CN109359596A - 一种快速且精确的高速路车辆定位方法 - Google Patents

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徐力平
原良晓
邱晓东
薛小菁
董成浩
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Abstract

本发明涉及一种快速且精确的高速路车辆定位方法，用于通行车辆的道路在一个通行向上被划分为N根车道，N≥1，其特征在于，所述车辆定位方法包括以下步骤：在每条车道上布置参照标志物及摄像机；拍摄运动物体的图像；利用图像获得运动物体与参照标志物之间的相对位置信息，并基于参照标志物的地理位置信息得到运动物体的定位信息；将运动物体的定位信息与车牌号码相关联后发送给自由流电子收费系统。本发明利用常规的摄像机就可快速、精确地获得在高速公路上行驶的车辆的定位信息，无需对道路路面进行大的施工作业，该定位信息可以为后端的自由流电子收费系统服务。

Description

一种快速且精确的高速路车辆定位方法
技术领域
本发明涉及一种高速路车辆定位方法，采用本发明提供的方法对车辆进行定位后可以在自由流电子收费系统中通知相应的设备进行后续动作。
背景技术
现阶段，应用于高速公路的自由流电子收费系统主要有两种技术方案，一种技术方案是专用短程通信电子标签技术方案的电子收费系统(以下简称ETC系统)，另一种技术方案是采用自动车牌识别技术方案的电子收费系统(以下简称ANPR系统)。
比较常见的ETC系统包括涉及路侧设备、车载设备以及拦截车辆的自动栏杆等。通过路侧设备来读取车载设备的信息，获得正确的信息后，控制自动栏杆抬起，对车辆予以放行。对于ETC系统而言，由于路侧设备及车载设备的限制，装有车载设备的车辆不能以较高的速度通过路侧设备，否则会导致路侧设备读取信息失败。因此ETC系统会限制通过车辆的速度，并不能算是真正意义上的自由流电子收费系统。
ANPR系统通常包括抓拍摄像头、自动栏杆、车辆感应器和图像识别软件。ANPR系统首先利用车辆感应器来感知车辆位置，当有车辆到达后，车辆感应器发出信号给抓拍摄像头，由抓拍摄像头获得车辆图像，图像识别软件则利用车辆图像识别车辆的车牌，再由控制系统利用识别到的车牌判断当前车辆的收费信息，在收费信息正确的情况下抬起自动栏杆。与ETC系统相比较，车辆可以以较快速度通过ANPR系统。但若要将现有的人工收费系统改造为ANPR系统还需要在地下铺设车辆感应器，费时、费力。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于自由流电子收费系统中的，且能够实现车辆快速、精确定位的方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种快速且精确的高速路车辆定位方法，用于通行车辆的道路在一个通行向上被划分为N根车道，N≥1，其特征在于，所述车辆定位方法包括以下步骤：
步骤1、在每条车道上布置至少一个参照标志物，并记录参照标志物的地理位置信息，在每条车道的上方设有摄像机，摄像机位于参照标志物的前方，其中，将车辆的行进方向定义为前；
步骤2、摄像机持续对当前车道进行监视，判断是否有运动物体进入摄像机的视野范围内，若有，则进入下一步；
步骤3、拍摄运动物体的图像，识别图像中运动物体的车牌号码，若车牌号码识别成功，则进入下一步，否则产生错误信息，将错误信息发送给自由流电子收费系统；
步骤4、从步骤3得到的所有图像中获得同时记录有运动物体及参照标志物的图像，利用图像获得运动物体与参照标志物之间的相对位置信息，并基于参照标志物的地理位置信息得到运动物体的定位信息；
步骤5、将运动物体的定位信息与步骤3得到的运动物体的车牌号码相关联后发送给自由流电子收费系统。
优选地，步骤1中，所述参照标志物布置在每根车道的侧边，或者参照标志物为位于车道上的平行的M条直线，M≥1，每条直线与车辆的行进方向相垂直。
优选地，所述直线有至少两条，在通过所述步骤4获得运动物体经过其中一条直线时的定位信息的同时，获得所对应图像的拍摄时间一，并利用所述步骤4获得运动物体经过与其在前方相邻的另一条直线时的定位信息及拍摄时间二，计算拍摄时间二与拍摄时间一之间的时间差，将两条直线之间的距离除以时间差得到运动物体的速度。
本发明利用常规的摄像机就可快速、精确地获得在高速公路上行驶的车辆的定位信息，无需对道路路面进行大的施工作业，该定位信息可以为后端的自由流电子收费系统服务。
附图说明
图1为本发明提供的一种快速且精确的高速路车辆定位方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，在本发明提供的一种快速且精确的高速路车辆定位方法中：用于通行车辆的道路在一个通行向上被划分为N根车道，N≥1；将车辆的行进方向定义为前。则所述车辆定位方法包括以下步骤：
步骤1、在每条车道上布置至少一个参照标志物，并记录参照标志物的地理位置信息。本领域技术人员可以根据需要来设置不同的参照标志物，例如可以在车道的侧边设置一根容易识别的直杆，也可以在车道上画多道平行的直线，每条直线与车辆的行进方向相垂直。
在本发明中，还需要在每条车道的上方设有摄像机，摄像机也可以采用多种方式进行按照，一种较为常见的安装方式是将摄像机安装在龙门架上。现有的双目摄像机可以对获得的图像中的目标进行定位，但双目摄像机的定位精度较差，不适合在本发明中使用。本发明中采用的摄像机为比较常规的单目摄像机。摄像机位于参照标志物的前方，且参照标志物在摄像机的视野范围内。
步骤2、摄像机持续对当前车道进行监视，判断是否有运动物体进入摄像机的视野范围内，若有，则进入下一步。对运动物体的识别为本领域技术人的常规技术手段，在本发明中不再赘述。
步骤3、拍摄运动物体的图像。在本实施例中，摄像机以较小的时间间隔连续拍摄运动物体的图像，在拍摄过程中，利用拍摄到的图像对运动物体的车牌号码进行识别。车牌号码的具体识别方法也是本领域技术人的常规技术手段，在本发明中不再赘述。若车牌号码识别成功，则进入下一步，否则产生错误信息，将错误信息发送给自由流电子收费系统。自由流电子收费系统可以设定一定的规则对接收到的错误信息进行处理，其处理方式不属于本发明的范畴，在此不再赘述。
步骤4、从步骤3得到的所有图像中获得同时记录有运动物体及参照标志物的图像，利用图像获得运动物体与参照标志物之间的相对位置信息，并基于参照标志物的地理位置信息得到运动物体的定位信息。
由于参照标志物是固定不动的，因此在参照标志物设置后，其地理位置就是唯一确定的。若图像同时包含了运动物体及参照标志物，则图像中就有了运动物体与参照标志物之间的相对位置信息。将相对位置信息与事先确定的参照标志物的地理位置信息相结合后，就可以得到运动物体的定位信息。
步骤5、将运动物体的定位信息与步骤3得到的运动物体的车牌号码相关联后发送给自由流电子收费系统。自由流电子收费系统根据接收的数据可以进行后续的相关处理流程，具体处理流程不属于本发明的范畴，在此不再赘述。
采用本发明不仅可以对车辆进行定位，还可以计算车辆的实时速度，从而为超速执法提供依据，具体实现方式为：
在车道上布置多条直线，获得车辆通过其中一条直线的图像，记录获取该图像的时间一，并利用上述方法可以得到车辆的定位信息。随后获得车辆通过另一条前方相邻的直线的图像，记录获取该图像的时间二，同样也可以利用上述方法得到车辆的定位信息。计算时间二与时间一之间的时间差，将两条直线之间的距离除以时间差得到车辆的实时速度。

