CN110718062B - 一种大区域多目标交通事件检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大区域多目标交通事件检测系统及方法，以微波检测器实时探测道路上各目标信息，此目标信息包括位置、速度和行驶的车道；微波检测器将目标位置发送至视频检测器，视频检测器检测该目标的特征信息，交通分析仪将微波检测器检测到的信息与视频检测器检测到的信息进行匹配，获取各目标对应的位置、速度、车型和行驶的车道；交通分析仪将各目标行驶的车道、车型以及行驶速度，与设定的各车道内各车型的限速值相比或者各车道内规定车型相比，判断是否发生交通事件。本发明将微波和视频相结合利于交通执法部门有效管控限速区域内车辆超速行为以及违规占道现象。

Description

一种大区域多目标交通事件检测系统及方法

技术领域

本发明公开了一种大区域多目标交通事件检测系统及方法，涉及交通事件检测技术领域。

背景技术

在分析交通事故原因时，发现超速行驶是诱发道路交通事故的主要原因之一，超速驾驶不仅导致了交通事故次数增加，同时也加剧了事故的严重性。虽然大多数路段都有限速提醒标志，但是司机往往在道路车辆不多的情况下，容易超速行驶，从而导致恶性事故的发生。所以执法是实现遵守交通限速行驶的关键，也是遏制超速违法行为的最后一道防线，只有让不遵守法规的驾驶人受到严厉的处罚，才能让驾驶人按照规定要求行驶，保证道路安全。在很多道路，公安部门已经进行了科学设备的投入使用，以不同形式的超速执法设备如雷达测速仪、激光测速仪、电子监控等，提高了道路交通管理水平。

现有的超速监测系统大多采用窄波束雷达测速仪和电子监控系统来记录超速驾驶的行为，主要方法是在固定的检测线处检测到有超速车辆后驱动摄像机抓拍，然后经高速图像处理和识别技术，将拍摄的照片传回指挥中心。而此系统只适用于对单个车道、固定位置的超速事件进行监控，需要在每个车道都要安装一个测速雷达，而且因多个雷达覆盖区域问题，检测目标难以实现一一对应，易出现漏检、多检现象，且容易出现车辆快速降速、快速提速而导致追尾等事故的发生。

发明内容

本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种大区域多目标交通事件检测系统及方法，避免漏检、多检现象，实现区域内所有目标的交通事件动态监测。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种大区域多目标交通事件检测系统，包括微波检测器、视频检测器、交通分析仪、交换机和事件平台；

微波检测器和视频检测器之间采用RS485串口通讯方式进行数据传输；

微波检测器和交通分析仪、视频检测器和交通分析仪之间均通过交换机实现互连，采用RJ45网络通讯方式进行双向数据传输；

交通分析仪和事件平台采用网络通讯方式进行数据传输；

所述微波检测器采集监测区域内目标信息，并将目标信息发送至交通分析仪；所述视频检测器实时录取监测区域的道路视频信息，并将采集到的视频信息发送至交通分析仪；且在目标进入监测区域时，微波检测器发送触发信号至视频检测器，视频检测器接收到触发信号抓拍目标图像，并对抓拍的图像特征信息进行识别，同时将带特征信息的图像发送至交通分析仪；所述交通分析仪接收目标信息、视频信息以及带特征信息的图像，进行同一目标的信息匹配，生成目标的完整信息；

同时交通分析仪实时接收微波检测器的目标信息，依据预先设置的事件检测阈值进行交通事件判定；若目标被判定为交通事件，此时微波检测器发送触发信号至视频检测器，视频检测仪对目标进行抓拍将并图像发送至交通分析仪；交通分析仪截取该目标发生交通事件的视频段同时连同检测器检测到的目标信息和图像发送至事件平台，事件平台最终推送交通事件报警信息；若目标没有被判定为交通事件，交通分析仪保存监测区域的道路视频信息，不上报事件平台；所述事件平台接收到交通分析仪发来的视频信息、目标信息和图像后，显示交通事件相关信息。

