CN112668642A - 一种机动车电子标识与视频结合系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆道路安全管理技术领域，公开了种机动车电子标识与视频结合系统及方法，包括射频获取模块，用于接收车辆电子标签数据并对标签定位以及触发抓拍；视频获取模块，所述视频获取模块与所述射频模块连接，视频获取模块用于获取视频摄像头抓拍图片及结构化数据；双基匹配模块，所述视频获取模块、视频获取模块均与双基匹配模块连接，双基匹配模块用于对射频获取模块、视频获取模块获取射视数据的进行匹配操作并上报匹配结果、匹配车辆信息以及抓拍图片。本发明通过RFID技术与视频的结合，弥补了各自的缺点，实现长时间收集道路过车数据，并且能够保证比起射频和视频单一技术路线更高的车辆信息捕获率和准确率。
Description
技术领域
本发明涉及车辆道路安全管理技术领域，具体涉及一种机动车电子标识与视频结合系统及方法。
背景技术
随着进入大数据时代，在路况愈发复杂的今天，对于路上车辆行驶状况以及违法行为的掌握，纯靠人力已经不现实，需要路面设备对各个路段的机动车道、非机动车道进行全天候监控并实时记录上传车辆特征以及图像信息，各级车辆管理平台将这些信息存储至数据库中，用于查询、调度以及执法，简而言之，核心需求即为长时间精确获取过车数据。通过视频图像识别车辆和号牌特征，是行业中常用的解决方案；同时，射频识别(RFID)是获取过车数据的另一条技术路线，基于GB35786协议，射频天线可盘点获取汽车电子标识中所记录的车辆信息。
但上述两种技术路线均存在客观缺陷，视频摄像头识别车牌以及号牌种类、车辆类型、车身颜色等，受限于天气、光照、路况、号牌遮挡、污损等情况，时常会发生识别错误的问题，而且依靠视觉无法获取更为详尽的车辆数据，如车辆出厂日期、功率、排量、车主信息等等；在射频识别方面，尽管可以实现对于安装电子标签的车辆较高的上报率和准确率，但电子标签的普及程度不如实体车牌，会产生大量数据漏报，同时，射频无法准确判断违法行为，如未系安全带、非机动车驾驶员未带安全帽以及逆行等，也无法获抓拍图片以及过车录像来作为执法依据。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种通过视射频结合来获取道路过车数据的方法，解决了视频或射频单一技术路线的缺陷，提高了整体捕获率和准确率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种机动车电子标识与视频结合系统，包括
射频获取模块，用于接收车辆电子标签数据并对标签定位以及触发抓拍；
视频获取模块，所述视频获取模块与所述射频模块连接，视频获取模块用于获取视频摄像头抓拍图片及结构化数据；
双基匹配模块，所述视频获取模块、视频获取模块均与双基匹配模块连接，双基匹配模块用于对射频获取模块、视频获取模块获取射视数据的进行匹配操作并上报匹配结果、匹配车辆信息以及抓拍图片。
进一步的，在本发明中，还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块与所述双基匹配模块连接，用于将匹配结果发送至上位机。
进一步的，在本发明中，所述射频获取模块连接有若干天线，所述天线数量与车道相对设置，所述视频获取模块连接有摄像头。
一种机动车电子标识与视频结合方法，基于上述系统，包括：
S1：射频获取模块对获取的电子标签数据进行处理得到射频数据，根据数据处理结果向视频获取模块下达抓拍指令；
S2：视频获取模块接收抓拍指令对车辆进行抓拍，获取抓拍图片并转换得到视频数据；
S3：双基匹配模块对上述射频数据和视频数据进行匹配操作，并将匹配结果发送网络通讯模块。
在本发明中，进一步的，所述步骤S1包括：
S10：射频获取模块进行周期盘点标签操作，计算本轮盘点时电子标签射频定位数据；
S11：根据射频定位数据判断电子标签距离是否达到射频触发阈值，达到则电子标签进入视频触发阶段；
S12：对载有电子标签的车辆进行车道和违法行为判别；
S13：判别完成后，向视频获取模块下达抓拍指令；
S14：将得到的射频相关的位置信息、车辆信息以及抓拍图片路径存至射频节点池中，等待匹配。
在本发明中，进一步的，所述步骤S10包括：
S101：获取盘点到的电子标签携带车辆信息以及原始定位数据；
S102：判断是否第一次盘点到此电子标签，是依次执行步骤S103、S104，否执行S104；
