CN1133138C - 交通视频图像自动处理系统 - Google Patents

Abstract

一种交通视频图像自动处理系统，包括预警摄像机、预警计算机、识别摄像机和识别计算机，预警摄像机与预警计算机相联，识别摄像机与识别计算机相联；预警计算机和识别计算机内设有视频采集卡；预警计算机和识别计算机通过局域网连接。本发明采用完全视频检测，可实现车辆牌照实时和动态识别，对电视监视图像进行智能化处理并采集车辆参数信息，具有对被追查车的自动报警功能，性能可靠，实现公路交通管理的智能化和问题处理的实时化。

Description

交通视频图像自动处理系统

技术领域：

本发明涉及一种图像采集和计算机图像处理系统，具体是一种为实现公路交通管理的智能化、问题处理的实时化而设计的交通视频图像自动处理系统。

背景技术：

传统的交通管理是通过摄像机摄像、交通管理人员在显示屏前进行监视，而由于交通量的不断扩大与管理的复杂性，这种传统的电视监视系统已经不能适应了，这种方式不仅使得管理人员工作强度大、误差多，而且其作用有限，有许多功能必须要求有高度智能化的设备才能完成。交通管理人员仅凭肉眼识别、凭大脑记忆进行分析判断，对过往车辆进行实时特征分析、识别和监控，其效果是很差的。例如车牌的即时识别和可疑车辆的实时报警方式、车辆特征参数信息的存储和检索、可疑车辆的特写图像抓拍等等功能，都是目前传统的交通监管设备无法实现的、而在客观上又需要解决的问题，因而也就不可能实现高效率、智能化、实时化的交通管理。在设有摄像机监视的路口，即使有交通肇事车辆、被盗车或其它可疑车辆通过时，监控人员如果不是高度注意，用肉眼是立刻很难发现的。因此，传统的电视监视系统难以有效地进行实时、智能化的交通管理。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种采用完全视频检测、可实现车辆牌照实时和动态识别、对电视监视图像进行智能化处理并采集车辆参数信息、具有对被追查车的自动报警功能、性能可靠的交通视频图像自动处理系统，从而完成公路交通管理的智能化、问题处理的实时化。

本发明的技术方案如下：本发明的交通视频图像自动处理系统，其硬件包括预警摄像机、预警计算机、识别摄像机和识别计算机，预警摄像机和识别摄像机均设置在室外车道旁，预警摄像机安装在龙门架上，可拍摄摄像头安装位置处车辆行驶的两个方向；识别摄像机作为对应每个车道的抓拍特写的专用摄像机；其中预警摄像机与预警计算机相联而构成可实时处理全景视频图像的预警系统，识别摄像机与识别计算机相联而构成可自动识别机动车辆车牌的识别系统；预警计算机和识别计算机均采用普通个人计算机，其内部设有视频采集卡，通过该视频采集卡与摄像机相联；预警计算机和识别计算机通过局域网连接。室外摄像机所拍视频图像经有线传输，将视频信号送到计算机进行处理和分析。本发明的一个系统所需的摄像机和计算机的数量取决于公路的车道数。如双向两车道公路用四台摄像机和四台计算机，一台预警计算机可联接两台识别计算机。本发明将摄像机所拍摄的图像信息传输至计算机，由计算机将该视频信息进行解析和处理，以自动识别高速行驶之车辆的牌照号、颜色、车类、行驶方向、速度等车辆参数。

本发明之系统中的多台识别计算机通过电话线联接在广域网上，使多个车辆监控站实现统一的交通管理，支持长距离数据传输。本发明中的识别计算机配备有由声卡、音箱和电铃组成的声光报警设备；配合相应的软件或硬件，在需要监控人员进行实时监控时，识别计算机可以进行声光报警以提示监控人员。如识别计算机经识别所摄车辆发现预定“黑名单”上的车、发现超速行驶的车辆、摄像机角度变化过大、经自动检测发现光线需补偿时、系统出现其它故障时，即可马上报警提示，便于实时拦截被查车辆或及时排除故障，也可在以后搜索可疑车辆；光线较弱时需打开辅助光源。

