CN1107293C - 用于确定车辆种类的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用在收费道路的收费系统中用于确定车辆种类的装置和方法。根据本发明，确定车辆种类的装置包括一个车辆传感器，一个分车装置，一个车轴探测器，一个摄像机，以及一个车辆种类确定器。上述装置在“滚动式”收费系统中操作顺利，确定各种车辆，将区分车辆种类时的错误减至最小，可以通过改变软件灵活应用于各种环境，而且可以被有效地维护和管理。

Description

用于确定车辆种类的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于确定车辆种类的装置和方法，并且尤其涉及，用在收费道路的收费系统中用于确定车辆种类的装置和方法。
技术背景
通常，用于在收费道路上根据车辆种类收费的车辆种类确定装置通过用光信号的方式输出像车辆长度、高度和宽度、车辆的车轴数量、车轮之间距离以及车轮宽度这样的数据以区分车辆种类并且利用图象处理来识别车辆。
目前使用的车辆种类确定装置是利用接触法或者图象处理方法。
图1a和1b分别是采用了根据传统技术利用接触法确定车辆种类的装置的收费口中的一条通道的平面视图和侧视图。图2a和2b分别是采用了根据传统技术利用图象处理方法确定车辆种类的装置的收费口中的一条通道的平面视图和侧视图。
如图1a和1b，采用接触法的装置通过使用分车装置102和轨道接触器设备100检测车轴数量、车轮宽度和车轮间距离来确定车辆种类。分车装置102通过使用光学传感器确定车辆是否存在而将穿过收费口的车辆分开。轨道接触器设备100包括将被车辆轮胎压住的位置的电阻值变化转换为电压信号的测压仪，完成模数转换，并且输出轮胎宽度和车轮间距离。在这里，测量的信号在一个数字信号处理器(DSP)中处理。
如图2a和2b所表示，利用图象处理方法的装置有两个摄像机200和202，一个在车辆的上方，另一个朝向车辆的侧面。在这里，车辆宽度和长度通过用安装在车辆上方的摄像机200拍摄车辆的图象被计算出来，随后，这辆车的高度通过用朝向车辆的侧面安装的第二个摄像机202拍摄车辆的图象被计算出来。这样，车辆种类由以上所计算的车辆的宽度、长度和高度确定。在这一实施例中，还装备了用于分开车辆的分车装置204和用于处理信号的数字信号处理器DSP。
在利用接触法的上述装置中，会产生严重的错误，部件必须经常更换，同时可能由于用于确定车辆种类的数据会根据对轮胎的实际接触发生变化而产生误操作。并且，利用接触法的装置不能用于一个“滚动式”的收费系统，因为它难于安装，并且当车速超过每小时60公里时它不能精确地检测车辆。
而且，在利用图象处理方法的装置中，由于摄像机拍摄车辆时的车辆位置及车辆的高度和长度会因为在车辆上装载了货物而变化，因此会在车辆的长度和高度上产生错误。而且，当因交通速度低而使车辆相互十分靠近时，对车辆的分离可能不会被精确地完成。而且，当许多种车辆必须被相互区分时(即，当必须区分超过五个种类的车辆时)这种装置难以应用。
发明内容
本发明的一个目标是为了提供一个能用于“滚动式”收费系统的确定车辆种类的装置，它能区分不同种类的车辆，并减少确认时的错误。
本发明的另一个目标是提供一种用上述装置确定车辆种类的方法。
为了实现第一个目标，提供了一个安装在交通通道中用于确定进入通道的车辆的种类的装置，它包括一个用于检测进入通道的车辆并产生车辆传感信号的车辆传感器，一个安装在通道两侧的用于检测车辆前端通过时的信号起点和在车辆后端通过时的信号终点的分车装置，一个包括被安置在通道底部的四个开关触点的，用于根据在各个开关触点处车轮的压力产生接触信号的车轴探测器，一个被安装在车轴探测器上方用于拍摄车辆以作为参考图象和当在信号起点时刻和信号终点时刻之间车辆的第一根车轴被车轴探测器检测到时拍摄车辆的摄像机，以及一个用于根据参考图象和车辆图象之间的差值计算车辆的宽度与长度，并根据车轴探测器产生的接触信号的顺序和数量来确定车轴的数量并区分车辆向前和向后的运动，并且确定车辆种类的车辆种类确定器。