S103：射频模块申请新射频节点，拷贝数据并插入射频节点池；
S104：更新节点获取时间；
S105：利用原始定位数据计算出瞬时距离以及速度。
在本发明中，优选的，步骤S12对载有电子标签的车辆依据最大RSSI值进行车道判别，依据预设的车道类型判断车辆是否有违法行为。
在本发明中，优选的，步骤S3包括：双基匹配模块接收到视频数据时，按照车牌号轮询射频节点池，寻找匹配的射频车辆数据，将匹配结果发送至网络通讯模块。
进一步的，所述按照车牌号轮询射频节点池，寻找匹配的射频车辆数据，该过程采用最小编辑距离算法实现车牌号的匹配操作，包括：
S3-1：剔除中文字符，保留数字和字母参与匹配；
S3-2:计算编译距离，并将编译距离与设定值进行比较，得到如下匹配结果：
a：编译距离为零时，以视射频完全匹配上报；
b：编译距离大于零且小于或等于设定值，以视射频增强匹配上报；
c：编译距离大于设定值，视射频匹配失败，以纯视频上报；
S3-3:将上述匹配结果发送至网络通讯模块。
在本发明中，优选的，所述步骤S3还包括：双基匹配模块接收到射频数据，以纯射频数据上报至网络通讯模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过RFID技术与视频的结合，通过双基匹配模块对射频获取模块获得的射频数据、视频获取模块获得视频数据进行匹配，将实体车牌与汽车电子标识进行结合判断，从而提高对载有电子标识的车辆的信息获取准确度，通过视频与射频相结合的方式弥补了各自的缺点，实现长时间收集道路过车数据，并且能够保证比起射频和视频单一技术路线更高的车辆信息捕获率和准确率。
其次，本发明通过射频天线与车道的相对设置以及根据预设车道类型，能够准确判定车辆所在车道以及是否存在违法行为，并可以根据图像信息判断其他违法行为，并对数据信息进行记录保存上传至上位机中作为法律依据，从而为城市交通安全的监管以及对于违法行为执法取证提供更加丰富的数据支撑。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种机动车电子标识与视频结合系统的整体结构图；
图2是本发明的一种机动车电子标识与视频结合方法整体流程图；
图3是本发明的一种机动车电子标识与视频结合方法中步骤S1的流程图；
图4是本发明的一种机动车电子标识与视频结合方法中步骤S10的流程图；
图5是本发明中的双基匹配模块实现的部分流程图I；
图6是本发明中的双基匹配模块实现的部分流程图II；
图7是本发明中的系统中设备部署示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参见图1至图6，本发明一较佳实施方式提供一种机动车电子标识与视频结合系统，包括：
射频获取模块，用于接收车辆电子标签数据并对标签定位以及触发抓拍以及违法判别；
具体的，射频获取模块连接有若干天线，天线数量与车道相对设置，以便于对车道的判断，射频获取模块通过天线获取车辆的电子标签数据，计算本轮盘点时车辆与射频天线的距离以及车辆速度，若确定车辆到达相应位置，则通知视频获取模块利用相机进行一次强制抓拍，目的是为此车辆提供对应的视频图片依据。随后对车辆进行车道判别，再通过车道判别的结果确定此车辆是否有占道或逆行的违法行为，至此，综合上述获取到的数据，将射频相关的位置信息、车辆信息、以及抓拍图片路径等射频数据通过结构体链表的形式存至射频节点池中，等待匹配。同时，触发抓拍的射频节点会送至双基匹配模块进行后续操作。
视频获取模块，所述视频获取模块与所述射频模块连接，视频获取模块用于获取视频摄像头抓拍图片及结构化数据；
具体的，对摄像头主动上报的内容，先将上报图片以文件的形式和规定的命名方式保存至本地，然后对车牌号、号牌种类、号牌颜色、车辆类型、车身颜色、违法类型等信息进行符合设备内部标准的统一编码转换，转换后的视频车辆结构化数据进入双基匹配模块与射频数据进行匹配操作；另外，针对来自于射频获取模块的强制抓拍命令，实施抓拍后同样将图片保存并告知射频获取模块抓拍完成。
双基匹配模块，所述视频获取模块、视频获取模块均与双基匹配模块连接，双基匹配模块用于对射频获取模块、视频获取模块获取射视数据的进行匹配操作并上报匹配结果、匹配车辆信息以及抓拍图片。
