CN1235685A - 在道路收费单元中用来记录车辆外部特征的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在道路收费单元(1)中用于车辆(4)外部特征和车号牌的图像记录、以便检查与过路费有关的付款状态的一种方法和一种装置,过路费可借助于远程通信收集。在检查和付款操作期间,通过连续录像记录跟随车辆。在这些记录中,把一个标记连接到车辆上。把相同的标记连接到车号牌的图像上,并且连接到车辆(4)的物理形状的图像上。在不正确付款情况下,寻找可以基于车号牌的图像和车辆物理形状的有关图像,这些图像借助于位置的连续跟随连接在一起。因而由车辆外部特征的图像,按照基于车辆物理性能的分类方案,可以确定车辆的类别,以便确定过路费。

Description

在道路收费单元中用来记录 车辆外部特征的方法和装置

本发明涉及在道路收费单元中用来记录车辆外部特征的一种方法和一种装置，其中可以进行车辆的车号牌、或其他标识特征的记录。

在用于畅通车流的自动道路收费设备处，假定大多数过往车辆装有用于无线电波的接收机-发射机单元，如发送-应答器。道路收费单元包括一种设备，通过该设备可以与过往车辆用无线电波进行通信。这种设备包括用于无线电波的一个发射机和一个接收机，借助于该设备，对于装有上述发送-应答器的过往车辆可以进行付款和记帐操作。关于这种技术，参照例如US,A,4075632和US,A,4242661。

然而，可能出现不带有正确付款设备的车辆通过收费单元。对于这样的车辆的识别，如果他们试图通过收费单元而不以任何方式进行付款，则收费单元装有用于图像记录这样的车辆的车号牌的摄像装置，以便能够跟踪和在以后收费。

在以任意形式出现的大交通量情况下，各车辆将能在进行车辆是否具备进行正确付款操作的检测的时刻、与记录车号牌的时刻之间，运动一定的距离。

在车辆的这种运动期间，必须区分要跟踪的和以后收费的车辆、与已经付款的车辆。这就要求收费设备装有用来记录车辆连续向前运动的设备，从而确保获得正确的车辆图像，就是说，道路收费单元中已记录下收费情况不尽如人意的车辆。在通过道路收费单元期间，即使几辆车辆可能在任意车流中变换车道，也应该能够进行这种定位检查。在车辆全速行驶时应该能够进行付款情况检查，而检查的时间是极为短暂的。

由WO94/28377(Jonsson,Isaksson)，已知一种在道路收费单元中用于记录车辆运动的设备。为此目的，使用置于道路上方的摄像机，各车辆的位置和连续运动被记录在这些摄像机的图像平面上。在图像处理计算机中，在图像处理操作中把车辆轮廓连接到其标识上，并且通过这种轮廓在摄像机内的图像平面中的运动，能连续记录车辆的运动。在图像处理操作中，把用于记录区域的位置编程到用来成象车号牌的摄像机。当车辆处于这个成象点处时，通过致动摄像机可以进行车号牌的曝光。运动被跟踪的车辆进入道路收费单元后，它的交款情况即被识别出来，那些付款情况不能令人满意的车辆，其图像也会被显示出来。

通过道路收费单元的车辆记帐的费用大小一般取决于车辆的类型和尺寸。例如，单独一个私人汽车比挂有拖车的私人汽车收费低，卡车收费更高，此外如果他们带有挂到其上的拖车，额外再收费，等等。车轮轴的数量也可以确定费用。在通常情况下，可能期望根据来自车辆的无线电信息，能使确定费用大小的因素清楚。然而，经验表明，不是总能给出正确的信息。在因为不正确地完成付款操作而对其拍摄图像的这种车辆中，可能发生的是，通过车号牌不能得到正确的车辆类型，或者通过车号牌检查变得太复杂。

为了保证总能记帐正确的费用，因此有必要在通过期间能够记录对费用计算很重要的这种外部车辆特征，而不干扰自由车流。由于这个原因，希望一方面有可能确定因为不满意的付款状态而被成象的车辆组合的类型，而另一方面有可能检查经无线电通信从车辆设备得到的信息是正确的。

