CN1851777A - 交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法，利用计算机图形图像处理、计算机视觉技术对车辆在交通违规违章过程中被拍摄到的静态或动态视频图像视频数据进行自动识别，依违规违章类型从机动车辆违规违章海量数据中提取不同形式的视频图像证据，为交通违规违章取证提供视频数据挖掘的一种有效的记录、存储、检索、查询系统和方法。该系统包括：视频器、主控机、补光照明器、显示器、管理中心服务器、违章处罚公示；应用于交通管理部门对违章车辆的车主以及违章者进行处罚，执法人员和违章者可方便、快捷的检索、查询机动车辆违规违章的视频图像证据；增强交通安全意识，减少违章和事故，确保道路畅通。

Description

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法

技术领域：

本发明涉及一种用于交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法。即利用计算机图形图像处理、计算机视觉技术对车辆在交通违规违章过程中被拍摄到的静态或动态视频图像视频数据进行自动识别，依违规违章类型提取不同形式的视频图像证据，为交通违规违章取证提供一种有效的记录、存储、挖掘、检索、查询系统和方法。

背景技术：

随着车辆与道路通车里程的增加，车辆运行速度的提高，交通事故量不断增加，影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。导致交通事故量增加的主要因素之一是车辆在行驶过程中人为和非人为产生的各种违规违章事件。与本发明有关的违规违章事件包括：闯红灯，非法停车，超速行驶，长期占用超车道，占用公交车道和非机动车道，长时间压线行驶，变道压中心双实线，接近交叉路口50米内变道压分道单实线，强抢超汇，超限超载，行驶过程中散落物。

现有的道路交通安全设施建设中，采用了几种公知的技术工具，可以监控和记录上述事件的违规违章过程，并能对当事车辆和人员按章处罚。例如，电子警察可以记录车辆闯红灯过程；固定或移动式测速取证设备可以记录车辆超速过程；道路通用和专用监控系统可以记录车辆占道、压线、强抢超汇、超限超载、行驶过程中散落物过程；摄像机或数码相机可以拍摄记录非法停车现场。这些技术工具的共同特点是将车辆的违规违章过程记录在存储介质如磁盘、硬盘、光盘，或录像带中。但是，随着记录时间的增长、所记录数据量的增大和存储介质数量的增加，违规违章过程数据变成了海量数据，从存储介质中提取每一个违规违章过程记录作为取证依据成为一件费时费力的事，甚至难于实现。严重影响执法过程中的有效性。

已公开发明专利，申请号02125735.3，公开号CN1475976A，公开日2004年2月18日，公开了一种交通违章自动监控装置和管理系统，包括一个主控制器，一个图像摄入单元，一个存储单元。当违章车辆进入图像摄入单元工作范围的时候，该运动图像使处于睡眠状态的主控制器激活，主控制器开始对画面进行处理，利用字母和汉字识别技术对车牌进行识别，获取该车辆的车牌号码，放入存储单元。

然而，现有的公知技术和公开发明都没有提供有效的系统和方法解决交通违章海量视频数据挖掘问题。例如，公安机关交通管理部门交通民警发现交通违章行为应当予以纠正，并责令当事人改正或者限期改正。对应当给予处罚的，依据交通违章事实和法律、法规的有关规定做出处罚决定。传统工作模式包括，执法人员如交警用DV录像违章停车的车辆，从车管所数据库中人工查找当事车辆信息，开出罚单，录像带保存作为取证依据。如果当事人主动接受处罚，办理被处罚手续时要求证实违章过程，或当事人没有前来办理处罚事宜，交警都需要从录像带中找出当事人违章时的过程证据，在录像带所存储数据量大或时间跨度长时，检索查询将耗时耗力甚至难于实现。另外，对于逾期未办理接受处罚手续的当事人，交警也难于从海量数据中查找取证并按照交规加重处罚。

本发明克服现有技术的问题是解决从海量车辆违规违章过程图像数据中有效记录、存储、挖掘、检索、查询和监管对当事车辆执法的问题，问题还包括：存储介质量增大；对当事车辆处罚后，难于有效检索或查询当事车辆处罚工作执行情况；缺乏监管对当事车辆执法的技术手段；难于统计违规违章车辆密度和分布情况；难于分析执法人员工作效率；此外，若当事人不服处罚决定的，可以依法申请行政复议或提起行政诉讼时，则公安机关交通管理部门要授权给专门的合法人员从海量数据中提取当事人原始车辆违章历史录像作为证据在复议或行政诉讼时出示。

