CN1464487A - 基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统，属机器视觉技术领域。该系统采用机器视觉技术，采集城市交通道路或高速高等级公路任意路段两个或两个以上不同位置车道上行驶的车辆图像，识别出车辆的光学特征，通过对不同位置采集和识别的车辆光学特征匹配结果，计算出该路段上车辆通行能力包括车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、滞留技术指标，为交通系统工程提供智能化管理必需的交通流量信息。系统具有非接触无损、全天候实时在线自动提取有益交通通行信息的特点，可广泛应用于城市交通、城郊或小区道路、高速高等级公路进行交通信息采集，也可用于交通管理、交通工程研究、设计、规划部门进行决策分析。

Description

基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统

技术领域

本发明涉及一种基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统，属机器视觉技术领域。

背景技术

机器视觉是一门采用计算机实现人类眼睛视觉功能以及与大脑认知的相互机理并赋诸于实际应用之中的科学，它属于人工智能领域中的一个重要分支，也是国际ITS应用技术前沿的热点研究方向。

随着社会的发展，汽车成了人们所依赖的主要交通工具之一，同时也引发了道路堵塞现象，成为各国政府及市民关心的社会热点问题，越来越多的国家求助于智能交通系统工程来加以解决。智能交通系统工程旨在从系统角度出发，利用先进的技术，把车辆、道路、管理与出行者紧密结合起来，综合有效地解决道路交通问题。智能交通系统工程内容包括道路交通信息检测、信息发布、交通诱导、信号控制、交通管理等子系统。

道路交通信息检测系统是智能交通系统工程中的一个重要子系统，它实时动态地对车流量、车流速度、道路占有率、行车方向、车型等交通状况信息进行采集、汇总、处理、分析。为合理分配路网资源、提高车速和车流量、减少交通堵塞和交通事故、改善交通状况、保护环境、节省时间和能源、降低运输成本及城市规划建设提供前端信息采集、信息服务、解决方案和决策依据。

目前，可用于道路交通信息检测的技术产品主要有八种：超声波检测、微波多谱勒检测、微波真实现场检测、视频检测、红外视频检测、声学检测、磁力计检测、感应线圈检测。其中，视频检测以非接触、无损害路面，提供直观可视化图像，一个信息源可提供多个交通信息结果，单台设备可检测多个车道，使用寿命长，维护工作量低，系统变化容易调整等特点，而成为国际上ITS行业前沿主流应用技术。

本发明选择视频检测技术路线，提出以车辆上的光学特征为依据，通过特征识别匹配，实现道路交通信息检测。引证文件：

1.郑长青，郝云新，邹元英，“道路交通信息检测系统的实现技术与方法”，第七界多国城市交通学术会议论文集，P201-P206，北京，2001年10月。

发明内容：

本发明提出一种基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统，采用机器视觉和计算机网络技术，采集城市交通道路或高速高等级公路任意路段两个或两个以上不同位置车道上行驶的车辆图像，识别出车辆的光学特征，包括汉字、字母、数字、商标、标识、符号、车牌照颜色、车牌照形状、车颜色、车型。通过对不同位置采集和识别的车辆光学特征匹配结果，计算出该路段上车辆通行能力如车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、滞留技术指标，为应用于城市交通道路网或高速高等级公路网的交通系统工程提供智能化管理必需的交通流量信息。

基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统硬件由照明器(1)、视频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5)和触发装置(6)组成。照明器(1)可以是标准电光源如发光二极管、工业照明灯具、红外、紫外光源。视频输入器(2)可以是数字相机，也可以是标准速率、非标准速率、线阵、面阵视频模拟或数字摄像机、激光、X光机、声纳或可获取图像的标准器件。图像采集卡(3)是标准模拟或数字图像采集卡，也可以是USB接口的数字摄像机或者是视频编辑卡并能与主控机(4)内存进行数据交换的软件模块或硬件模块，插接在主控机(4)的PCI、ISA或相应的标准结构总线上。主控机(4)是具有标准计算机功能的主控设备，含机箱、CPU及其主板、内存、ROM或硬盘、通信口、有源底版等，可以是商用、民用计算机、服务器、工控机、DSP或具有计算机功能的处理器系统。显示器(5)是标准计算机兼容的显示器，一般与主控机(4)连接安放在一起。触发装置(6)可以是视频、光电开关、红外探测器、激光。