本发明基于这样的认识，包括车辆运动录像的上述设备可以扩展到提供车辆类型和过往车辆组成的显示。然后在付款操作期间，这种指显示可以用来建立用于车辆的这些数据，这些车辆的车号牌或相应特征已经成象，以便跟踪和检查这些是否与已经从车辆设备传递的信息相对应。

在本发明的一个实施例中，通过录像可以得到的车辆类型的显示，通过借助于道路中的传感器检测车辆轴的数量来补充。其原因是车轮轴的数量是一种经常使用的确定过路费的手段。如果从上下两个方向对道路录像，则仅从图像可能难以读出车轮轴的数量。

本发明的一个重要条件是，使用一种用来跟踪位置的系统，该系统提供车辆外形录像和车辆使用的轴数记录、与车辆身份记录的一种不容置疑的联系，如借助于其车号牌的图像。在这种连接中，最好采用上述WO94/28377中公开的现有技术。

附图表示本发明的一个最佳实施例，其中

图1用透视图表示伴随有过往车辆的一种道路收费设备；

图2用方块图示意地表示本发明的功能单元。

根据图1，根据本发明的一种自动道路收费单元装有在一条道路2上方延伸的支架1，道路2带有三条车道3，其中各种车辆可以通过门架状支架1行驶。标号4是指一辆由一辆牵引车辆和一辆拖挂车辆组成的、总共有四根车轮轴的商业车辆。车辆不限于保持在支架下的车道，而是允许进行变道(file-changing)和超车。因而，这是一种设计成尽可能少地干扰车流的畅通系统。

两件灯具6和多个用于微波、因此包括天线的发射机和接收机单元7(这里表示的是三个)安装到支架上。这些单元适于与车辆中的单元通信。这些单元将在以后描述。微波还允许在通信周期期间，确定固定设备7正在向其发射的这种车辆单元的位置。

在支架的每一侧有一个摄像机8，指向接近的车流，以记录不允许在边缘上行驶的车辆。此外，两个摄像机9，指向道路，表示在支架中央的最顶部处。可以交替布置更多个这种摄像机。而且，三对摄像机11指向和远离车流。这些摄像机分别设置在三条车道3接近中央的位置上。为了记录和处理摄像机记录，布置有一个图像处理单元15。

如通过引言所述，恰好过路费部分基于所讨论车辆的车轮轴的数量。也如所述的那样，借助于由摄像机9从车辆上方记录的图像难以或不可能确定该数量。在大型商业车辆的情况下，这样的车辆大都装有多于两根的车轮轴(见图1中的4)，车轮罩常常由上层结构隐藏，并且从上方不能收象。为了检测车轮轴的数量，根据建议的实施例，提供多个传感器16，嵌在道路中，当车辆车轮在其上方通过时记录。传感器可以是压力传感器或感应传感器，对通过车轮的金属质量有反应。然而，这种技术是熟知的，并且在这里不需要详细描述。

所有这种设备都连接到用于控制和用于处理记录数据的中央装置11上。这种装置然后又连接到用于进一步通信的中央网络上。

设备的主要功能和功能单元用方块图示意地表示在图2中。22标明大多数车辆所装有的设备，如假定的那样。标号为4的四轴商业车辆在图2中用虚线表示，并且其车轮轴标为5。

这种设备22可以是一个发送-应答器单元23，发送-应答器单元23适于捕获微波，并且把其转换成包含有用于车辆识别信息的回答信号，并且此外，这种设备22可以是一个用来通过发送-应答器传送数据的智能卡，这些数据除标识数据之外，还可以包括与付款条件有关的数据(是否进行记帐，或者是否已经通过记帐卡(charge card)24-一种智能卡，预付)。