本发明所述的预警摄像机可拍摄摄像头安装位置处道路车辆行驶的两个方向，发现车辆后立即启动识别系统，由识别摄像机对车辆的外形特征和车牌进行特写图像抓拍，自动对车辆车牌进行动态、实时的识别，并将获取的车辆特征和车牌等车辆参数信息存储在识别计算机内，同时与预先存储的可疑车辆黑名单进行验证，当发现的车辆是可疑车辆时，由识别计算机立即报警。预警计算机内的数据库中已保存有事故逃逸车、被盗车、违章车、通缉车、可疑车辆等的车辆参数信息，列出“黑名单”，并可输入被追查车辆的完整车牌号或个别字符或其它特征，识别计算机用精确或模糊匹配的方法实时报警拦截或搜索。

识别计算机内所保存的车辆参数信息包括车辆监控站点名、车道、车辆行驶方向、车辆出现时间、车类、颜色、速度和车牌，这样实现的视频监控已基本相似于一个人对一辆车的直观识别，而且比人判断快、记得牢。

本发明之预警系统实时处理全景视频图像，发现在指定道路上出现的车辆后，立即启动识别系统，并识别车辆外形特征，对感兴趣车辆图像及相关信息进行压缩存储，将指定信息保存在数据库中，进行黑名单的实时查询、可疑车报警等。预警系统的工作流程包括：

(1)车辆分割：将预警摄像机所摄图像中道路上的车辆分离；

(2)触发：在确定运动物体是有效目标后，由预警计算机立即向识别系统发出控制信号，启动识别摄像机抓拍；

(3)信息存储：将车辆参数信息按规定方式保存在指定数据库中，将车辆全景和车牌特写图像按规定方式压缩、保存、传输；

(4)车辆图像的记录和检索：将过往车辆全景和牌照的全彩色图像以压缩格式保存在计算机里，并可按索引文件检索调看；

(5)场景录像与回放：监控员发现感兴趣的情况后可立刻启动录像功能，其它功能可暂时中断，可以压缩格式保存图像，需要时再启动录像回放功能；

(6)报警：自动检测车速和系统状态等，发现问题立即以声光报警；

(7)显示界面：可显示车道全景动态图像、全景静态图像、特写静态图像、车辆参数和报警提示信息；

(8)检查黑名单：将黑名单数据库中的车辆参数数据读出，与当前通过监控站的车辆参数进行对照，如果发现是黑名单中的车辆，立即报警。

本发明之识别系统完成机动车辆车牌识别，其工作流程包括：

(1)图像获取：识别摄像机在得到预警系统发出的启动摄像信号后，立刻抓拍车牌图像，并按队列方式存放；

(2)车牌分割：利用车牌的结构信息、颜色信息分割车牌图像中的各字符；

(3)车牌识别：将所识别的各车牌字符图像与字符库中模型对照，选取最相似者，若相似性较小，则拒识，并将拒识字符保存为“？”；

(4)车牌修改：提供人机交互手段，使系统管理员可以对车牌自动识别结果进行检查与修改，该功能在数据库管理中实现；

(5)图像压缩：将特写图像保存为JPG图像格式。

本发明之系统由预警系统从道路上自动提取运动的车辆牌照信息，通过预警计算机对图像的理解技术来触发图像采集，再通过高清晰度的识别摄像机采集车牌图像，对于采集到的图像进行二维图像特征提取，从而进行车牌分割，对分割的图像进行基于神经网络的字符识别，从而识别车牌。本发明能够从道路上自动识别并提取运动的车辆牌照信息，就为静态的车辆档案系统和动态的交通管理系统的集成提供了重要的支撑，也为处理各类案件提供了重要证据。本发明还包括车流量统计、交通违章捕捉、道路交通监视日志等功能。本发明的所有工作流程和控制流程基本上是由预警计算机和识别计算机内的计算机软件控制而实现的。

