CN110992715A - 基于电磁波的交通信号灯违章判断方法与系统 - Google Patents

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张光锋
韩钰璋
蒙道杨
李珊
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Abstract

本发明公开一种基于电磁波的交通信号灯违章判断方法与系统。方法包括如下步骤：(10)收集辐射信息：采集路口通过车辆的毫米波辐射数据，并进行处理，形成高低电平信号；(20)判断车辆是否违章：根据所述高低电平信号，并根据交通信号灯所处状态，判断车辆是否在信号灯为红灯时通过路口或压线，若车辆在信号灯为红灯时通过路口，则判定为车辆违章；(30)拍摄光学图像：若通过车辆违章，则拍摄得到车辆的光学图像，若车辆未违章，则不拍摄；(40)识别车牌号并报警：对所述车辆光学图像进行处理，得到违章车辆的车牌号信息并报警。系统包括探测端(1)与监控端(2)，本发明的方法及系统，抗干扰能力强，准确度高，装置易安装。

Description

基于电磁波的交通信号灯违章判断方法与系统
技术领域
本发明属于道路交通监控技术领域，特别是一种准确度高的基于电磁波的交通信号灯违章判断方法与系统。
背景技术
对十字路口进行全天候实时监控式，是确保道路安全、保证正常的交通秩序的重要方法之一，因此提供一个可靠、实用的十字路口监控系统有着现实的必要性。
对十字路口进行实时监控主要采用实时录像和对违章车辆抓拍的方式。
实时录像方法具有系统设置灵活、使用方便、安装简单等特点，可以直观地显示路面交通情况，为交通监控提供大量信息。但是其存在成本高、维护量大、且在强光下无法辨认红灯的问题。
由于对违章车辆进行抓拍的方法可以实现全天候抓拍图像监控，且可以提供清晰的车辆记录图片，并从图片中提取车辆信息，基于该方法的电子警察系统被广泛应用。目前已有的电子警察系统主要利用计算机、图像处理、远程数据访问等技术，对十字路口交通情况进行全天候监控抓拍，对违章情况进行实时图像和数据传输，通过分析数据和光学图像将车辆的具体信息提取出来，完成对违章车辆进行自动检测和记录的任务。
但是，现有对车辆进行抓拍的红绿灯违章判断系统均采用压电传感器或者环形线圈传感器件作为感知车辆的触发器。这种方式由于压电传感器对环境湿度要求较高，极易受到外界机、电震动引起的噪声的干扰，且不同的安装方式与安装质量对其频率特性影响较大，在一些情况下无法满足道路交通对车辆监控的要求。
因此，现有技术存在的问题是：基于违章车辆抓拍的交通信号灯违章判断准确性不够高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电磁波的交通信号灯违章判断方法，准确性高。
本发明的另一目的在于提供一种基于电磁波的交通信号灯违章判断系统，抗干扰能力强，准确度高，易安装。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种交通信号灯违章判断方法，包括如下步骤：
(10)收集辐射信息：采集路口通过车辆的毫米波辐射数据，并进行处理，形成高低电平信号；
(20)判断车辆是否违章：根据所述高低电平信号，并根据交通信号灯所处状态，判断车辆是否在信号灯为红灯时通过路口或压线，若车辆在信号灯为红灯时通过路口，则判定为车辆违章；
(30)拍摄光学图像：若车辆违章，则拍摄得到车辆光学图像，若车辆未违章，则不拍摄；
(40)识别车牌号并报警：对所述车辆光学图像进行处理，得到违章车辆的车牌号信息并报警。
实现本发明另一目的的技术方案为：
一种基于电磁波的交通信号灯违章判断系统，包括：
探测端(1)，用于采集通过路口车辆的毫米波辐射数据并生成高低电平信号，对违章车辆拍摄光学图像，将高低电平信号和光学图像传输至监控端(2)；
监控端(2)，用于处理从探测端(1)接收到的高低电平信号与光学图像，判断车辆是否违章，对光学图像进行处理，提取车辆的车牌号信息，并将违章信息报警；
所述监控端(2)与探测端(1)信号相连。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、抗干扰能力强：无源毫米波穿透能力强，不受天气和时段的影响，受环境因素影响小，抗干扰能力强；
2、准确度高：毫米波辐射计可获得物体的材料特征，可以通过高电平长度准确判断被辐射物是否为车辆。
3、装置易安装：装置体积较小，且对周围环境要求地，易于安装。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明基于电磁波的红绿灯违章判断方法的流程图。
图2为本发明基于电磁波的红绿灯违章判断系统的结构框图。
图中，探测端1，控制端2，
毫米波辐射计11，交通信号灯判断装置12，探测端无线数据传输模块13，高清透雾摄像机14，光伏太阳能电池15，数据存储装置16，中央处理装置17，埋地天线18，
监控端无线数据传输模块21，报警装置22，显示器23，控制平台24，光学图像处理系统25，数据处理模块26。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于电磁波的红绿灯违章判断系统，其包括如下步骤：