发明内容：

本发明克服了现有技术中的不足，利用计算机图形图像处理、计算机视觉技术对车辆在交通违规违章过程中被拍摄到的静态或动态视频图像进行自动识别，依违规违章类型提取不同形式的视频图像证据，为交通违规违章取证的车辆视频数据挖掘提供一种有效的记录、存储、挖掘、检索、查询系统和方法。

一种交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其不同功能的实现由以下组件的不同组合完成：

1)视频器[1]，是公知摄像机，例如电荷偶合器件摄像机、电荷充放电器件摄像机、电荷注入器件摄像机、金属氧化物半导体摄像机、数字摄像机、数码相机，用于采集车辆图像；

2)主控机[3]，是公知设备，例如标准工业、商用计算机、笔记本电脑，或DSP/嵌入式一体机，手持式装置(如手机)。内含图像采集单元(如图像采集卡/1394卡)，有/无线通信设备(如MODEM，无线网卡，GPS接收/发送装置)，数据采集单元(如I/O卡)。内置软件包括标准操作系统(如WINDOWS，UNIX，嵌入式操作系统)，标准数据库(如MS SQL，ORICLE)，以及本发明的应用软件，包括图像采集控制模块、视频器和补光照明器控制模块、车牌照识别模块、图像压缩模块、自动比对模块、通信模块、车辆视频数据挖掘模块、违章停车取证模块、散落物违章取证模块、违章压实线取证模块、其它违章模块、违章证据检索模块、管理模块等。执法人员和违章车辆的车主以及违章者可在与交通违章处罚主控机相连接的显示器上对车辆违章证据检索查询等；

3)补光照明器[2]，是公知标准工业照明器(如LED灯，工业照明灯)，用于弥补视频器采集车辆图像时环境光变化和夜间补光；

4)显示器[4]，是公知显示器(如标准计算机显示器、液晶显示器)，主要用于显示车辆违章历史录像证据、车牌照号码、违章时间、违章地点、车辆管理信息以及交通违章当事人登陆违章车辆证据的检索界面；

5)管理中心服务器[5]，是公知服务器(如数据服务器、通信服务器)，内含有/无线通信设备(如MODEM，无线网卡，GPS接收/发送装置)，数据采集单元(如I/O卡)，大容量磁盘存储器(如磁盘阵列)。内置软件包括标准操作系统(如WINDOWS，UNIX，嵌入式操作系统)，标准数据库(如MS SQL，ORICLE)，以及本发明的应用软件用于分析、接收、存储、分发、公布、查询、取证和管理所有违章车辆管理信息，包括图像采集控制模块、视频器和补光照明器控制模块、车牌照识别模块、图像压缩模块、自动比对模块、通信模块、车辆视频数据挖掘模块、违章停车取证模块、散落物违章取证模块、违章压实线取证模块、其它违章模块、违章证据检索模块、管理模块等；

6)公示[6]，是公知的广播、电视、互联网站、电信、告示牌、信函。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，是采用本发明的系统和方法，将车辆违章的过程记录在文件中，和/或对记录文件进行处理和管理。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，涉及车辆违章的类型包括：闯红灯，非法停车，超速行驶，违章调头，长期占用超车道，占用公交车道和非机动车道，长时间压线行驶，变道压中心双实线，接近交叉路口50米内变道压分道单实线，强抢超汇，超限超载，行驶过程中散落物，以及与车辆相关的其它违规违章行为。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，上述车辆违章过程记录文件是包含有车辆违章过程视频记录和必要文字信息的文件。文件中的视频记录格式是标准图像文件格式，例如BMP、JPEG文件及其系列图像，或MPEG视频流文件。文件中的文字信息可以是图像格式或文本格式，包括违章时间、地点，违章事件编号，执法警员编号，及其违章说明等管理信息。车辆违章过程记录文件可以有一个或多个记录文件，每一个文件中都可以记录多个车次的违章过程。文件存储在主控机[3]和管理中心服务器[5]的磁盘中，以文件夹和数据库方式管理。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，视频器[1]的接插口与主控机[3]的接插口相连接，显示器[4]的输入端与主控机[3]的显示输出端相连接，补光照明器[2]控制接口与主控机[3]的补光照明器[2]控制输出口相连接，主控机[3]通过计算机通信网络有线、无线与车辆管理中心服务器[5]相连接，公示[6]的控制主机与车辆管理中心服务器[5]通过计算机网络有线、无线连接。