进一步的，所述目标信息包括目标运动信息和目标行驶车道，所述的目标运动信息包括目标的速度和位置，所述的特征信息包含车牌和车型。

进一步的，所述微波检测器检测到有目标进入监测区域时，通过RS485接口发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到触发信号，视频检测器将对抓拍到的图像进行特征信息识别，并将图像识别结果发送至交通分析仪。

进一步的，所述微波检测器检测到目标离开监测区域时，通过RS485接口发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到触发信号，抓拍目标的图像并将图像发送至交通分析仪。

进一步的，所述触发信号包含：目标的位置和时间戳；所述视频检测器根据目标位置直接抓拍目标的图像并识别；所述时间戳为目标进入监测区域的时间，离开监测区域的时间以及交通事件发生时间。

一种大区域多目标交通事件检测方法，包括以下步骤：

S1：在杆件上布设微波检测器和视频检测器，通过交通分析仪将二者时间校调统一，并设置事件检测阈值；

S2：微波检测器实时跟踪道路上目标信息，并将目标信息发送至交通分析仪；所述视频检测器实时录取监测区域的道路视频信息，且所述视频检测器接收微波检测器的触发信号并识别图像信息，并将识别的图像信息发送至交通分析仪；

S3：交通分析仪实时接收微波检测器跟踪的目标信息，依据预先设置的事件检测阈值进行交通事件判定，交通分析仪将各目标的完整信息，与设定事件检测阈值相比，判断是否发生交通事件，交通事件不成立时，转S4；交通事件成立时，转S5；

S4：交通分析仪保存监测区域的道路视频信息，不上报事件平台；

S5：微波检测器发送触发信号至视频检测器，视频检测仪对目标进行抓拍，并对抓拍的图像发送至交通分析仪；交通分析仪截取该目标发生交通事件的视频段同时连同检测器检测到的目标信息和图像发送至事件平台；

S6：事件平台推送交通事件报警信息。

进一步的，所述的完整信息包括目标信息和特征信息，所述目标信息包括目标运动信息和目标行驶车道，所述的目标运动信息包括目标的速度和位置，所述的特征信息包含车牌和车型；微波检测器检测到有目标进入监测区域时，微波检测器发送触发信号给视频检测器，视频检测器对目标进行抓拍，并对图像进行特征信息识别，以及图像识别结果发送至交通分析仪；

所述微波检测器检测到目标离开监测区域时，微波检测器发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到触发信号，抓拍目标的图像并将图像发送至交通分析仪。

进一步的，所述交通事件包括超速事件以及占道行驶事件。

进一步的，S5中，当判断发生交通事件时，实时跟踪目标直至该目标停止交通事件或离开监测区域，然后生成三个时间记录，第一个为目标进入检测区的时间t₁、第二个为第一次检测到该目标发生交通事件的时间t₂、第三个为目标离开监测区域的时间t₃；然后截取t₂到t₃这个时间段的视频以及t₁、t₂、t₃这三个时间节点的图片；最后将该交通事件的视频和3张图片上报。

有益效果：

1：本发明改变了现有的在某一固定检测线拍照取证的检测方式，通过采用微波检测器大区域范围内实时检测多个车道内多个目标的速度和视频检测器抓拍取证，能够实现检测区域内检测目标和事件记录的一一对应，实现大区域范围内多车道任意位置的超速事件检测，有效避免漏检或多检情况；

2：本发明由单个微波检测器、视频检测器、交通分析仪组成，便于调试和维护；

3：本发明加入车型的判定，规范高速道路上每个车道的行驶车型和行驶速度，利于车辆管控。

附图说明

图1是本发明系统的框图；

图2是本发明方法的流程示意图；

图3是图像中各目标识别结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供的一种实施例：如图1所示，一种大区域多目标交通事件检测系统，包括微波检测器、视频检测器、交通分析仪、交换机和事件平台；