本发明采用了计算机模式识别技术、多媒体技术、网络技术、数字图像处理技术、人工智能、神经网络、数据库技术等等诸多高新技术，它集视频监视、车牌识别、车辆特征提取、车流量统计、图像检索回放、交通管理等多功能于一体，适用于对公路双向多车道的电视监控图像的进行智能化处理，快速地从图像信息中提取文字信息，可实现车辆牌照实时识别、动态识别、自动判读及储存，对电视监视图像进行智能化处理并采集车辆参数信息，发现被追查车辆并自动报警，是公路警务站拦截和追查事故逃逸车、被盗车、违章车等各种需追查车辆的新手段。本发明完全采用视频检测，无需其它设备触发摄像机；实现全天候昼夜监视过往车辆，有车记录，无车不记录；本发明既有反映车辆运行状况的录像，又有记录车辆的特写照片。由本发明可进一步实现公路交通管理的智能化、问题处理的实时化。

附图说明：

图1是本发明实施例的硬件设置示意图；

图2是本发明之预警系统的工作流程图；

图3是本发明之识别系统的工作流程图。

具体实施方式：

图1是本发明之系统对于一个双向车道所设置之硬件的示意图，摄像机可采用CCD摄像机。在图1中，以预警摄像机作为全景摄像机，以识别摄像机作为特写摄像机。车辆黑名单数据库存放在计算机内，过往车辆全景和牌照的全彩色图像以压缩格式保存在计算机内，每幅图像只占10K左右的存储空间，则一张光盘可存储3万多辆车的全景图像和牌照特写，一台计算机可存储近一个月所通过的车辆图像。车辆图像检索回放是按索引文件进行的，调看一辆车的图像只需一秒钟。本发明之系统的监控、数据处理等功能基本上是由预警计算机和识别计算机内的软件实现的。

参看图2，本发明之系统硬件开机后，预警系统开始初始化(包括系统参变量、拨号网络、数据库的初始化)，并采集无车图像作为背景图像保存，把系统配置的文件读入预警计算机；由预警摄像机采集道路图像，并通过对感兴趣区域(AOI)的分析，判断出图像的变化，如果变化不大，说明无车通过，否则说明有车，并发出有车信号。出现车辆时，预警计算机先要将预警摄像机所摄图像中道路上的车辆分离出来，即利用蛙眼视觉原理，跟踪动态目标；利用图像差分，处理相邻图像的变化，实时采集图像与背景图像的变化，计算目标几何(长度、宽度)和物理特征(颜色的变化、灰度的变化、纹理的变化)，根据特征进行目标分离。采集车头感兴趣区域(AOI)，分析车速和车头颜色；对车辆进行颜色识别时，将车辆区域中主要的颜色定义为该车辆的颜色，将彩色信号RGB转换为HIS信号，统计AOI中色调的变化，利用亮度和饱和度所提供的辅助信息，将车辆颜色分为红、蓝、黄、绿、黑、白、其它等七类。对车速的检测，是利用相邻图像中车辆的对应区域的匹配，计算位置差，时间差由系统时钟获得，再利用透视原理进行校正，可得到较准确的车速。如果当前车结束，就进行车类的分析识别，可识别大型车、小型车和摩托车，其分类准则由车辆的宽度及长度的综合分析获得。本系统可用推陈出新的方式连续存储48小时的录像和150000张车牌特写照片，可以让每天过往5000辆车的警务站保留至少30天的信息。收到当前车辆牌照信息后，由预警计算机将车辆牌照与计算机内的黑名单进行实时查询，如果是可疑车，立即进行声光报警。