方块图中的其他元件与固定设备有关。在支架上安装的是，用于微波的发送机与接收机设备7和两个摄像机9，以及摄像机10(一个被示出)和图像处理单元15，而且在方块图中这些元件都由这些标号标识。而且，这里表示的有道路中的传感器16、和一根由其把传感器16连接到图像处理单元15上的电缆17，图像处理单元15又连接到中央单元11上。

其他元件属于在支架上和在道路中的设备与其通信的所述设备。该设备包括：所述单元11，用于发射机-接收机设备7的控制，并且控制对装有设备22的车辆的记帐；以及单元15，用来记录和处理录像的图像。

用来检查不装有任何单元22-24的车辆、且对这些车辆需要以某种其他方式识别以及调查以便以后收费的上述设备包括：摄像机9，用来识别和跟踪车辆，特别是那些缺乏正确设备22的车辆；和摄像机10(只示出一个)，用来成象车辆的车号牌，以便可以跟踪这些车辆。摄像机9和10连接到用于控制与分析、及用于记录录像的图像的收集和进行其可能的压缩与存储的单元15上。这些图像可以传送到用于与跟踪有联系的以后处理、和用于已经通过而没有付款的车辆的以后交费的中央设备26。

当道路收费单元装有用来检测通过车轮的传感器16时，这些传感器也连接到控制设备上。通过检测车轮的通过，可以记录过往车辆的轴。然而，必须把这种记录提供给录像。为此原因，把传感器脉冲提供给图像处理单元15。传感器的位置编程到该单元中，并且借助于由摄像机9记录的录像图像的图像处理，建立所有时间每辆车辆的连续运动，并因而有可能确定传感器脉冲与带有有关记号的哪辆车辆有关。

图像处理单元最好适于把用于车轮轴的标记，如借助于标记5在图2中车辆4处所指示的那样，提供给车辆记录。

因而，如果存储来自车辆上方的图像，以便检查车辆的类别及可能用于违章情况下的论证，则该图像将包括：车辆的实际图像；用于车辆的记号，它将其与带有相应记号的记录特征的成象相连接；还有车辆轴的线标记。

当进行上述付款操作时，传送到中央单元的结果，在正常情况下，是一份关于一些记录数据，如收费单元的身份和时间，的固定费用的记帐报告；或者如果已经通过而没有正确的付款操作，是基于车号牌图像，或者是可选择的某些其他识别特征的记录，的用于车辆的识别数据。现在，唯一有用的识别记号是车号牌，对车号牌必须作可视性记录。该可视性记录可以又传送到工作单元，在车辆“逃跑”的情况下，该工作单元借助于记录的录像图像执行跟踪和随后的付款征收。然而，有可能处理录像图像，从而读出记录记号，并且以字符形式传送。这种发展有可能导致采用除目视可读牌以外的其他记录装置，并且在这种情况下，用来记录车辆身份的记录设备应该适用于假定的通信方法。例如，记录的车辆可以装有借助于无线电波用于读出的固定安装的发送-应答器。这里使用的对车号牌图像的参考，可考虑也适用于车辆的其他类型识别特征。

为了达到本发明的目的，而且在进行车辆类别的记录时保证经过收费单元的畅通车流，借助于摄像机9把该方法扩展为利用录像，把摄像机9布置成用来在成象点通过之间跟随车辆，直到进行用于付款操作的无线电通信，以便在建立的收费系统中记录确定车辆类别的特征。

在正常情况下，当借助于从预付卡上扣除或在帐户上记帐进行车辆通过期间的付款操作时，该方法的操作顺序如下：

  车辆接近，因而致动收费单元中的微波发射机。

  发送命令，车辆的发送-应答器响应，微波发射机7记录车辆的进入位置，并且检查付款状态。如所述的那样，微波系统也适于跟随发送-应答器的运动，并因此适于跟随车辆的运动。