具体的，双基匹配模块根据内部的算法对式视射频数据进行匹配，以判断视射频是否标定的为同一辆车，以增加车辆信息上传的准确性，具体的，该过程存在两种情况：其一，当接收的为视频数据时，双基匹配模块将依据车牌号、车辆类型(可选)、号牌种类(可选)、车道号(可选)等作为匹配依据，根据内部的逻辑算法使视频数据与射频数据进行匹配，最终得到三种匹配结果，即完全匹配、增强匹配与不匹配，分别以视射频完全匹配上报、视射频增强匹配上报、纯视频上报三种情况进行上报。其二，当接收的为射频数据，直接上报纯射频数据、车辆信息以及抓拍图片。这时视作视频摄像头未识别出此车辆，只有射频模块记录下了此辆车。
因此，经过双基匹配模块会得到四种上报情况：纯视频上报、纯射频上报、视射频完全匹配上报、视射频增强匹配上报。
进一步的，在本发明中，还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块一端与所述双基匹配模块连接，另一端与上位机进行通讯，网络通讯模块用于对匹配结果、车辆信息等进行编码，通过网络链路发送至上位机。
本发明通过RFID技术与视频的结合，视频获取模块接收摄像头的拍摄数据，射频获取模块接收天线盘点到的标签数据，双基匹配模块对视射频数据进行匹配操作，并将匹配结果发送网络通信模块进行编码，再通过网络链路发送至上位机。通过双基匹配模块对射频获取模块获得的射频数据、视频获取模块获得视频数据进行匹配，将实体车牌与汽车电子标识进行结合判断，从而提高对载有电子标识的车辆的信息获取准确度，通过视频与射频相结合的方式弥补了各自的缺点，实现长时间收集道路过车数据，并且能够保证比起射频和视频单一技术路线更高的车辆信息捕获率和准确率。
基于上述系统，本发明提供一种机动车电子标识与视频结合方法，如图2所示，包括：
S1：射频获取模块对获取的电子标签数据进行处理得到射频数据，根据数据处理结果向视频获取模块下达抓拍指令；
S2：视频获取模块接收抓拍指令对车辆进行抓拍，获取抓拍图片并转换得到视频数据；
S3：双基匹配模块对上述射频数据和视频数据进行匹配操作，并将匹配结果发送网络通讯模块。
具体的，本发明能够通过RFID技术与视频的结合，补正各自的缺点，实现长时间收集道路过车数据，并通过双基匹配模块对视频数据和射频数据进行匹配操作，得出不同的匹配结果，从而提高了车辆锁定的准确度，比起现有技术中射频和视频单一技术路线，提高了车辆信息捕获率和准确率。
在本发明中，具体的，所述步骤S1包括：
S10：射频获取模块进行周期盘点标签操作，计算本轮盘点时电子标签射频定位数据；
具体的，如图3所示，所述步骤S10包括：
S101：获取盘点到的电子标签携带车辆信息以及原始定位数据；
S102：判断是否第一次盘点到此电子标签，是依次执行步骤S103、S104，否执行S104；
S103：射频模块申请新射频节点，拷贝数据并插入射频节点池；
S104：更新节点获取时间；
S105：利用原始定位数据计算出瞬时距离以及速度。
具体的，射频获取模块进行周期盘点标签操作，盘点到的标签携带车辆信息以及原始定位数据，以标签TID(标签识别号)当做唯一标识进行不同标签的区分，对于第一次盘点到的标签，射频获取模块申请新射频节点，拷贝数据并插入射频节点池，随后更新节点获取时间；对于已有节点，只做更新获取时间的操作。该步骤实现了对第一次盘点到的车辆电子标识的信息存储在射频节电池中，保证了节点池数据的全面性，对于已经存储的车辆电子标识，只需要更新节点获取的时间便可以调用存储的数据，从而保证了射频节点池数据的全面性，为后续视频数据与其匹配提供保证。
随后利用原始定位数据计算出瞬时距离，采取8次平均值并剔除方差小于2的异常距离最终得出稳定值，从而保证了获取参数的准确度，速度也采用相同的操作。射频获取模块对于定位数据依照不同天线维护各自独立的数据结构，若设备拥有4部天线，一段时间里场内有3张标签，则在理想情况下，一轮盘点结束每部天线将会接收到3张标签的定位数据，一共有12组定位数据。
在本发明中，进一步，步骤S10完成后继续执行一下步骤：
S11：根据射频定位数据判断电子标签距离是否达到射频触发阈值，达到则电子标签进入视频触发阶段；
S12：对载有电子标签的车辆进行车道和违法行为判别；
对载有电子标签的车辆依据最大RSSI值进行车道判别，依据预设的车道类型判断车辆是否有违法行为。
S13：判别完成后，向视频获取模块下达抓拍指令；
S14：将得到的射频相关的位置信息、车辆信息以及抓拍图片路径存至射频节点池中，等待匹配。
