CN1707545A - 超速车辆拍照管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种公路超速车辆监控中对过往超速车辆的拍照、车牌识别、图像的压缩解压缩、记录的存储及实时传输以及信息接收端实现对车辆信息的分拣、查询、执法等管理操作的集成化系统，特别是图象数据的传输方法，该超速车辆拍照管理系统包含监控端和接收端，其中：该监控端设置有测速雷达和道路监控专用摄像机，该道路监控专用摄像机拍摄的图片经处理储存后通过GPRS或CDMA1X移动通信网络将超速车辆信息发送至超速管理中心服务器，该超速管理中心服务器接收到的图象信息实时发送至相关的工作站进行分拣、执法、查询等项处理工作。

Description

超速车辆拍照管理系统

技术领域

本发明涉及公路超速车辆监控中对过往超速车辆的拍照、车牌识别、图像的压缩解压缩、记录的存储及实时传输以及信息接收端实现对车辆信息的分拣、查询、执法等管理操作的集成化系统。

背景技术

公路超速拍照是通过安装在公路上的固定超速监测设备或车载的移动超速监测设备对过往的超速车辆进行拍照、车牌识别、记录存储，并通过通信网络将超速车辆的信息(包括实时抓拍的车辆照片此附加的信息)实时发送至超速管理中心服务器和现场执法工作站，通过系统对车辆信息进行查询及执法等操作，准确、实时、高效的帮助交警部门完成对超速车辆的取证和处罚。

在公路超速车辆监控过程中，对过往的连续车辆的识别一直是监控的难点，如果摄像机拍摄照片数量不够或雷达无法有效分辨连续车辆，就会导致只能抓拍到第一辆车的图像信息，出现大量的漏车现象，无法很好的完成对超速车辆的监控。要实现对连续车辆的有效识别，需要设计出合理的算法以解决这一问题。

无论是安装在公路(尤其是高速公路)固定抓拍或是车载移动抓拍方式，都很难建立有线的数据传输通道，在此情况下需采用无线传输方式。目前国内解决无线传输的方法一般采用GPRS或CDMA1X网络。这种无线网络采用分组交换的数据处理方式，通信带宽较窄，因此在传送车辆图像时要求图像尺寸尽可能的小，因此必须采用图像压缩的方式进行传输；而同时，因为需要对照片中的车辆尤其是车辆牌照能准确分辩，以为执法提供可靠依据，对照片清晰度的要求又很高。为满足这一需求，需选择一种图像尺寸小而清晰度又很高的图像压缩处理技术。

发明内容

超速车辆拍照管理系统监控端测速雷达发出频率为1000兆赫的脉冲微波，如果微波射在静止不动的车辆上，被反射回来，它的反射波频率不会改变，仍然是1000兆赫。反之，如果车辆在行驶，而且速度很快，那么，根据多卜勒效应，反射波频率与发射波的频率就不相同。通过对这种微波频率微细变化的精确测定，求出频率的差异，通过换算就可以得出汽车的速度。测速雷达的测速范围大约在每小时11公里到250公里之间，测速范围大，精确度也相当高，误差不会超过1公里/小时。雷达与道路监控专用摄像机都通过串口与计算机相连，如果雷达测得到有运动速度超过10公里/小时的移动物体，就会自动触发道路监控专用摄像机对过往车辆进行高速拍摄，并采用最新数字图像处理(DSP)技术，以平均每秒不小于25帧的速度对图像中的车牌进行快速实时的识别处理，并从有效识别的图像中选取车牌位置最佳的图片进行存储，通过GPRS或CDMA1X移动通信网络将超速车辆信息发送至超速管理中心服务器，再由服务器将信息实时发送至相关的工作站，进行分拣、执法、查询等项处理。

测速时雷达所指方向应与目标行驶方向平行，当不平行而存在一定的角度时，就会形成测速误差，即夹角误差。夹角误差随着角度增大而增加。实际测速时，当车辆由远驶近或由近驶远时，匀速行驶的车辆由于车辆与雷达之间夹角在变化，测得的速度也在变化，如车辆以80公里/小时速度驶近时，在夹角为45°时测得的速度仅为56.55公里/小时。

趋近雷达行驶的连续车辆经过时具有一定的速度曲线。

远离雷达行驶的连续车辆经过时也具有一定的速度曲线。

即使以同样速度经过的连续车辆也可根据雷达测速的波形加以区分，加之以车牌识别软件识别的不同车牌号，从而可以很好的实现对连续车辆的识别，解决了连续车辆抓拍率低的问题，也正是这一系统的优势所在。

本发明完成了符合JPEG2000标准的图像压缩与还原处理，并集成到超速拍照管理系统的应用中。目前国内外最流行的图像压缩格式为JPEG格式，而本发明中则采用新一代图像压缩处理技术JPEG2000格式。JPEG是英文Joint Photographic Experts Group(联合摄影专家组)的缩写，是一个在国际标准组织(ISO)领导下从事静态图像压缩标准制定的委员会制定的第一套静态图像压缩国际标准，并以“ISO10918-1”作为学术命名(即JPEG)。JPEG2000同样由JPEG组织负责制定，正式名称为“ISO 15444”，这个新的标准在2000年才制定完成并开始进行应用，所以也称JPEG2000。