  在录像跟随过程中从进入位置开始记录车辆的位置，并且把车辆的位置连接到连续录像中的记号上，最好也连接到收费单元处的进入时间显示上。

  在跟随车辆运动的同时，开始并完成摄像机9的图像处理，所述记号在所有时间都连接到车辆上。保持这种跟随过程，至少直到车辆已经到达成象位置。

  处于在行驶方向上位于进入位置之后的所述成象位置上，通过成象(摄像机10)车辆的车号牌、或某些其他种类的记录，记录车辆的车号牌、或其他识别特征。通过利用所述记号把该记录连接到录像跟随过程上。

  当借助于无线电通信周期，已经建立正确的付款状态时，从   摄像机9和10擦去与研究的车辆有关的录像，该车辆已经通过它与所述记号的连接被识别。这要求无线电通信也与录像相关。

为了有可能确定车辆类别并因此征收适当的费用，来自车辆设备的信息还包含类别显示。然而，如果根据本发明，希望利用直接根据车辆的物理形状或车辆组合得到这种检查的可能性，则能以如下方式进行：

   来自摄像机9的图像处理不仅针对用来跟随车辆的连续位置确定，而且针对车辆可视性特征的分析。因而，图像处理可以相当容易地针对确定通过的单元是否是由诸如牵引车辆和拖车之类的几个单元组成的车辆组合。当记录几个单元时，也可以确定这些单元之间的距离变化与否是因为这样的事实：实际上是两辆车彼此靠近跟随的问题，然而在实际中，彼此的距离不象车辆由几个单元组成的情况那样准确。

   然而，其他特征，特别是车轮轴的数量，不可能通过图像处理检测。如前所述，道路收费单元可以在道路中装有传感器16，以记录车轮轴的数量。也已经描述了如何通过车辆运动跟随图像中的标记扫描把这种记录提供给图像。以这种方式，因而有可能得到用来确定车辆类别的完整文件记录、以及通过车辆的外部特征用于车辆可靠识别的文件记录，如果在违章情况下为了提交证据需要这种文件记录的话。

   把通过所述分析出现的关于分类的数据与由收费单元的无线电接收机记录的那些数据相比较。如果这些数据不对应，应将车辆记录下来，通过不对应情况作出判断，因而修正记帐。另外一种办法是，通过车号牌的图像跟踪车辆，从而进行修正，并且征收任何罚款。参考如下对此过程的描述。

如果无线电波通信或其不存在显示车辆不具有正确的付款状态，则操作顺序如下：

    在继续和完成无线电通信之后，或者如果没有起作用的车辆  设备，而试图实现这种通信，以便检查付款状态，结果则通过所述记号连接到标识上，在进入位置处开始录像跟随过程时，所述记号则被分配给各车辆。

    当通过通信设备知道，已经不可能进行正确付款操作时，摄像机9记录的车号牌图像和车辆/车辆组合的至少一个图像则被存储起来，这两个图像通过所述记号，并且最好还通过时间的公共显示彼此连接。由于无线电通信的结果也连接到相同的记号上，所以对于已经对其分配这种记号的车辆，存在一种记录数据和无线电通信结果的连接标识，或者如果没有起作用的车辆设备，则存在一种对这种情况的显示。

    在提出的实施例中，所述录像摄像机9被提供有用于车辆车轮轴的标记。这些标记通过把来自传感器16的脉冲与用于车辆相关脉冲处的瞬时位置相匹配而排列，它借助于图像处理在跟随过程中被记录。在无线电通信期间可能有记录的额外的数据，这些数据显示付款操作中的差额种类。

    记录的数据、借助于车辆车号牌图像或其他识别特征而显示的车辆身份、以及借助于摄像机9拍摄的车辆物理形状的图像、及可应用的来自无线电通信的数据，都被传递到将被用来跟踪车辆的工作单元。为此目的，车辆身份用于跟踪，并且把其中添加有适当的所述车轴记号的车辆物理形状的图像，用来确定其费用类别。