交通违章车辆的违章证据是车辆违章时的车辆违规违章过程视频流图像、系列图像、照片、来自视频流编码文件记录在存储介质是录像带、磁盘、硬盘、光盘中的任意一种。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，车辆违章时的视频流是交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统中含有视频数据挖掘模块，视频数据挖掘模块对记录文件中的车辆违章过程视频图像自动截流，从任意位置作为起点到任意位置作为终点，顺序进行图像采样，提取车辆OCR特征，识别车牌号码，以识别出车牌号码时刻的图像作为基准点，进行自动截流，该时间段的时间值可根据实际应用需要调整。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，管理中心服务器通[6]过有线、无线通信方式与公示[6]，工作站，采集单元联接形成计算机网络；其中，工作站分为现场工作站和中心工作站，现场工作站指工作站安装在接警现场，中心工作站指工作站安装在管理中心。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，车辆违章的类型是违章停车时，交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统中的违章停车取证模块自动提取视频流证据。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，车辆违章的类型是有散落物从车厢上掉落到路面时，交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统中的散落物违章取证模块自动提取视频流证据。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，车辆违章的类型是行驶中车辆车轮压道路中的实线时，交通违章取证检索系统中的违章压实线取证模块自动提取视频流证据。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，所述的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统是一种手持式交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由视频器[1]，主控机[3]，和显示器[4]构成，外接补光照明器[2]，手持式交通违章取证检索系统在采集交通违章过程的同时，对采集图像进行实时特征提取，数据挖掘模块自动截流和生成数据包，结果可存储在系统中，通过有线/无线方式、文件拷贝方式传输到管理中心服务器[5]以及其它应用系统中作为进一步管理用。

主控机[3]，内置本发明的应用软件，包括图像采集控制模块、视频器和补光照明器控制模块、车牌照识别模块、图像压缩模块、自动比对模块、通信模块、车辆视频数据挖掘模块、违章停车取证模块、散落物违章取证模块、违章压实线取证模块、其它违章模块、违章证据检索模块、管理模块，执法人员和违章车辆的车主以及违章者在与交通违章处罚主控机相连接的显示器上对车辆违章证据检索查询：以及

管理中心服务器[5]，内置软件包括标准操作系统，标准数据库，以及本发明的应用软件用于分析、接收、存储、分发、公布、查询、取证和管理所有违章车辆管理信息，包括图像采集控制模块、视频器和补光照明器控制模块、车牌照识别模块、图像压缩模块、自动比对模块、通信模块、车辆视频数据挖掘模块、违章停车取证模块、散落物违章取证模块、违章压实线取证模块、其它违章模块、违章证据检索模块、管理模块。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，违章过程的记录是由单幅图像完成，数据挖掘模块则只截流基准点时刻的图像即原始图像自动截流；违章过程的记录是由系列图像完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调数量幅图像截流；违章过程的记录是由视频流完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调时间段视频流截流。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，用截流后的图像为基础生成对应各个车次的数据包，每一个数据包的数据组成包括违章车辆违章过程截流图像，车牌号码，违章时间、地点，违章标志，违章事件编号，执法警员编号，及其管理信息。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由现场工作站将视频数据导入的记录文件通过有线、无线方式传输到中心工作站，由中心工作站对记录文件进行处理和管理，结果存储在中心工作站同时存储在管理中心服务器[5]中，由中心工作站通过公示[6]发布。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由现场工作站视频数据导入的记录文件，对记录文件进行处理和管理，将结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中进行管理，由中心工作站通过公示[6]发布。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由现场工作站视频数据导入的记录文件，对记录文件进行处理和管理，同时将导入的记录文件和结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中，由中心工作站对记录文件进行处理、与现场工作站处理结果进行核对、以及管理，由中心工作站通过公示[6]发布。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，违章停车取证模块自动提取视频流证据是对违章停车车辆的视频流图像中某一帧图像号牌识别结果为最佳时，将该帧车辆视频流图像采集时间点设定为视频流证据截流时间段的中间点，将中间点前和后可调时间段视频流截流。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，散落物违章取证模块自动提取视频流证据是当散落物从车厢上掉落到路面时车辆图像有散落物为最大值时，该最大值时的时间点设定为视频流证据截流时间段的中间点，将中间点前和后可调时间段视频流截流。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，违章压实线取证模块自动提取视频流证据是当车辆车轮正在压过实线，该实线是一边为机动车道，另一边为非机动车道时，即机动车辆在路口信号灯为红灯，电子眼触发信号为停车线下预埋地感应线圈信号触发，机动车辆在无交通警察执守路口情况下，以及在夜间的情况下，改变行驶车道，绕开停车线下预埋地感应线圈，占用非机动车道闯红灯行驶时，交通违章取证检索系统中的违章压实线取证模块自动提取视频流证据。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，违章压实线取证模块自动提取视频流证据是当车辆车轮正在压过实线时的时间点，该时间点设定为视频流证据截流时间段的中间点，将中间点前和后可调时间段视频流截流。