(10)收集辐射信息：采集路口通过车辆的毫米波辐射数据，并进行处理，形成高低电平信号；
(20)判断车辆是否违章：根据所述高低电平信号，并根据交通信号灯所处状态，判断车辆是否在信号灯为红灯时通过路口或压线，若车辆在信号灯为红灯时通过路口，则判定为车辆违章；
(30)拍摄光学图像：若车辆违章，则拍摄得到车辆光学图像，若车辆未违章，则不拍摄；
(40)识别车牌号并报警：对所述车辆光学图像进行处理，得到违章车辆的车牌号信息并报警。
优选地，所述(10)收集辐射信息步骤中，采用3mm波段辐射计采集路口通过车辆的毫米波脉冲信号。
优选地，所述(40)识别车牌好并报警步骤中，对车辆光学图像进行处理包括转为二值图像、腐蚀膨胀操作、文字区域选定、字符分割、模板字符集创建和字符匹配步骤，从而得到违章车辆的车牌号信息。
如图2所示，一种基于电磁波的交通信号灯违章判断系统，包括：
探测端1，用于采集通过路口车辆的毫米波辐射数据并生成高低电平信号，对违章车辆拍摄光学图像，将高低电平信号和光学图像传输至监控端2；
监控端2，用于处理从探测端1接收到的高低电平信号与光学图像，判断车辆是否违章，对光学图像进行处理，提取车辆的车牌号信息，并将违章信息报警。
所述探测端1与监控端2信号相连。
优选地，所述探测端1包括毫米波辐射计11、交通信号灯判断装置12、无线数据传输装置13、高清透雾摄像机14、光伏太阳能电池板15、数据存储模块16、中央处理装置17、埋地天线18，所述毫米波辐射计11与埋地天线18相连，中央处理装置与探测端无线数据传输装置13、高清透雾摄像机14、交通信号灯判断装置12、数据存储装置16相连，并与埋地天线18信号相连；
所述毫米波辐射计11，用于收集路口通过车辆的毫米波辐射数据；
所述交通信号灯判断装置12，用于判断交通信号灯所处的状态并将信号传输给中央处理装置17；
所述探测端无线数据传输装置13，用于与监控2之间的远程通信，传输光学图像及通过车辆的高低电平信号并接受监控端2发来的控制信号；
所述高清透雾摄像机14，用于拍摄违章车辆的光学图像，可全天时、全天候工作；
所述光伏太阳能电池板15，用于为探测端装置提供电能；
所述数据存储装置16，用于存储通过车辆的脉冲信号以及违章车辆的光学图像；
所述中央处理装置17，用于对通过车辆的毫米波辐射数据进行处理，形成高低电平信号；
所述埋地天线18，用于扫描经过十字路口的车辆；
优选地，所述毫米波辐射计11为3mm波段辐射计。
优选地，所述中央处理装置17采用型号为MSP 430的微控制器。
交通信号灯违章判断系统采用3mm波段辐射计系统，辐射计要求：其中3mm波段天线，波束宽度0.8°，天线口径300mm，圆极化；采用W波段射频低噪放，频率范围90-100GHz，噪声系数8dB；低频放大器采用直流模式放大低频信号；定标装置采用高低温源把电压信号化为温度信号。
优选地，所述监控端2包括监控端无线数据传输装置21、报警装置22、显示器23、控制平台24、光学图像处理系统25，所述控制平台24分别与监控端无线数据传输装置21、报警装置22、显示器23、光学图像处理装置25、数据处理模块26相连；
所述监控端无线数据传输装置21，用于与探测端1远程通信，接收光学图像信息及脉冲信号并传输控制信号至探测端1；
所述报警装置22，用于将违章车辆的信息报告交警；
所述显示器23，用于显示车辆的光学图像及处理后得到的车辆信息；
所述控制平台24，用于负责监控端各模块之间的数据及控制信号的传输；
所述光学图像处理系统25，用于将车辆的光学图像进行处理，并提取出车辆的车牌号等信息。
所述数据处理模块(26)，用于对通过车辆的高低电平信号进行处理，并结合交通信号灯信息判断车辆是否违章，信号灯为红灯时，若有高电平信号且高电平信号长度为车长时，则判断为违章。
本发明装置的工作过程如下：
首先:在装置埋设前对辐射计进行高低温定标；
第二步:采集路口通过车辆的毫米波辐射数据，并且通过装置处理形成高低电平信号；
第三步:每当得到高低电平信号时，将得到的高低电平信号与交通信号灯的颜色状态作对比，判断汽车是否闯红灯或者在红灯时压线，若闯红灯则判定为违章；
第四步:若判定车辆违章，则通过马路上的高清防雾摄像头拍摄车辆的光学图像；
第五步:通过图像处理软件提取违章车辆的车牌号等信息，并将信息报告交警；
最后:综合第三步和第五步的结果，可以判断车辆是否违章，并得到违章车辆的车牌号等基本信息。
这样就为交通监控系统判断车辆在交通信号灯处是否违章提供了便捷的方法与科学的依据，而且具有抗干扰能力强、便于安装等特点，对监控环境要求地可以在一些比较复杂恶劣的环境中进行正常作业。
本发明的效果是采用在路面下埋设探测装置，并且对违章车辆进行抓拍的方法，可以在任意环境中对交通情况进行监控，并将监测信息及时反馈给控制端，控制端可根据违章判断标准判断其是否违章，对维持交通秩序保证出行安全具有重要意义。为交通系统自动监控提供了科学的方法与技术。该发明设计合理，实现了对十字路口车辆的监控与违章判断，提高了监测的效率和监测的实时性和准确性，在维护公共秩序保证人民出行安全上具有重要意义。