该道路监控专用摄像机所得的照片采用JPEG2000标准对超速车辆照片进行编码处理，编码过程如下：

第一步：把原图像分解成各个成分(亮度信号和色度信号)。

第二步：把图像和它的各个成分分解成矩形图像片。图像片是原始图像和重建图像的基本处理单元。

第三步：对每个图像片实施小波变换。

第四步：对分解后的小波系数进行量化并组成矩形的编码块。

第五步：对编码块中的“位平面”系数进行熵编码。

第六步：为使码流具有容错性，在码流中添加相应的标识符。

第七步：用可选的文件格式来描述图像和它的各个成分的意义。

解码器是编码器的逆过程，首先对码流进行熵解码，然后解量化和小波反变换，最后重建图像数据。

与传统JPEG的区别在放弃了JPEG所采用的以离散余弦变换(Discrete Cosine Transform)为主的区块编码方式，而采用以离散子波变换算法(Wavelet Transform)为主的多解析编码方式。离散子波变换算法作为一种更先进的现代谱分析工具，在图像处理与图像分析领域有良好的发展前景。此外JPEG2000还将彩色静态画面采用的JPEG编码方式与2值图像采用的JBIG编码方式统一起来，成为对应各种图像的通用编码方式。其中的原理是首先对源图像数据进行离散小波变换，然后对变换后的小波系数进行量化，接着对量化后的数据进行熵编码，最后形成输出码流。JPEG2000的处理对象不再是整幅图像，而是把图像分成若干图像片(image tiles)，然后对每一个图像片进行独立的编解码操作。在对每个图像片进行小波变换之前，通过减去一个相同的数量值对所有的图像片进行水平移位。

该图象数据处理方法的有益效果是：与JPEG的图像格式相比，由于采用了离散子波变换算法，JPEG2000图像可以转换成一系列可更加有效存储像素模块的“子波”，因此，JPEG2000格式的图像压缩比可在JPEG基础上再提高10％到30％，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑。JPEG只能支持有损压缩，压缩后数据不能完全复原，而JPEG2000则可以同时支持有损和无损两种压缩模式，甚至允许从有损到无损的渐进解压。这对于某些要求不能丢失原始信息却又强调较小的文件大小和较高质量的应用(如超速车辆图像)提供了很好的解决方案，因此它更适合保存一些重要图像。如果采用JPEG2000格式的图像传输，在接收端打开时将不再是一行一行地显示，而是让图像由朦胧逐渐清晰显示，从而充分节约和利用有限的带宽、加快了显示速度，这主要得益于它能实现渐进传输的方式，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，并不断提高图像质量。JPEG2000还支持所谓的“感兴趣区域”特性，即可以任意指定影像上感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部分先解压缩(或者在恢复时指定某些区域的解压缩要求)，这样就可以很方便地突出重点区域(如车牌)了。在这方面，JPEG是无法实现的。与JPEG相比，JPEG2000在颜色处理上具优势，它可以用来处理多达256个通道的信息，而JPEG仅局限于RGB数据。也就是说，JPEG2000可以用单一的文件格式来描述另外一种色彩模式(例如CMYK模式等)。

附图说明

图1本发明实施例超速车辆拍照管理系统示意图；

图2雷达测得的速度与雷达与车辆夹角变化的关系；

图3趋近雷达行驶的连续车辆经过时所得速度曲线；

图4远离雷达行驶的连续车辆经过时所得速度曲线；

图5JPEG2000编码原理；

图6JPEG2000的编码和解码过程。

具体实施方式

如图1所示，为一超速车辆拍照管理系统，超速车辆拍照管理系统监控端测速雷达发出频率为1000兆赫的脉冲微波，如果微波射在静止不动的车辆上，被反射回来，它的反射波频率不会改变，仍然是1000兆赫。反之，如果车辆在行驶，而且速度很快，那么，根据多卜勒效应，反射波频率与发射波的频率就不相同。通过对这种微波频率微细变化的精确测定，求出频率的差异，通过换算就可以得出汽车的速度。测速雷达的测速范围大约在每小时11公里到250公里之间，测速范围大，精确度也相当高，误差不会超过1公里/小时。雷达与道路监控专用摄像机都通过串口与计算机相连，如果雷达测得到有运动速度超过10公里/小时的移动物体，就会自动触发道路监控专用摄像机对过往车辆进行高速拍摄，并采用最新数字图像处理(DSP)技术，以平均每秒不小于25帧的速度对图像中的车牌进行快速实时的识别处理，并从有效识别的图像中选取车牌位置最佳的图片进行存储，通过GPRS或CDMA1X移动通信网络将超速车辆信息发送至超速管理中心服务器，再由服务器将信息实时发送至相关的工作站，进行分拣、执法、查询等项处理。