    通过人工读出图像可以确定车辆身份，并且还有可能人工分析车辆物理形状的图像。如所述的那样，车号牌的图像另外可以通过图像处理来分析，并且通过这种处理也可以确定车辆类别。不管图像是人工分析还是通过图像处理来分析，都可以存储图像，作为违章情况下的证据。如果作为记帐的文件，仅呈交对车号牌的记录，则可能出现这样的情形，有关方可能声称没有实际的证据。然而，一种相当有力的、且估计可能是不容置疑的证据，   可能是借助于车号牌的图像的所述记号与车辆顶视图的连接，其中适当地带有所述车轮轴标记。

应该说明，这里已经假定摄像机10在通过收费单元之初即开始记录车辆身份。这意味着这些图像必须保存，直到已经进行了无线电通信。检查过程可以在通过后进行，如果这样做，则需存储所有图像/记录，直到已经进行了检查。因而在完成正确付款操作的情况下消除该图像，而在不正确付款操作的情况下为以后的处理存储该图像。

如图1中所假定的那样，通过成像车辆前、后车号牌的方式拍摄图像。然而，有可能在通过收费单元期间的较晚阶段，当已经执行无线电通信和付款状态的建立时，制成图像。在这种情况下，过程可以是这样的，只有已经确定为不正确付款状态时，才制成图像。这意味着将保存所有这样的图像。

由以上描述对于大部分已经明白如何设计用来实现该方法的装置。在这种情况下，一个基本部分是图像处理设备，该图像处理设备在图2中标为25。在一个或多个单元中这种设备的布置也包括图像和数据存储介质，为的是完成如下功能：

   存储诸如借助于摄像机10拍摄的图像之类的识别数据、通过图像分析为进一步通信产生字符数据所需的记录字符。

   接收借助于无线电通信设备7记录的定位数据，这些定位数据要连接到来自摄像机9的图像上，这些图像与确定车辆从入口位置开来的连续位置有关，并且至少直到在记录位置处进行车辆的记录(通过摄像机10)。

   创制标记并显示时间，用以连接车辆及位置连续跟踪所需标识、数据的有关记录，并将这些数据与各自的图像连接起来。

   存储至少一个显示相关车辆物理形状的图像，该图像通过摄像机9记录，并且在适当的地方补充车轮轴的标记。

   联合处理来自无线电通信设备的图像和数据，同时把他们连接到用以确定付款操作能否通过的结果记号上，及开始清除在摄   像机10中的图像、和在摄像机10中的车辆物理形状图像，另外，或者保存他们用于从所述数据至适当工作单元的进一步通信。

如果此外把该装置用于检查借助于无线电通信从车辆设备传递来的物理数据和类别数据之间的对应情况，则还应该提供如下功能：

   分析与车辆物理形状有关的图像数据和产生类别数据，这些类别数据需与编程到车辆设备中的假定类别数据相比较，并传送到单元11，从而实现这样的比较。

   接收来自单元11的关于比较结果的信息，借此，如果各数据一致并且另外的正确付款操作已经发生，则可清除记录图像，而如果数据不一致，则保存分别来自摄像机9和10的记录，以便以后的处理，包括收取工具费和任何罚金，以及呈交关于过错的图片证据。

在实施例中，已经假定用来连续确定车辆位置的摄像机9，也用来记录车辆的外形。这是一个有利的实施例，此中这些摄像机的工作可产生上述记号，该记号连接到车辆上，并且也连接到车辆记录特征的记录上，从而建立想要的可靠证据。然而，把一个或多个专用摄像机布置成用来成象车辆的物理形状，也在本发明的范围内。这些然后必须由位置跟随过程操作控制，并且图像必须带有通过摄像机9的工作产生的相同记号。

通过提供用来拍摄车辆图像的专用摄像机，这些摄像机可以布置得比用于跟随过程的摄像机的可能布置更自由。因而，有可能这样布置摄像机，从而得到从上方倾斜的、从侧方或向侧方的拍摄的图像。以这种方式，还有可能以图像形式记录车轮轴的数量。然而，在侧视图像的情况下，如果提供多个车道，则有车辆会相互隐藏的危险。由该点看来，最好用顶视图像。然而，对于这样的图像，可以提供与摄像机9相邻的专用摄像机。