系统软件以下模块组成：通信、视频捕捉、图像采集、识别、匹配、交通流量计算、并行处理、数据存储查询、显示、报警、远程传输。

采用机器视觉技术全天候实时在线自动提取交通流量信息的基于数字视频光学字符特征识别的交通流量检测系统，其实现步骤如下：

1.在任意一条公交道路上由A通往B的AB路段的A入口和B出口符合安装规范的位置分别安装一套本发明的检测系统，使得A系统视频输入器

(2)的视场能够看到A入口所有行驶的车辆，同理，B系统视频输入器

(2)的视场能够看到B出口所有行驶的车辆，AB两个系统视频输入器

(2)的调整应保证车辆所有光学特征的清晰；

2.A入口系统和B出口系统的照明器(1)分别由一套光敏开关和定时器组成的开关控制器控制，夜间开启照明器(1)，白天则关闭，如果AB两个口的视场内道路照明条件足够好，则可以不用照明器(1)；

3.启动AB两个系统的主控机(4)，CPU按程序初始化各系统硬件照明器(1)、视频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5)和触发装置(6)，以及系统软件；

4.AB两个系统分别建立相同的车辆图像光学特征参数，包括：汉字、字母、数字、商标、标识、符号、车牌照颜色、车牌照形状、车颜色、车型；

5.各主控机(4)调用各系统的图像采集软件模块控制图像采集卡(3)按系统预先设定的或由用户设定的采样周期、采样方式实时采集路口行车道上视频输入器(2)视场内通行的车辆图像；

6.各主控机(4)调用各系统的识别软件模块对采集到的车辆图像进行分析、处理和识别，并提取车辆光学特征参数；

7.将A入口系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到A系统本地数据库中，或者通过有线或无线通信网络传输到工作站数据库；

8.B系统调用匹配软件模块对B出口每一辆车的光学特征参数通过有线或无线通信网络到A系统数据库中进行查询匹配，或者通过有线或无线通信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹配。

9.B系统主控机(4)，或者工作站，根据匹配结果计算出A到B路段上车辆通行能力包括车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、滞留技术指标；

10.如果需要，A、B两个系统的主控机(4)分别调用各自的显示软件模块把检测过程及结果实时显示在显示器(5)上；

11.A、B两个系统的主控机(4)，或者工作站，分别调用各自的数据存储查询软件模块把车辆图像信息、识别参数以及匹配结果实时存入数据库中，供实时或事后排查、以及后续交通系统工程智能化管理使用；

12.B系统主控机(4)，或者工作站，调用远程传输软件模块把检测出来的交通流量结果通过通信端口传输到指挥中心作为上位管理；

13.两个系统的主控机(3)分别调用各自的多任务处理软件模块对以上所叙的1至12项的任务进行多任务管理以及控制各个系统的开始、停止、人工干预和异常情况处理。

14.系统可以同时在多条公交道路和多个路段口配置以形成网络化交通流量检测系统。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.现有视频车流量检测系统是采用在设定的大视场内对行驶车辆进行分布统计的方法计算出车流量。而本发明采用对任意路段出入口视频车辆光学特征识别并一一对应匹配的技术路线，能够有效控制识别率，直观，可靠，易于实现和使用；

2.检测结果可以多种用途，既可以用于交通流量分析，同时还可以针对通过该路段的任意一辆车进行识别、跟踪、比对、报警、查询、套牌检测。

3.既可用于交通系统工程，又可用于公安机动车安全防范。

附图说明

附图1为基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统硬件体系结构框图。

附图2为基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统工作原理框图。

附图3为基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图并以一个应用实例对本发明作进一步详述。在一个城市公交道路上选择两个相邻的十字路口A和B，基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统采用下列步骤检测路段AB上的交通流量信息：

1.在A通往B的A入口和B出口符合安装规范的位置分别安装一套本发明

  的检测系统，使得A系统视频输入器(2)的视场能够看到A入口所有

  行驶的车辆，同理，B系统视频输入器(2)的视场能够看到B出口所有

  行驶的车辆，AB两个系统视频输入器(2)的调整应保证车辆所有光学

  特征的清晰；

2.A入口系统和B出口系统的照明器(1)分别由一套光敏开关和定时器组

  成的开关控制器控制，夜间开启照明器(1)，白天则关闭，如果AB两

  个口的视场内道路照明条件足够好，则可以不用照明器(1)；

3.启动AB两个系统的主控机(4)，CPU按程序初始化各系统硬件照明器

  (1)、视频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5)