微波检测器和视频检测器之间采用RS485串口通讯方式进行数据传输；

微波检测器和交通分析仪、视频检测器和交通分析仪之间均通过交换机实现互连，采用RJ45网络通讯方式进行双向数据传输；

交通分析仪和平台采用网络通讯方式进行数据传输；

微波检测器：

微波检测器负责对其监测区域内的目标(特指机动车辆)进行跟踪检测。具体跟踪过程是：

微波检测器的发射端发射微波信号，微波信号遇到目标反射回波信号，微波检测器从回波信号中提取出目标相对于微波检测器的距离、角度、速度等信息，根据距离和角度可计算出目标的(x,y)位置。具体从回波信号中提取距离、角度、速度等信息属于现有技术中微波检测的常规技术，具体可参见现有技术，此处不多赘述。

设定好微波检测器的监测区域后，只要检测到目标第一次到达监测区域的边界(距微波检测器的距离达到规定值)即认为检测到目标进入监测区域。当检测到目标进入到监测区域时，微波检测器对该目标在监测区域内的每一帧信息进行关联，形成目标的运动轨迹，实现跟踪。

当检测到目标进入到监测区域时，发送触发信号给视频检测器对目标抓拍，并发送目标运动信息(如目标的速度、位置)到交通分析仪。

视频检测器：

视频检测器负责对监测区域内道路上目标进行图像采集，并在接收微波检测器的触发信号后对目标抓拍，进行图像处理获取特征信息，包括识别目标车辆的车型，以及识别出车牌号(识别出车牌号是为了后续上报超速事件可知具体是哪辆车)。并将采集到的视频流信息和特征结果发送到交通分析仪。现有的视频检测器大部分都具有视频流的采集以及车牌识别功能，在本申请中只需要采用市面上现有的能够实现这种功能的视频检测器即可。

微波检测器和视频检测器根据自身的设计可检测的区域可大可小，而实际应用中，由于这两个设备要同时工作，所以取这两个设备中可检测到的小一点的区域，比如几个车道内的多少米的区域。或者根据实际需要，指定需要监测的一个范围即为监测区域。

交通分析仪：

交通分析仪负责接收微波检测器的目标运动数据、视频检测器的特征结果，进行目标匹配和数据融合，生成目标的完整信息，并依据预先设置的事件检测阈值进行交通事件判定。

事件平台：

事件平台负责对微波检测器、视频检测器和交通分析仪的检测参数进行设置，并接收和处理事件信息。

所述微波检测器采集监测区域内目标信息，实时跟踪各目标的运动信息和目标行驶的车道，并将目标信息发送至交通分析仪；所述视频检测器实时录取监测区域的道路视频信息，并将采集到的视频信息发送至交通分析仪，所述目标运动信息包括位置和速度。

所述交通分析仪实时接收微波检测器追踪的目标信息，依据预先设置的事件检测阈值进行交通事件判定；若目标被判定为交通事件，微波检测器发送触发信号至视频检测器，视频检测仪对目标进行抓拍将并图像发送至交通分析仪；交通分析仪截取该目标发生交通事件的视频段同时连同检测器检测到的目标信息和图像发送至事件平台，事件平台最终推送交通事件报警信息；若目标没有被判定为交通事件，交通分析仪保存监测区域的道路视频信息，不上报事件平台。

所述微波检测器检测到有目标进入监测区域时，通过RS485接口发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到触发信号，视频检测器将对抓拍到的图像进行特征信息识别，并将图像识别结果发送至交通分析仪；所述图像特征信息包括车牌和车型。

所述微波检测器检测到目标离开监测区域时，通过RS485接口发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到触发信号，抓拍目标的图像并将图像发送至交通分析仪。