Claims (7)

1．一种在道路收费单元中用来记录车辆(4)的外部特征的方法，其中在因此固定的位置进行车辆车号牌或其他识别特征的记录，其中在道路收费单元中，当有畅通的车流时，借助于在道路收费单元中和在通过车辆中的接收机与发射机装置(7)之间的远程通信，进行执行付款操作的可能性的检查，同时借助于来自图像记录的图像处理，在通过收费单元的距离期间，在进入位置与至少通过的所述记录位置之间，连续跟随车辆，该方法的特征在于：在跟随过程中，把记号和最好还有时间显示连接到与连续位置确定有关的各车辆的图像上，并且同一记号与用来记录识别特征的记录相连，从而根据记录的识别特征，对在远程通信期间具有不正确付款状态的车辆可以在以后收费，由此车辆(4)的至少一个物理形状的图像与识别特征的所述记录相匹配，所述匹配借助于所述记号和最好还有相应时间数据来表示，从而所述跟踪可以基于识别特征的所述记录、以及车辆物理形状的有关图像，这些借助于在连续位置确定过程中由其中的图像处理产生的记号连接在一起，由此从车辆物理形状的图像，可以按照基于车辆物理性能的分类方案，确定车辆的类别，以便确定过路费。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为车辆物理形状的图像，利用至少一个来自所述连续位置确定的图像，所述图像带有所述记号，该记号也分配给所研究车辆的识别特征。

3．根据权利要求1或2所述的方法，其中通过从车辆到道路收费单元的无线电通信，显示用于所研究车辆的分类数据，该方法的特征在于：通过与车辆的物理特征有关的图像处理，以这样一种方式分析显示车辆物理形状的所述录像成象，从而产生与当前分类方案中的数据可比较的数据；把来自这种分析的数据与由车辆装置传递的数据相比较；及当这些数据不一致时，可适当修正确定的费用。

4．根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：借助于置于道路(2)中用于显示车轮通过的传感器(16)，记录各车辆(4)的车轮轴数量，由此把传感器脉冲连接到，由位置确定过程确定的各车辆的瞬时位置上，从而通过图像处理把用于车轮轴的位置的标记引入车辆物理形状的所述图像中，从而可以记录车轮轴的数量，以便在分类过程中使用。

5．一种用来实现根据权利要求1-4任一项所述的方法的道路收费单元中的装置，该道路收费单元包括：设备(7)，置于道路(2)处，用于与过往车辆(4)中的单元(22)的无线电通信；诸装置，最好是摄像机(11)，用来记录通过车辆的记录特征，摄像机(9)在收费单元处的进入位置与至少通过所述记录位置之间的距离期间，借助于图像处理设备和通过连续位置确定，跟随车辆，从而对于不具有满意付款状态的车辆，可以记录和存储车辆记录特征的所述记录，以便跟踪和以后收费，其特征在于：把记录特征的记录匹配到在连续位置确定中记录的车辆上，该图像处理设备适于产生一个记号，并且把它连接到用于所研究车辆的记录特征的记录上，及连接到其物理形状的图像上，从而由所述图像，可以按照基于车辆物理性能的分类方案，确定车辆的类别，以便确定过路费。

6．根据权利要求5所述的道路收费装置，其特征在于：用于连续位置确定的摄像机(9)也适于记录车辆物理形状的所述图像。

7．根据权利要求5或6所述的道路收费单元中的装置，其特征在于：道路收费单元带有置于道路(2)中用于记录通过车辆车轮的传感器(16)，由此借助于摄像机(9)用于连续位置确定的图像处理设备(15)，适于以这样一种方式把传感器脉冲记录与借助于连续位置确定检测的瞬时车辆位置相配合，从而把用于各车轮的标记，最好以用于与各对车轮相关的轴的标记形式，提供给车辆物理形状的所述图像，从而车辆类别的确定也可以基于车辆车轮轴的数量。

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