测速时雷达所指方向应与目标行驶方向平行，当不平行而存在一定的角度时，就会形成测速误差，即夹角误差。夹角误差随着角度增大而增加。实际测速时，当车辆由远驶近或由近驶远时，匀速行驶的车辆由于车辆与雷达之间夹角在变化，测得的速度也在变化，如车辆以80公里/小时速度驶近时，所得速度如图2所示，在夹角为45°时测得的速度仅为56.55公里/小时。

趋近雷达行驶的连续车辆经过时所得速度曲线见图3。

远离雷达行驶的连续车辆经过时所得速度曲线见图4。

根据附图3、4可见，即使以同样速度经过的连续车辆也可根据雷达测速的波形加以区分，加之以车牌识别软件识别的不同车牌号，从而可以很好的实现对连续车辆的识别，解决了连续车辆抓拍率低的问题，也正是这一系统的优势所在。

本发明完成了符合JPEG2000标准的图像压缩与还原处理，并集成到超速拍照管理系统的应用中。目前国内外最流行的图像压缩格式为JPEG格式，而本发明中则采用新一代图像压缩处理技术JPEG2000格式。JPEG是英文Joint Photographic Experts Group(联合摄影专家组)的缩写，是一个在国际标准组织(ISO)领导下从事静态图像压缩标准制定的委员会制定的第一套静态图像压缩国际标准，并以“ISO10918-1”作为学术命名(即JPEG)。JPEG2000同样由JPEG组织负责制定，正式名称为“ISO 15444”，这个新的标准在2000年才制定完成并开始进行应用，所以也称JPEG2000。

该道路监控专用摄像机所得的照片采用JPEG2000标准对超速车辆照片进行编码处理，其编码原理如图5所示，编码过程如下：

第一步：把原图像分解成各个成分(亮度信号和色度信号)。

第二步：把图像和它的各个成分分解成矩形图像片。图像片是原始图像和重建图像的基本处理单元。

第三步：对每个图像片实施小波变换。

第四步：对分解后的小波系数进行量化并组成矩形的编码块。

第五步：对编码块中的“位平面”系数进行熵编码。

第六步：为使码流具有容错性，在码流中添加相应的标识符。

第七步：用可选的文件格式来描述图像和它的各个成分的意义。

解码器是编码器的逆过程，首先对码流进行熵解码，然后解量化和小波反变换，最后重建图像数据。

采用了JPEG2000标准压缩的超速车辆照片实例，原始照片为BMP格式的位图，尺寸为384*288*24位，文件大小为331830字节；用JPEG标准格式压缩后，尺寸为24151字节，压缩后的图片清晰度已下降，车牌部分已显模糊；用JPEG2000标准格式压缩后，尺寸为10122字节，尺寸只有JPEG格式照片的41.91％，但清晰度尤其是车牌的效果比JPEG要好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造、装置、特征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换与修饰等，皆应仍属本发明的专利申请保护的范围之内。

Claims (4)

1、一种超速车辆拍照管理系统，其特征在于：该超速车辆拍照管理系统包含监控端和接收端，其中：

该监控端设置有测速雷达和道路监控专用摄像机，该测速雷达和道路监控专用摄像机均通过串口与计算机相连接，该测速雷达将一定频率的脉冲微波发射到运行的车辆上，该脉冲微波反射回来的反射波的频率与测速雷达发出的脉冲微波的频率发生变化，根据多卜勒效应，通过该频率变化计算出运行车辆的运行速度，该测速雷达测查到运行车辆的运动速度达到一定值时，触发道路监控专用摄像机工作，并对该运行车辆进行高速拍摄，该道路监控专用摄像机拍摄的图片经处理储存后通过GPRS或CDMA1X移动通信网络将超速车辆信息发送至接收端；

该接收端包含超速管理中心服务器，该超速管理中心服务器接收到的图象信息实时发送至相关的工作站进行分拣、执法、查询等项处理工作。

2、如权利要求1所述的超速车辆拍照管理系统，其特征在于：该道路监控专用摄像机拍摄的图片采用DSP以平均每秒不小于25帧的速度对图像中的车牌进行快速实时的识别处理，并从有效识别的图像中选取车牌位置最佳的图片进行存储。

3、如权利要求2所述的超速车辆拍照管理系统，其特征在于：所述储存的图片信息采用JPEG2000标准进行编码处理，编码过程如下：

第一步：把原图像分解成各个成分，包括亮度信号和色度信号；

第二步：把图像和它的各个成分分解成矩形图像片；

第三步：对每个图像片实施小波变换；

第四步：对分解后的小波系数进行量化并组成矩形的编码块；

第五步：对编码块中的“位平面”系数进行熵编码；

第六步：为使码流具有容错性，在码流中添加相应的标识符；

第七步：用可选的文件格式来描述图像和它的各个成分的意义。

4、如权利要求3所述的超速车辆拍照管理系统，其特征在于：所述的图像片是原始图像和重建图像的基本处理单元。

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