所述触发信号包含：目标的位置和时间戳；所述视频检测器根据目标位置直接抓拍目标的图像并识别；所述时间戳为目标进入监测区域的时间，离开监测区域的时间以及违规事件发生时间。

所述事件平台接收到交通分析仪发来的视频信息和图像识别结果后，显示交通事件相关信息。

如图2所示：一种大区域多目标交通事件检测方法，包括以下步骤：

第一步：系统安装校调和事件检测阈值设置：首先在道路杆件上布设好微波检测器、视频检测器、交通分析仪，调整微波检测器和视频检测器的俯仰角、水平角、倾斜角，直至能够完全检测到需要监测的区域。微波检测器与视频检测器以RS485接口方式连接，微波检测器与交通分析仪通过交换机以RJ45接口方式连接，视频检测器通过交换机以RJ45接口方式连接，交通分析仪与事件平台通过网络方式实现数据传输。

交通分析仪有NTP服务器功能，能保证交通分析仪、微波检测器、视频检测器三者时间完全同步。

在交通分析仪中设置监测区域和事件检测阈值，其中事件的检测参数包含车道、车型、限速值等。

第二步：交通分析仪接收数据，完成目标完整信息匹配：

微波检测器采集到目标进入监测区域将运动信息和所在车道发送至交通分析仪，并且发送触发信号至视频检测器，其中运动信息包含位置和速度，触发信号包含目标的位置和时间戳；视频检测器接收到触发信号抓拍目标图像，并对抓拍的图像特征信息进行识别，同时将特征信息的图像发送至交通分析仪，其中特征信息包含车牌和车型；交通分析仪接收微波检测器的信息和视频检测器的信息，进行同一目标的信息匹配，生成该目标完整的信息，目标的完整信息为目标的位置、速度、车型和行驶的车道。

目标的整个匹配过程：

从微波检测器坐标系通过旋转和平移到视频检测器坐标系，最后再从视频检测器坐标系投影到图像坐标系，由此可得到微波检测器坐标系中的目标与图像坐标系中的目标匹配。将该目标的ID(标识符)、速度、位置、车型、车牌号进行一一对应，最后在图像上显示该目标的所有信息，具体匹配显示参见图3所示。

第三步：微波检测器和视频检测器分别实时监测交通数据和道路图像，并实时发送至交通分析仪

1)微波检测器实时探测道路上目标车辆的运动信息，实时跟踪监测区域内所有目标的运动信息；此运动信息包括位置和速度，直至目标离开检测区域，将目标的运动信息连同时间戳发送至交通分析仪。

微波检测器给每一个进入监测区域的目标车辆设置标识符ID(标识符ID就为目标车辆自定义的编号)。微波检测器通过实时定位车辆的坐标位置、速度来跟踪目标，实现对监测区域内车辆的轨迹跟踪式检测。

2)当有目标进入监测区域时启动视频检测器录取道路影像，视频检测器录取道路图像，从道路图像中获取监测区域内所有目标的特征信息，将待识别的目标从背景中分离出来，依据几何外形、纹理特征等分析出车辆的车型(例如是小汽车、大巴车、客车等)，识别出车辆行驶的车道，并识别车牌号。并将采集到的图像信息、识别出的特征信息(包括车型、行驶的车道和车牌号)连同时间戳发送给交通分析仪；

3)当微波检测器检测到有目标进入或者离开该监测区域时即通过RS485接口发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到信号即抓拍该目标。

第四步：交通分析仪对微波检测器追踪的目标进行事件判定：

交通分析仪实时接收微波检测器的目标信息依据预先设置的事件检测阈值进行交通事件判定，判定方法为交通分析仪将各目标行驶的车道、车型以及行驶速度，与设定事件检测阈值相比，判断是否发生交通事件，交通事件不成立时，交通分析仪保存监测区域的道路视频信息，不上报事件平台；交通事件成立时，微波检测器发送触发信号至视频检测器，视频检测仪对目标进行抓拍，并对抓拍的图像发送至交通分析仪；交通分析仪截取该目标发生交通事件的视频段同时连同检测器检测到的目标信息和图像发送至事件平台。