一种交通违章取证的车辆视频数据挖掘方法，包括以下步骤：

硬件设备包括：视频器[1]、主控机[3]、补光照明器[2]、显示器[4]、车辆中心服务器[5]、公示[6]；

用视频器[1]对交通场景进行拍摄，交通场景是违章停车时，有散落物从车厢上掉落到路面时，车辆行驶车轮压道路中的实线时、非法占道(含公交车道)，强抢超会、闯红灯、超速行驶、超载超重中的任意一种，交通违章取证的车辆视频数据挖掘主控机中数据挖掘模块自动提取违章视频流图像取证证据；

交通违章车辆的违章取证证据视频数据挖掘方法是车辆违章时的车辆违规违章过程视频流图像、系列图像、单幅照片、来自视频流文件的车辆违规违章过程记录中的任意一种；

交通违章取证的车辆视频数据挖掘方法主控机[3]中含有视频数据挖掘模块，视频数据挖掘模块对记录文件中的车辆违章过程视频图像自动截流，从任意位置作为起点到任意位置作为终点，顺序进行图像采样，提取车辆OCR特征，识别车牌号码，以识别出车牌号码时刻的图像作为基准点，进行自动截流，该时间段的时间值可根据实际应用需要调整；

数据挖掘模块自动分析每一幅图像，用车辆车标、车辆前部特征、车辆颜色、车型特征提取和定位，以及综合特征提取和定位，以定位的基准点进行自动截流，该时间段的时间值可根据实际应用需要调整；

车辆违章过程的记录是由单幅图像完成，数据挖掘模块则只截流基准点时刻的图像即原始图像自动截流；违章过程的记录是由系列图像完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调数量幅图像截流；违章过程的记录是由视频流完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调时间段视频流截流；

数据挖掘模块将定位到车牌照的当前图像前后一段时间内的视频流截断，并打成一个数据包，用数据包的数据组成信息，包括违章车辆违章过程截流图像，车牌号码、颜色、汉字、字母、数字，违章时间、地点，违章标志，违章事件编号，执法警员编号，及其管理信息，进行组合、模糊查询；

所生成的数据包以数据库方式存储管理；以及由现场工作站将视频数据导入的记录文件通过有线、无线方式传输到中心工作站，由中心工作站对记录文件进行处理和管理，结果存储在中心工作站同时存储在管理中心服务器[5]中，由中心工作站通过公示[6]发布；

由现场工作站视频数据导入的记录文件，对记录文件进行处理和管理，将结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中进行管理，由中心工作站通过公示[6]发布；

由现场工作站视频数据导入的记录文件，对记录文件进行处理和管理，同时将导入的记录文件和结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中，由中心工作站对记录文件进行处理、与现场工作站处理结果进行核对、以及管理，由中心工作站通过公示[6]发布。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘方法，数据挖掘模块中的图像采样频率是可调的，低频每秒1至25帧，高频每秒大于25帧，采样频率的调整是根据采集单元中视频器和主控机[3]的选型配置而定。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，对采集单元，以及上述记录文件的获取详细说明如下：