  和触发装置(6)，以及系统软件；

4.AB两个系统分别建立相同的车辆图像光学特征参数，包括：汉字、字母、

  数字、商标、标识、符号、颜色、形状；

5.各主控机(4)调用各系统的图像采集软件模块控制图像采集卡(3)按系

  统预先设定的或由用户设定的采样周期、采样方式实时采集路口行车道

  上视频输入器(2)视场内通行的车辆图像；

6.各主控机(4)调用各系统的识别软件模块对采集到的车辆图像进行分

  析、处理和识别，并提取车辆光学特征参数；

7.将A入口系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到A系统本地数据库

  中，或者通过有线或无线通信网络传输到工作站数据库；

8.B系统调用匹配软件模块对B出口每一辆车的光学特征参数通过有线或

  无线通信网络到A系统数据库中进行查询匹配，或者通过有线或无线通

  信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹配。

9.B系统主控机(4)，或者工作站，根据匹配结果计算出A到B路段上车辆

  通行能力包括车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、滞留技术指标；

10.如果需要，A、B两个系统的主控机(4)分别调用各自的显示软件模块把

   检测过程及结果实时显示在显示器(5)上；

11.A、B两个系统的主控机(4)，或者工作站，分别调用各自的数据存储查

   询软件模块把车辆图像信息、识别参数以及匹配结果实时存入数据库

   中，供实时或事后排查、以及后续交通系统工程智能化管理使用；

12.B系统主控机(4)，或者工作站，调用远程传输软件模块把检测出来的交

   通流量结果通过通信端口传输到指挥中心作为上位管理；

13.两个系统的主控机(3)分别调用各自的多任务处理软件模块对以上所叙

   的1至12项的任务进行多任务管理以及控制各个系统的开始、停止、

   人工干预和异常情况处理。

Claims (14)

1. 融合机器视觉技术和计算机网络技术构成基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统，系统硬件由照明器(1)、视频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5)和触发装置(6)组成；其特征在于自动检测交通流量信息的实现步骤如下：

   1.在任意一条公交道路上由A通往B的AB路段的A入口和B出口符合安装规范的位置分别安装一套本发明的检测系统，使得A系统视频输入器

   (2)的视场能够看到A入口所有行驶的车辆，同理，B系统视频输入器

   (2)的视场能够看到B出口所有行驶的车辆，AB两个系统视频输入器

   (2)的调整应保证车辆所有光学特征的清晰；
2. 2.A入口系统和B出口系统的照明器(1)分别由一套光敏开关和定时器组成的开关控制器控制，夜间开启照明器(1)，白天则关闭，如果AB两个口的视场内道路照明条件足够好，则可以不用照明器(1)；
3. 3.启动AB两个系统的主控机(4)，CPU按程序初始化各系统硬件照明器(1)、视频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5)和触发装置(6)，以及系统软件；
4. 4.AB两个系统分别建立相同的车辆图像光学特征参数，包括：汉字、字母、数字、商标、标识、符号、车牌照颜色、车牌照形状、车颜色、车型；
5. 5.各主控机(4)调用各系统的图像采集软件模块控制图像采集卡(3)按系统预先设定的或由用户设定的采样周期、采样方式实时采集路口行车道上视频输入器(2)视场内通行的车辆图像；
6. 6.各主控机(4)调用各系统的识别软件模块对采集到的车辆图像进行分析、处理和识别，并提取车辆光学特征参数；
7. 7.将A入口系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到A系统本地数据库中，或者通过有线或无线通信网络传输到工作站数据库；
8. 8.B系统调用匹配软件模块对B出口每一辆车的光学特征参数通过有线或无线通信网络到A系统数据库中进行查询匹配，或者通过有线或无线通信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹配。
9. 9.B系统主控机(4)，或者工作站，根据匹配结果计算出A到B路段上车辆通行能力包括车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、滞留技术指标；
10. 10.如果需要，A、B两个系统的主控机(4)分别调用各自的显示软件模块把检测过程及结果实时显示在显示器(5)上；
11. 11.A、B两个系统的主控机(4)，或者工作站，分别调用各自的数据存储查询软件模块把车辆图像信息、识别参数以及匹配结果实时存入数据库中，供实时或事后排查、以及后续交通系统工程智能化管理使用；
12. 12.B系统主控机(4)，或者工作站，调用远程传输软件模块把检测出来的交通流量结果通过通信端口传输到指挥中心作为上位管理；
13. 13.两个系统的主控机(3)分别调用各自的多任务处理软件模块对以上所叙的1至12项的任务进行多任务管理以及控制各个系统的开始、停止、人工干预和异常情况处理。
14. 14.系统可以同时在多条公交道路和多个路段口配置以形成网络化交通流量检测系统。

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