍摄；

所述摄像头序列包括垂直设置的两个摄像头，用于对各自视野范围进行拍摄，以分别获得上方视野图像和下方视野图像；

所述参数提取设备与所述摄像头序列的两个摄像头分别连接，用于接收所述上方视野图像和所述下方视野图像，并获取所述上方视野图像中的中心子图像，并基于中心子图像在所述下方视野图像寻找匹配内容的相似子图像，将中心子图像中的中心像素点到相似子图像的中心像素点的坐标偏移作为所述上方视野图像和所述下方视野图像之间的视差；

所述马达控制设备分别与所述摄像头序列和所述参数提取设备连接，用于基于所述视差确定所述上方视野图像或所述下方视野图像中拍摄的主要目标距离所述摄像头序列的距离，并基于所述距离驱动马达以实现对所述两个摄像头的焦距调节；

所述数据输出设备与所述马达控制设备和所述摄像头序列连接，用于在所述马达控制设备完成焦距调节后，将所述两个摄像头分别获得上方视野图像和下方视野图像进行相同内容去重的拼接处理以获得并输出通行区域图像；

空洞填补设备，与所述数据输出设备连接，用于接收所述通行区域图像，并对所述通行区域图像中的各个空洞进行检测，实现对所述通行区域图像中的各个空洞的填补操作，以获得并输出填补操作后的填补处理图像；其中，对所述通行区域图像中的各个空洞的填补操作包括：基于每一个空洞旁边的像素点的像素值递进式确定所述空洞所包括的各个像素点的像素值；

轮廓线检测设备，与所述空洞填补设备连接，用于接收所述填补处理图像，对所述填补处理图像中的轮廓线进行检测以获得多个轮廓线，将所述多个轮廓线围成的多个子图像作为待处理子图像输出；

灰度化处理设备，用于接收所述多个待处理子图像，对所述多个待处理子图像分别执行灰度化处理，以获得并输出多个灰度化子图像；

平均值提取设备，与所述灰度化处理设备连接，用于接收所述多个灰度化子图像，并基于每一个灰度化子图像中各个像素点的灰度值确定每一个灰度化图像的平均灰度值；

像素数检测设备，与所述灰度化处理设备连接，用于接收所述多个灰度化子图像，并确定每一个灰度化子图像中的像素点的总数以作为每一个灰度化子图像的像素数输出；

偏离分析设备，分别与所述平均值提取设备和所述像素数检测设备连接，用于接收每一个灰度化子图像的平均灰度值和每一个灰度化子图像的像素数，并对每一个灰度化子图像执行以下处理：确定灰度化子图像中的每一个像素点的灰度值偏离其平均灰度值的偏离值，所述偏离值为大于等于零的数值，将所述灰度化子图像中的各个像素点的偏离值相加以获得所述灰度化子图像的总偏离值，将所述灰度化子图像的总偏离值除以所述灰度化子图像的像素数以获得所述灰度化子图像的偏离平均值；

车窗提取设备，与所述偏离分析设备连接，用于接收各个灰度化子图像的偏离平均值，将各个灰度化子图像的偏离平均值进行比较，取各个灰度化子图像的偏离平均值中数值最小的偏离平均值对应的灰度化子图像作为车窗子图像输出；

车牌搜索设备，分别与所述轮廓线检测设备和所述车窗提取设备连接，用于接收所述车窗子图像和所述填补处理图像，基于所述车窗子图像在所述填补处理图像中的相对位置以及基准车体轮廓中车牌相对应前车窗的位置，在所述填补处理图像中搜索车牌对应的部分以作为车牌子图像输出；

车牌识别设备，与所述车牌搜索设备连接，用于接收所述车牌子图像，并基于OCR识别模式对所述车牌子图像执行文字识别，以获得并输出对应的车牌号码；

违章信息发送设备，与所述车牌识别设备连接，用于接收所述车牌号码，并将所述车牌号码与当前时刻一起发送给附近的交管运营服务器；

其中，所述轮廓线检测设备对所述填补处理图像中的轮廓线进行检测以获得多个轮廓线包括：获得的多个轮廓线中只包括所述填补处理图像中与垂直方向或水平方向的夹角小于等于预设角度的轮廓线；

所述违章信息发送设备为时分双工通信设备、3G通信设备、CDMA通信设备以及GPRS通信设备中的一种；

计时设备，设置在所述立体摄像设备一侧，用于输出当前时刻。