为了实现第二个目标，提供了一种通过使用用于确定车辆种类的装置来确定进入一条预定通道的车辆种类的方法，该装置包括一个用于检测进入预定通道的车辆的车辆传感器，一个用于检测车辆前端部分通过的时刻和车辆后端通过的时刻的分车装置，一个用于检测车轴数量和区分车辆的向前和向后的运动的车轴探测器，一个被安装在车轴探测器上方用于拍摄车辆的参考图象和车辆图象的摄像机，以及一个用于确定车辆宽度与长度及车轴数量，并且确定车辆种类的车辆种类确定器，该方法包括：第一步，其中摄像机拍摄车辆作为参考图象并将参考图象存储在车辆种类确定器的预定存储器里；第二步，其中车辆的前端被分车装置检测到而且当车辆的第一根车轴被车轴探测器检测到时，车辆将被摄像机拍摄下来；第三步，其中拍摄到的车辆图象与存储器中存储的参考图象之间的差值由差值生成单元计算得出，车辆的宽度和长度由车辆宽度/长度计算单元计算得出；第四步，其中车辆的车轴数量由车辆种类确定器用车轴探测器检测到的车轴的数量确定；以及第五步，其中车辆确定器把车辆的车轴宽度、长度以及数量与相应车辆种类的数据相比较，并且确定一个对应的车辆种类。
附图说明
本发明的上述目标和优点将通过参考所附插图详尽描述一个优选实施例而更加明显，其中：
图1a和1b分别是采用了根据传统技术利用接触法确定车辆种类的装置的收费口中的一条通道的平面视图和侧视图。
图2a和2b分别是采用了根据传统技术利用图象处理方法确定车辆种类的装置的收费口中的一条通道的平面视图和侧视图。
图3是表示根据本发明用于确定车辆种类的装置的结构的方框图；
图4a和4b分别是采用了根据本发明用于确定车辆种类的装置的收费口中的一条通道的平面视图和侧视图。
图5是解释根据本发明确定车辆种类的步骤的流程图。
具体实施方式
在下文中，参考所附插图，本发明将得以详尽地描述。
图3是表示根据本发明用于确定车辆种类的装置的结构的方框图，它包括一个车辆传感器300，一个分车装置310，一个车轴探测器320，一个摄像机330，以及一车辆种类确定器340。
车辆传感器300检测到一个进入一条预定的通道，诸如收费道路的收费口的车辆，并且产生一个“车辆检测信号”。本发明中最好用一个微波传感器作车辆传感器300。
被安装在通道两侧的分车装置310，用于检测车辆前端通过的时刻和车辆后端通过的时刻。本发明的优选实施例中的分车装置310包括一个光线发射装置和一个光线接收装置。一个光学传感器可以用作分车装置，该光学传感器把检测到的从光线发射装置发出的光信号被切断的时刻作为表示车辆前端通过的检测起点时刻，把检测到的重新接收到光信号的时刻作为表明车辆后端通过的检测终点时刻。
车轴传感器320包括四个被安装在通道底部并且横穿通道的开关触点，用于根据在各个开关触点处车轮的压力产生接触信号。车辆种类确定器340通过分析车轴传感器的开关触点各自产生的接触信号的产生的顺序和数量确定车轴的数量并且区分车辆的向前和向后的运动。
摄像机330被安装在车轴传感器320的上方拍摄车辆作为参考图象并且当由车轴传感器在检测起点时刻与检测终点时刻之间检测到车辆的第一根轴时拍摄车辆作为车辆图象。
车辆种类确定器340采用一个处理器、一个存储器、一个输入及输出装置，以及预定软件，利用参考图象与车辆图象的差值计算车辆的宽度与长度，根据车轴传感器320产生的接触信号的顺序和数量确定车轴的数量以及车辆是否有向前或者向后的运动，并且确定车辆种类。更详细地说，车辆种类确定器340包括一个图象处理单元，一个车辆确定器360，以及一个接触信号处理器370。