Claims (7)

1.一种基于电磁波的交通信号灯违章判断方法与系统，其特征在于，包括如下步骤：
(10)收集辐射信息：采集路口通过车辆的毫米波辐射数据，并进行处理，形成高低电平信号；
(20)判断车辆是否违章：根据所述高低电平信号，并根据交通信号灯所处状态，判断车辆是否在信号灯为红灯时通过路口或压线，若车辆在信号灯为红灯时通过路口，则判定为车辆违章；
(30)拍摄光学图像：若车辆违章，则拍摄得到车辆光学图像，若车辆未违章，则不拍摄；
(40)识别车牌号并报警：对所述车辆光学图像进行处理，得到违章车辆的车牌号信息并报警。
2.根据权利要求1所述的交通信号灯违章判断方法，其特征在于：
所述(10)收集辐射信息步骤中，所述毫米波辐射数据采用3mm波段辐射计采集。
3.根据权利要求1所述的交通信号灯违章判断方法，其特征在于：
所述(40)识别车牌好并报警步骤中，对车辆光学图像进行处理包括转为二值图像、腐蚀膨胀操作、文字区域选定、字符分割、模板字符集创建和字符匹配步骤，从而得到违章车辆的车牌号信息。
4.一种用于实现权利要求1至3所述方法的基于电磁波的交通信号灯违章判断系统，其特征在于，包括：探测端(1)，用于采集通过路口车辆的毫米波辐射数据并生成高低电平信号，对违章车辆拍摄光学图像，将高低电平信号和光学图像传输至监控端(2)；
监控端(2)，用于处理从探测端(1)接收到的高低电平信号与光学图像，判断车辆是否违章，对光学图像进行处理，提取车辆的车牌号信息，并将违章信息报警；
所述监控端(2)与探测端(1)信号相连。
5.根据权利要求4所述的交通信号灯违章判断系统，其特征在于：
所述探测端(1)包括毫米波辐射计(11)、交通信号灯判断装置(12)、无线数据传输装置(13)、高清透雾摄像机(14)、光伏太阳能电池板(15)、数据存储模块(16)、中央处理装置(17)、埋地天线(18)；
所述毫米波辐射计(11)与埋地天线(18)相连，中央处理装置与探测端无线数据传输装置(13)、高清透雾摄像机(14)、交通信号灯判断装置(12)、数据存储装置(16)相连，并与埋地天线(18)信号相连；
所述毫米波辐射计(11)，用于收集路口通过车辆的毫米波辐射数据；
所述交通信号灯判断装置(12)，用于判断交通信号灯所处的状态并将信号传输给中央处理装置(17)；
所述探测端无线数据传输装置(13)，用于与监控端(2)之间的远程通信，传输光学图像及通过车辆的高低电平信号并接受监控端(2)发来的控制信号；
所述高清透雾摄像机(14)，用于拍摄违章车辆的光学图像，可全天时、全天候工作；
所述光伏太阳能电池板(15)，用于为探测端装置提供电能；
所述数据存储装置(16)，用于存储通过车辆的脉冲信号以及违章车辆的光学图像；
所述中央处理装置(17)，用于对通过车辆的毫米波辐射数据进行处理，形成高低电平信号；
所述埋地天线(18)，用于扫描经过十字路口的车辆。
6.根据权利要求5所述的交通信号灯违章判断系统，其特征在于：
所述毫米波辐射计(11)为3mm波段辐射计。
7.根据权利要求5所述的交通信号灯违章判断系统，其特征在于：
所述监控端(2)包括监控端无线数据传输装置(21)、报警装置(22)、显示器(23)、控制平台(24)、光学图像处理系统(25)，；
所述控制平台(24)分别与监控端无线数据传输装置(21)、报警装置(22)、显示器(23)、光学图像处理装置(25)、数据处理模块(26)相连；
所述监控端无线数据传输装置(21)，用于与探测端(1)远程通信，接收光学图像信息及脉冲信号并传输控制信号至探测端(1)；
所述报警装置(22)，用于将违章车辆的信息报告交警；
所述显示器(23)，用于显示车辆的光学图像及处理后得到的车辆信息；
所述控制平台(24)，用于负责监控端各模块之间的数据及控制信号的传输；
所述光学图像处理系统(25)，用于将车辆的光学图像进行处理，并提取出车辆的车牌号等信息；
所述数据处理模块(26)，用于对通过车辆的高低电平信号进行处理，并结合交通信号灯信息判断车辆是否违章，信号灯为红灯时，若有高电平信号且高电平信号长度为车长时，则判断为违章。
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