Claims (3)

1.一种快速且精确的高速路车辆定位方法，用于通行车辆的道路在一个通行向上被划分为N根车道，N≥1，其特征在于，所述车辆定位方法包括以下步骤：
步骤1、在每条车道上布置至少一个参照标志物，并记录参照标志物的地理位置信息，在每条车道的上方设有摄像机，摄像机位于参照标志物的前方，其中，将车辆的行进方向定义为前；
步骤2、摄像机持续对当前车道进行监视，判断是否有运动物体进入摄像机的视野范围内，若有，则进入下一步；
步骤3、拍摄运动物体的图像，识别图像中运动物体的车牌号码，若车牌号码识别成功，则进入下一步，否则产生错误信息，将错误信息发送给自由流电子收费系统；
步骤4、从步骤3得到的所有图像中获得同时记录有运动物体及参照标志物的图像，利用图像获得运动物体与参照标志物之间的相对位置信息，并基于参照标志物的地理位置信息得到运动物体的定位信息；
步骤5、将运动物体的定位信息与步骤3得到的运动物体的车牌号码相关联后发送给自由流电子收费系统。
2.如权利要求1所述的一种快速且精确的高速路车辆定位方法，其特征在于，步骤1中，所述参照标志物布置在每根车道的侧边，或者参照标志物为位于车道上的平行的M条直线，M≥1，每条直线与车辆的行进方向相垂直。
3.如权利要求2所述的一种快速且精确的高速路车辆定位方法，其特征在于，所述直线有至少两条，在通过所述步骤4获得运动物体经过其中一条直线时的定位信息的同时，获得所对应图像的拍摄时间一，并利用所述步骤4获得运动物体经过与其在前方相邻的另一条直线时的定位信息及拍摄时间二，计算拍摄时间二与拍摄时间一之间的时间差，将两条直线之间的距离除以时间差得到运动物体的速度。
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