用于从摄像机330接收参考图象和车辆图象的图象处理单元350，获得两个图象的差值并且计算车辆的宽度与长度。图象处理单元350包括一个图象接收单元354、一个图象存储单元352、一个差值生成单元356、以及一个车辆宽度/长度计算单元358。
图象接收单元354从摄像机330接收参考图象和车辆图象并且向图象存储单元352传送参考图象，向差值生成单元356传送车辆图象。
图象存储单元352用于临时存储从图象接收单元354所接收的参考图象。在本发明的一个优选实施例中，图象存储单元352把所接收的参考图象与所存储的参考图象相比较，并且如果两个图象之间的区别很大，就忽略所接收的参考图象，因为它确认一个无用的车辆或者其它物体的图象被包括出来。
差值生成单元356计算从图象接收单元354接收的车辆图象与临时存储在图象存储单元352中的参考图象的变化率，并产生一个差值。
车辆宽度/长度计算单元358利用差值生成单元356产生的差值计算进入通道的车辆的宽度与长度。
接触信号处理单元370通过由车轴传感器320的四个开关触点各自产生的接触信号的顺序和数量确定车轴的数量，并且区分车辆的向前和向后的运动，并且将数据信号传送到确定器360。
车辆种类确定器单元360将图象处理单元350计算出的车辆的宽度和长度以及接触信号处理单元370确定的车轴数量与预定的各种车辆的相应的车辆种类数据进行比较并确定对应的车辆种类。
图4a和4b分别是采用了根据本发明用于确定车辆种类的装置的收费口中的一条通道的平面视图和侧视图。
在图4a和4b中，参照数字300、310、320和330分别表示车辆传感器、分车装置、车轴探测器、摄像机。在图4b中参照数字310和330分别表示分车装置和摄像机。
图5是用于说明根据图3所示的本发明的用于在确定车辆种类的装置中确定车辆种类的方法的流程图。
当进入收费通道的车辆被车辆传感器300检测到时，该车辆被摄像机330拍摄作为参考图象并且参考图象被存储在车辆种类确定器340中的预定存储器里(步骤500和505)。这些步骤被更详细地描述如下，在这些步骤中参考图象被存储在预定存储器里。假定被摄像机330拍摄并被传送到车辆种类确定器340的参考图象称为第一参考图象，以前被存储在存储器中的参考图象作为第二参考图象，当第一参考图象和第二参考图象之间的差值很大时，忽略第一个参考图象，当第一参考图象和第二参考图象之间的差值很小时，把第二参考图象更换成为第一参考图象。
当分车装置310(步骤510)检测到车辆的前端并且车轴探测器320(步骤515)检测到车辆的第一根轴时，摄像机330(步骤520)拍摄车辆的图象。
车辆的宽度和长度在车辆种类确定器340中通过计算拍摄到的车辆图象与存储在存储器(步骤525)中的参考图象的差值而算出。
当分车装置310检测到车辆的后端时，由车辆种类确定器340(步骤530到545)确定车轴探测器320探测到的车轴数量。
当车辆种类确定器340将车辆的宽度和长度以及车轴的数量与存储的各种车辆种类的数据进行了比较并确定了对应的车辆种类时(步骤550)，确定进入通道的车辆的种类的步骤结束。
根据本发明，这种装置在“滚动式”收费系统中顺利操作，确定各种车辆种类，将确定车辆种类时的错误减至最小，通过改变软件可以灵活应用于各种各样的环境，而且可以被有效地维护和管理。

Claims (7)

1.一种安装在交通通道中的用于确定进入通道的车辆的种类的装置，包括车辆探测器、摄像机和车辆种类确定器，其中该装置包括：
一个用于检测进入通道的车辆，并且产生车辆信号的车辆传感器；
一个安装在通道两侧的用于检测车辆前端通过时的检测起点时刻和车辆后端通过时的检测终点时刻的分车装置；