来自本发明的采集单元

1)由视频器[1]中的模拟和/或数字摄像机构成采集单元，例如家用或商业用DV，可以将车辆违章过程拍摄并记录在磁带或摄像机的存储器中；

2)由视频器[1]中的模拟和/或数字摄像机构成采集单元，例如照相机，可以将车辆违章过程拍摄并记录在照相机底片或数码照相机的存储器中；

3)由视频器[1]中的模拟和/或数字摄像机、主控机[3]中的笔记本电脑以及公知的电源(如车载发电机，蓄电池)通过如1394/PCMCA接口联接构成采集单元，可以将车辆违章过程拍摄并记录在笔记本电脑硬盘中；

4)由视频器[1]中的模拟和/或数字摄像机、补光照明器[2]、主控机[3]中的工控机、显示器[4]以及公知的电源(如车载发电机，蓄电池)构成采集单元，可以将车辆违章过程拍摄并记录在主控机[3]中；

5)上述采集单元可以固定安装在交通路口、路旁，也可以作为移动车载或手持系统使用。

来自公知设备

6)由其它公知的技术工具，例如电子警察、固定或移动式测速取证设备、移动查车系统、道路通用和专用监控系统、手持式设备如手机等，拍摄并以通用文件格式和标准传输方式(例如网络传输、文件拷贝)提供给本发明系统的记录文件。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由工作站实现对车辆违章过程记录文件进行处理和管理的功能，对工作站说明如下：

1)由主控机[3]和显示器[4]构成独立工作站，例如工业控制机、商用计算机，或笔记本电脑(自带显示器)；

2)由采集单元自身的工业控制机、商用计算机或笔记本电脑兼工作站，指采集单元包含有主控机[3]的工作方式；

3)由管理中心服务器[5]兼工作站。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，对上述车辆违章过程记录文件进行处理和管理的说明如下：

1)导入上述视频图像记录文件，对于标准文件格式的记录通过标准网络传输、文件拷贝方式导入工作站磁盘；对于非标准文件格式的记录(如磁带上记录的模拟视频图像)，可以将采集单元与工作站进行物理连接，由工作站将其转化为标准文件并存储在工作站磁盘中，或者通过其它专业设备将其转化为标准文件并存储在工作站磁盘中；

2)对上述视频图像导入的，某个记录文件、或依次对某一批记录文件中的车辆违章过程视频图像，从任意位置作为起点到任意位置作为终点，顺序进行图像采样，提取车辆OCR特征，识别车牌号码，以识别出车牌号码时刻的图像作为基准点，交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统中的视频数据挖掘模块按照以下描述的不同情况分别采取不同方式进行自动截流：

●如果每一次违章过程的记录是由单幅图像完成，则只截流基准点时刻的图像即原始图像；

●如果每一次违章过程的记录是由系列图像完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调数量幅图像截流；

●如果每一次违章过程的记录是由视频流完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调时间段视频流截流。

3)用截流后的图像为基础生成对应各个车次的数据包。每一个数据包的数据组成包括违章车辆违章过程截流图像，车牌号码，违章时间、地点，违章标志，违章事件编号，执法警员编号，及其管理信息；

4)对数据包中的内容进行存储，查询，打印，导出，发布和管理；

5)所生成的数据包以数据库方式存储管理，可以用数据包的数据组成信息，包括违章车辆违章过程截流图像，车牌号码、颜色、汉字、字母、数字，违章时间、地点，违章标志，违章事件编号，执法警员编号，及其管理信息，进行组合或模糊查询。

6)另外，可以用识别出的车牌号码与布控车辆数据库进行自动比对，如果发现是布控车辆数据库中的黑名单车辆，则发出声光提示报警信息，黑名单车辆类型包括违规违章记录在案、犯罪嫌疑、肇事等；

7)可以对上述截流后的图像进行压缩处理，以减少存储空间、降低存储设备造价、提高查询效率。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，上述车辆违章过程记录文件进行处理和管理操作时：