具体的，当某一部天线下的某一张标签稳定距离到达射频触发阈值时，视为此标签进入射频触发阶段，该射频触发阈值可以根据车辆与天线的距离进行设定，这时依据最大RSSI值(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)进行车道判别，RSSI值是通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进行进行定位计算。
在本发明提供的一个具体实施例中，设有四个天线以及对应的四条车道，预设车道类型为机动车/非机动车道，逆行/顺行车道，每部天线预设了与之对应的车道编号，如天线1、2、3、4对应车道号1、2、3、4，此轮盘点天线1下的标签2产生触发，而天线2下标签2的RSSI曲线峰值最高，则判断载有此标签的车辆行驶在天线2所对应的车道2上。确定车道后，依据此车道的预设车道类型(机动车/非机动车道，逆行/顺行车道)判断载有标签的车辆是否产生了占道/逆行的违法行为。标签射频触发并进行车道和违法判别后，告知视频获取模块抓拍与之对应的图片。待图片抓拍完毕，视频获取模块将此标签数据以及抓拍图片路径发送至双基匹配模块进行后续操作。
如此，本发明通过射频天线与车道的相对设置以及根据预设车道类型，能够准确判定车辆所在车道以及是否存在违法行为，并可以根据图像信息判断其他违法行为，并对数据信息进行记录保存上传至上位机中作为法律依据，从而为城市交通安全的监管以及对于违法行为执法取证提供更加丰富的数据支撑。
在本发明中，优选的，如图5所示，步骤S3包括：双基匹配模块接收到视频数据时，按照车牌号轮询射频节点池，寻找匹配的射频车辆数据，将匹配结果发送至网络通讯模块。
进一步的，所述按照车牌号轮询射频节点池，寻找匹配的射频车辆数据，该过程采用最小编辑距离(Levenshtein距离)算法实现车牌号的匹配操作，包括：
S3-1：剔除中文字符，保留数字和字母参与匹配；
S3-2:计算编译距离，并将编译距离与设定值进行比较，得到如下匹配结果：
a：编译距离为零时，以视射频完全匹配上报；
b：编译距离大于零且小于或等于设定值，以视射频增强匹配上报；
c：编译距离大于设定值，视射频匹配失败，以纯视频上报；
S3-3:将上述匹配结果发送至网络通讯模块。
具体的，车牌号的匹配操作采用最小编辑距离(Levenshtein距离)算法实现，具体算法原理为为两个字符串，由其中一个转换为另一个，所需要的最少修改操作次数，其中修改操作包括插入一个字符、删除一个字符、替换一个字符。
在本发明中，在使用上述算法之前，先剔除中文字符，只保留数字和字母参与匹配。经过上述算法计算得出的编译距离为0时，即两字符串完全相同，视作视射频车牌号完全匹配，即为视射频标定了同一辆车；编译距离大于0小于等于设定值(通常为2)时，则视射频车牌号发生增强匹配，此时也视作视射频标定了同一辆车，但视频识别有误；编辑距离大于设定值时，视作视射频匹配失败，视频数据单独上报。
在本发明提供的一个具体实施例中，视频获取模块获取的车牌号为A12345，预设编辑距离匹配设定值为2，会有以下几种情况：
(a)若存在车牌号为A12345的射频节点A，与上述视频车牌号完全一致，进行完全匹配上报。
(b)若存在车牌号为A12346的射频节点A，且依据此射频节点所算出的编辑距离1为所有节点中的最小值，符合设定值要求，则此视频车辆与节点A所代表的射频车辆车牌号部分一致，进行增强匹配上报。
(c)若存在车牌号为A23378的射频节点A，且依据此射频节点所算出的编辑距离4为所有节点中的最小值，但不符合设定值要求，所以射频节点池中不存在能与射频匹配的节点，进行纯视频上报。
(d)射频节点池中无节点，进行纯视频上报。
在本发明中，优选的，如图6所示，所述步骤S3还包括：双基匹配模块接收到射频数据，直接上报纯射频数据、车辆信息以及抓拍图片。这时视作视频摄像头未识别出此车辆，只有射频模块记录下了此辆车，因此以纯射频数据上报至网络通讯模块。
如此，上述匹配结果分为四种上报情况：纯视频上报、纯射频上报、视射频完全匹配上报、视射频增强匹配上报。将得到的结果发送网络通信模块进行编码，再通过网络链路发送至上位机，以便于数据留存以及作为是否存在违法行为以及误判的依据。
在本发明提供的一个具体实施例中，如图7所示，提供连了一种搭载本发明示例设备的一种部署方式，设备部署在路口电警杆上，具体可以为双相机四天线，即两个摄像机，面向不同拍摄方向，四天线面向不同车道，可以单相机双天线，具体根据现场实际需要可以进行不同的配置。而且，在本系统中可预设天线-车道-相机的对应关系，即可通过三者的联动以及本发明实例中叙述的视射频结合方法收集过车数据，每部设备的收集范围覆盖当前路口的指定行驶方向的一条多车道路线。设备将双基匹配结果包括抓拍图片上传至车辆管理系统平台，平台可依据每台设备的唯一标识对设备进行区分。