第五步：事件平台接收到交通分析仪发来的视频和图片后，显示事件报警和事件相关信息，作进一步的处理。

交通法中对各类型的车辆限定的速度也不同，例如；高速上限定小汽车120km/h，大巴车100km/h，交通分析仪进行车型识别的目的是检测到该目标的速度后与能够结合车型判定是否超速。并且按照每个道路的规划，限速值都不一样，此系统可按实际情况的限速值大小进行调整。比如高速上小车限速120、大车限速100，城市道路上有的限速70、有的限速60，安装在不同的道路上设置的限速值都不同。

交通法中，高速上各车道对于车辆类型要求不同，例如大货车靠外侧车道行驶。

由第一步设置好的事件检测阈值后，在检测范围内，实时计算是否超过该车型的最高限速。若不超过限定速度，则超速事件不成立，无需处理；若超过该车型的最高限速，则说明超速事件成立，作进一步处理。

超速事件成立后，交通分析仪实时跟踪超速目标，并使发生超速事件目标的标注框变色显示，直至该目标停止超速或离开监测区域。然后生成三个时间记录，第一个为目标进入检测区的时间t₁、第二个为第一次检测到该目标超速的时间t₂、第三个为目标离开监测区域的时间t₃；然后截取t₂到t₃这个时间段的视频以及t₁、t₂、t₃这三个时间节点的图片；最后将该事件的视频和3张图片发送至事件平台，同时推送超速报警信息。

占道行驶事件成立后，实时跟踪车辆目标直至该目标变化正确车道或离开监测区域，然后生成三个时间记录，第一个为目标进入检测区的时间t₁、第二个为第一次检测到该目标占道行驶的时间t₂、第三个为目标离开监测区域的时间t₃；然后截取t₂到t₃这个时间段的视频以及t₁、t₂、t₃这三个时间节点的图片；最后将该事件的视频和3张图片上报。

第六步：事件报警及事件信息展示：

事件平台接收到交通分析仪发来的视频和图片后，显示事件报警和事件相关信息，作进一步的处理。

本发明改变了现有的在某一固定检测线拍照取证的检测方式，通过采用微波检测器大区域范围内实时检测多个车道内多个目标的速度和视频检测器抓拍取证，能够实现检测区域内检测目标和事件记录的一一对应，实现大区域范围内多车道任意位置的超速事件检测，有效避免漏检或多检情况；

本发明由单个微波检测器、视频检测器、交通分析仪组成，便于调试和维护；

本发明加入车型的判定，规范高速道路上每个车道的行驶车型和行驶速度，利于车辆管控。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种大区域多目标交通事件检测系统，其特征在于，包括微波检测器、视频检测器、交通分析仪、交换机和事件平台；

微波检测器和视频检测器之间采用RS485串口通讯方式进行数据传输；

微波检测器和交通分析仪、视频检测器和交通分析仪之间均通过交换机实现互连，采用RJ45网络通讯方式进行双向数据传输；交通分析仪和事件平台采用网络通讯方式进行数据传输；

所述微波检测器采集监测区域内目标信息，并将目标信息发送至交通分析仪；

所述视频检测器实时录取监测区域的道路视频信息，并将采集到的视频信息发送至交通分析仪；且在目标进入监测区域时，微波检测器发送触发信号至视频检测器，视频检测器接收到触发信号抓拍目标的图像，并对抓拍的图像特征信息进行识别，同时将带特征信息的图像发送至交通分析仪；所述交通分析仪接收目标信息、视频信息以及带特征信息的图像，进行同一目标的信息匹配，生成目标的完整信息；