该车轴探测器包括用于根据车轮在相应开关触点的压力产生接触信号而被设置在通道的底面上的四个开关触点；
该摄像机安装在车轴探测器的上方用于拍摄车辆作为参考图象并且当车辆的第一根车轴在检测起点时刻与检测终点时刻之间被车轴探测器检测到时用于拍摄车辆；以及
该车辆种类确定器用于根据参考图象和车辆图象之间的差值计算车辆的宽度与长度、确定车轴的数量、并且根据车轴探测器产生的接触信号的顺序和数量区分车辆的向前和向后运动，并且确定车辆种类。
2.在权利要求1中要求的用于确定车辆种类的装置，其中车辆传感器是一个微波传感器。
3.在权利要求1中要求的用于确定车辆种类的装置，其中的分车装置是一个光学传感器，包括一个光线发射装置和一个光线接收装置，它把检测到的从光线发射装置发出的光信号被切断的时刻作为表示车辆前端通过的检测起点时刻，把检测到的重新接收到光信号的时刻作为表示车辆后端通过的检测终点时刻。
4.在权利要求1中要求的用于确定车辆种类的装置，其中车辆种类确定器包括：
一个用于从摄像机接收参考图象和车辆图象，获得两个图象的差值，并且计算车辆的宽度与长度的图象处理单元；
一个用于确定车轴数量，并且根据在车轴探测器的四个开关触点产生的各自的接触信号的顺序和数量区分车辆的向前和向后运动的接触信号处理部分；以及
一个用于将图象处理单元计算出的车辆宽度和长度以及触点信号处理单元确定的车轴数量与预定的车辆种类的车辆种类数据进行比较并确定对应的车辆种类的车辆种类确定器单元。
5.在权利要求4中要求的用于确定车辆种类的装置，其中图象处理单元包括：
一个用于从摄像机接收参考图象和车辆图象的图象接收单元；
一个用于临时存储从图象接收单元接收的参考图象的图象存储单元；
一个用于获得从图象接收单元接收到的车辆图象和临时存储在图象存储单元中的参考图象的差值的差值图象生成单元；以及
一个用于根据差值计算车辆的宽度与长度的车辆宽度与长度计算单元，
其中当所接收的参考图象和所存储的参考图象之间的差值比预定的差值更大时，图象存储单元忽略所接收的参考图象。
6.一种用确定车辆种类的装置来确定进入一条预定通道的车辆的种类的方法，该装置包括一个用于检测进入预定通道的车辆的车辆传感器，一个用于检测车辆前端部分通过的时刻和车辆后端通过的时刻的分车装置，一个用于检测车轴数量和区分车辆的向前和向后运动的车轴探测器，一个被安装在车轴探测器的上方用于拍摄车辆的参考图象和车辆图象的摄像机，以及一个用于确定车辆的宽度与长度和车轴数量，并且确定车辆的种类的车辆种类确定器，该方法包括：
第一步，其中摄像机拍摄车辆作为参考图象并将参考图象存储在车辆种类确定器的预定存储器里；
第二步，其中车辆的前端被分车装置检测到，当车辆的第一根车轴被车轴探测器检测到时，车辆将被摄像机拍摄；
第三步，其中拍摄到的车辆图象和存储器中存储的参考图象之间的差值由差值生成单元计算得出，车辆宽度和长度由车辆宽度/长度计算单元计算得出；
第四步，其中车辆的车轴数量由车辆种类确定器用车轴探测器检测到的车轴数量确定；以及
第五步，其中车辆确定器把车辆的宽度，长度以及车轴的数量与相应车辆种类的数据相比较，并且确定一个对应的车辆种类。
7.在权利要求6中要求的用于确定车辆种类的方法，其中第一步包括以下子步骤：
当车辆传感器检测到进入通道的车辆时，用摄像机拍摄车辆作为参考图象；以及
假设这个参考图象作为第一参考图象，被存储在存储器中的参考图象作为第二参考图象，当第一参考图象和第二参考图象之间的差值超过预定的差值时，忽略第一参考图象，当第一参考图象和第二参考图象之间的差值不超过预定的差值时，把第二个参考图象更换成为第一个参考图象。
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