参看图3。本系统开机后，先读入初始化条件，如果收到预警系统的来车信号，启动识别摄像机采集车辆牌照特写图像，并将该图像加入图像队列；如果没有来车信号，则从图像队列里提取图像，并对图像进行车牌定位，即找到图像中车牌的位置，进行车牌识别；在对车牌特写图像中的字符进行分割时，利用车牌的几何信息(长宽比)、颜色信息(车牌底色和字符色)分离车牌区域，再分割车牌各字符。车牌识别功能是将车牌图像的各字符与字符库中模型对照，利用神经元网络有关算法计算图像间的相似性，最相似者定义为图像的原型，若相似性小于控制参数，则拒识。将图像队列中的图像识别完后(即图3中的图像队列空)，程序将识别结果传回预警监控系统。当车辆无牌或由于牌号破损、污渍导致全部或某个字符不能由机器识别时，可通过简单人机对话进行判读。

Claims (7)

1、一种交通视频图像自动处理系统，其特征在于包括预警摄像机、预警计算机、识别摄像机和识别计算机，其中预警摄像机与预警计算机相联而构成可实时处理全景视频图像的预警系统，识别摄像机与识别计算机相联而构成可自动识别机动车辆车牌的识别系统；预警计算机和识别计算机内设有视频采集卡，通过该视频采集卡与摄像机相联；预警计算机和识别计算机通过局域网连接。

2、根据权利要求1所述的交通视频图像自动处理系统，其特征在于一台或一台以上识别计算机通过电话线联接在广域网上。

3、根据权利要求1所述的交通视频图像自动处理系统，其特征在于所述的识别计算机配备有由声卡、音箱和电铃组成的声光报警设备。

4、根据权利要求1所述的交通视频图像自动处理系统，其特征在于所述的预警摄像机可拍摄摄像头安装位置处车辆行驶的两个方向，发现车辆后立即启动识别系统，由识别摄像机对车辆的外形特征和车牌进行特写图像抓拍，自动对车辆车牌进行动态、实时的识别，并将获取的车辆特征和车牌参数信息存储在识别计算机内，同时与预先存储的可疑车辆黑名单进行验证，当发现的车辆是可疑车辆时，由识别计算机立即报警。

5、根据权利要求4所述的交通视频图像自动处理系统，其特征在于识别计算机所保存的车辆参数信息包括车辆监控站点名、车道、车辆行驶方向、车辆出现时间、车类、颜色、速度和车牌。

6、根据权利要求4所述的交通视频图像自动处理系统，其特征在于预警系统的工作流程包括：

(1)车辆分割：将预警摄像机所摄图像中道路上的车辆分离；

(2)触发：在确定运动物体是有效目标后，由预警计算机立即向识别系统发出控制信号，启动识别摄像机抓拍；

(3)信息存储：将车辆参数信息按规定方式保存在指定数据库中，将车辆全景和车牌特写图像按规定方式压缩、保存、传输；

(4)车辆图像的记录和检索：将过往车辆全景和牌照的全彩色图像以压缩格式保存在计算机里，并可按索引文件检索调看；

(5)场景录像与回放：监控员发现感兴趣的情况后可立刻启动录像功能，其它功能可暂时中断，可以压缩格式保存图像，需要时再启动录像回放功能；

(6)报警：自动检测车速和系统状态，发现问题立即以声光报警；

(7)显示界面：可显示车道全景动态图像、全景静态图像、特写静态图像、车辆参数和报警提示信息；

(8)检查黑名单：将黑名单数据库中的车辆参数数据读出，与当前通过监控站的车辆参数进行对照，如果发现是黑名单中的车辆，立即报警。

7、根据权利要求4所述的交通视频图像自动处理系统，其特征在于识别系统的工作流程包括：

(1)图像获取：识别摄像机在得到预警系统发出的启动摄像信号后，立刻抓拍车牌图像，并按队列方式存放；

(2)车牌分割：利用车牌的结构信息、颜色信息分割车牌图像中的各字符；

(3)车牌识别：将所识别的各车牌字符图像与字符库中模型对照，选取最相似者，若相似性较小，则拒识，并将拒识字符保存为“？”；

(4)车牌修改：提供人机交互手段，使系统管理员可以对车牌自动识别结果进行检查与修改；

(5)图像压缩：将特写图像保存为JPG图像格式。

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