交通分析仪实时接收微波检测器的目标信息，依据预先设置的事件检测阈值进行交通事件判定；若目标被判定为交通事件，此时微波检测器发送触发信号至视频检测器，视频检测仪对目标进行抓拍将并图像发送至交通分析仪；交通分析仪截取该目标发生交通事件的视频段同时连同检测器检测到的完整目标信息和图像发送至事件平台，事件平台最终推送交通事件报警信息；若目标没有被判定为交通事件，交通分析仪保存监测区域的道路视频信息，不上报事件平台；

所述事件平台接收到交通分析仪发来的视频信息、目标信息和图像后，显示交通事件相关信息，

所述目标信息包括目标运动信息和目标行驶车道，所述的目标运动信息包括目标的速度和位置，所述的特征信息包含车牌和车型；

所述大区域多目标交通事件检测系统的检测方法，包括以下步骤：S1：在杆件上布设微波检测器和视频检测器，通过交通分析仪将二者时间校调统一，并设置事件检测阈值；

S2：微波检测器实时跟踪道路上目标信息，并将目标信息发送至交通分析仪；所述视频检测器实时录取监测区域的道路视频信息，且所述视频检测器接收微波检测器的触发信号并识别图像信息，并将识别的图像信息发送至交通分析仪；

S3：交通分析仪实时接收微波检测器跟踪的目标信息，依据预先设置的事件检测阈值进行交通事件判定，交通分析仪将各目标的完整信息，与设定事件检测阈值相比，判断是否发生交通事件，交通事件不成立时，转S4；交通事件成立时，转S5；

S4：交通分析仪保存监测区域的道路视频信息，不上报事件平台；

S5：微波检测器发送触发信号至视频检测器，视频检测仪对目标进行抓拍，并对抓拍的图像发送至交通分析仪；交通分析仪截取该目标发生交通事件的视频段同时连同检测器检测到的完整目标信息和图像发送至事件平台；

S6：事件平台推送交通事件报警信息；

所述交通事件包括超速事件以及占道行驶事件；

S5中，当判断发生交通事件时，实时跟踪目标直至该目标停止交通事件或离开监测区域，然后生成三个时间记录，第一个为目标进入检测区的时间t₁、第二个为第一次检测到该目标发生交通事件的时间t₂、第三个为目标离开监测区域的时间t₃；然后截取t₂到t₃这个时间段的视频以及t₁、 t₂、 t₃这三个时间节点的图片；最后将该交通事件的视频和3张图片上报。

2.根据权利要求1所述的一种大区域多目标交通事件检测系统，其特征在于，所述微波检测器检测到有目标进入监测区域时，通过RS485接口发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到触发信号，视频检测器将对抓拍到的图像进行特征信息识别，并将图像识别结果发送至交通分析仪。

3.根据权利要求1所述的一种大区域多目标交通事件检测系统，其特征在于，所述微波检测器检测到目标离开监测区域时，通过RS485接口发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到触发信号，抓拍目标的图像并将图像发送至交通分析仪。

4.根据权利要求1所述的一种大区域多目标交通事件检测系统，其特征在于，所述触发信号包含：目标的位置和时间戳；所述视频检测器根据目标位置直接抓拍目标的图像并识别；所述时间戳为目标进入监测区域的时间，离开监测区域的时间以及交通事件发生时间。

5.根据权利要求1所述的一种大区域多目标交通事件检测系统，其特征在于，所述的完整信息包括目标信息和特征信息，所述目标信息包括目标运动信息和目标行驶车道，所述的目标运动信息包括目标的速度和位置，所述的特征信息包含车牌和车型；微波检测器检测到有目标进入监测区域时，微波检测器发送触发信号给视频检测器，视频检测器对目标进行抓拍，并对图像进行特征信息识别，以及图像识别结果发送至交通分析仪；

所述微波检测器检测到目标离开监测区域时，微波检测器发送触发信号给视频检测器，视频检测器接收到触发信号，抓拍目标的图像并将图像发送至交通分析仪。

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