综上，本发明能够通过RFID技术与视频的结合，补正各自的缺点，实现长时间收集道路过车数据，比起射频和视频单一技术路线更高的车辆信息捕获率和准确率。同时，能够对车辆的违法行为进行判定并留有图片证据信息，为城市交通安全的监管以及对于违法行为执法取证提供更加丰富的数据支撑。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (10)
1.一种机动车电子标识与视频结合系统，其特征在于，包括
射频获取模块，用于接收车辆电子标签数据并对标签定位以及触发抓拍；
视频获取模块，所述视频获取模块与所述射频模块连接，视频获取模块用于获取视频摄像头抓拍图片及结构化数据；
双基匹配模块，所述视频获取模块、视频获取模块均与双基匹配模块连接，双基匹配模块用于对射频获取模块、视频获取模块获取射视数据的进行匹配操作并上报匹配结果、匹配车辆信息以及抓拍图片。
2.根据权利要求1所述的一种机动车电子标识与视频结合系统，其特征在于，还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块与所述双基匹配模块连接，用于将匹配结果发送至上位机。
3.根据权利要求2所述的一种机动车电子标识与视频结合系统，其特征在于，所述射频获取模块连接有若干天线，所述天线数量与车道相对设置，所述视频获取模块连接有摄像头。
4.一种机动车电子标识与视频结合方法，基于上述系统，其特征在于，包括：
S1：射频获取模块对获取的电子标签数据进行处理得到射频数据，根据数据处理结果向视频获取模块下达抓拍指令；
S2：视频获取模块接收抓拍指令对车辆进行抓拍，获取抓拍图片并转换得到视频数据；
S3：双基匹配模块对上述射频数据和视频数据进行匹配操作，并将匹配结果发送网络通讯模块。
5.根据权利要求4所述的一种机动车电子标识与视频结合方法，其特征在于，所述步骤S3包括：双基匹配模块接收到视频数据时，按照至少包括车牌号为匹配依据轮询射频节点池，寻找匹配的射频车辆数据，将匹配结果发送至网络通讯模块。
6.根据权利要求5所述的一种机动车电子标识与视频结合方法，其特征在于，所述按照车牌号轮询射频节点池，寻找匹配的射频车辆数据，该过程采用最小编辑距离算法实现车牌号的匹配操作，包括：
S3-1：剔除中文字符，保留数字和字母参与匹配；
S3-2:计算编译距离，并将编译距离与设定值进行比较，得到如下匹配结果：
a：编译距离为零时，以视射频完全匹配上报；
b：编译距离大于零且小于或等于设定值，以视射频增强匹配上报；
c：编译距离大于设定值，视射频匹配失败，以纯视频上报；
S3-3:将上述匹配结果发送至网络通讯模块。
7.根据权利要求5所述的一种机动车电子标识与视频结合方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：双基匹配模块接收到射频数据，以纯射频数据上报至网络通讯模块。
8.根据权利要求4所述的一种机动车电子标识与视频结合方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S10：射频获取模块进行周期盘点标签操作，计算本轮盘点时电子标签射频定位数据；
S11：根据射频定位数据判断电子标签距离是否达到射频触发阈值，达到则电子标签进入视频触发阶段；
S12：对载有电子标签的车辆进行车道和违法行为判别；
S13：判别完成后，向视频获取模块下达抓拍指令；
S14：将得到的射频相关的位置信息、车辆信息以及抓拍图片路径存至射频节点池中，等待匹配。
9.根据权利要求8所述的一种机动车电子标识与视频结合方法，其特征在于，所述步骤S10包括：
S101：获取盘点到的电子标签携带车辆信息以及原始定位数据；
S102：判断是否第一次盘点到此电子标签，是依次执行步骤S103、S104，否执行S104；
S103：射频模块申请新射频节点，拷贝数据并插入射频节点池；
S104：更新节点获取时间；
S105：利用原始定位数据计算出瞬时距离以及速度。
10.根据权利要求9所述的一种机动车电子标识与视频结合方法，其特征在于，所述步骤S12对载有电子标签的车辆依据最大RSSI值进行车道判别，
依据预设的车道类型判断车辆是否有违法行为。
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