1)图像采样频率是可调的，低频每秒1至25帧，高频每秒大于25帧，采样频率的调整根据是采集单元中视频器[1]和/或主控机[3]的选型配置；

2)提取车辆OCR特征，识别车牌号码时，如果识别有误或无法识别，可以进行人工修正；

3)自动截流时，可以人工干预截流过程；

4)生成各个车次的数据包时，可以人工修正数据包文字信息。交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由管理中心实现对车辆违章过程进行处理的网络化管理系统，参见系统原理图，对管理中心说明如下：

1)管理中心服务器[5]通过有线、无线通信方式与公示[6]，工作站，采集单元联接形成计算机网络。其中，工作站分为现场工作站和中心工作站，现场工作站指工作站安装在接警现场，中心工作站指工作站安装在管理中心。服务器、现场工作站和中心工作站的数量根据业务量的大小决定；

2)由现场工作站将上述导入的记录文件通过有线、无线方式传输到中心工作站，由中心工作站对记录文件进行处理和管理，结果存储在中心工作站同时存储在管理中心服务器[5]中，由中心工作站通过公示[6]发布；

3)由现场工作站导入上述的记录文件，对记录文件进行处理和管理，将结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中进行管理，由中心工作站通过公示[6]发布；

4)由现场工作站导入上述的记录文件，对记录文件进行处理和管理，同时将导入的记录文件和结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中，由中心工作站对记录文件进行处理、与现场工作站处理结果进行核对、以及管理，由中心工作站通过公示[6]发布；

5)管理中心服务器[5]可以根据需要存储原始记录文件。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由采集单元构成的独立应用系统，可以采集和记录车辆违章过程图像，如果采集单元包含主控机[3]，还可以对不同采集方式和来源的记录文件自动截流并生成各个车次数据包，存储，检索，查询，打印，取证，传输。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由工作站构成的独立应用系统，可以对不同采集方式和来源的记录文件自动截流并生成各个车次数据包，存储，检索，查询，打印，取证，传输。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由工作站构成的独立应用系统，可以对不同采集方式和来源的记录文件自动截流并生成各个车次数据包，存储，检索，查询，打印，取证，传输。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由管理中心服务器[5]和中心工作站构成的独立应用系统，可以对不同采集方式和来源的记录文件自动截流并生成各个车次数据包，存储，检索，查询，打印，取证，传输。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由管理中心服务器[5]、公示[6]和中心工作站组成，可以对车辆违章过程进行处理、管理和发布的网络化管理系统。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，对上述车辆违章过程记录文件进行处理和管理时，所采用的提取车辆OCR特征、识别车牌号码、以识别出车牌号码时刻的图像作为基准点进行截流的方法，还可以用车辆车标、车辆前部特征、车辆颜色、车型特征提取和定位，以及前述综合特征提取和定位，以定位的基准点进行截流的方法替代。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，除了对上述车辆违章过程记录文件进行处理和管理外，还可以用于与车辆有关的视频信息挖掘，通过车辆号牌、车辆车标、车辆前部特征、车辆颜色、车型特征及其相关联的文字信息等特征的提取，定位和获取车辆信息。

此外，本发明还提供了一种实时交通违章取证检索系统，由视频器[1]，主控机[3]，和显示器[4]构成，可外接补光照明器[2]。交通违章取证检索系统在采集交通违章过程的同时，采用上述的方法对采集图像进行实时特征提取，自动截流和生成数据包，结果可存储在系统中，或通过有线/无线方式、文件拷贝方式传输到其它应用系统中作为进一步管理用。系统可以手持式或固定安装式工作。

附图说明：

通过以下参考附图对本发明优选实施例的描述，本发明的这些和其它的优点、目的和特征将变得更加清楚，其中：

图1为本发明的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法硬件连接示意图

图面说明：视频器[1]，补光照明器[2]，主控机[3]，显示器[4]，管理中心服务器[5]，公示[6]

图2交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法的工作站系统示意图

图3为本发明的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法的系统图

图4为本发明的交通违章取证检索系统和方法的主要工作流程图

图5为本发明的交通违章取证检索系统和方法的主要模块原理图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对发明所述的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法作进一步的说明。

(一)  车辆违章的类型是违章停车取证时

车辆违章的类型是违章停车取证时，实施应用交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统。在竖有禁停标志的某一路段的某一时段如上午10:00，采用视频器[1]中的DV摄像机，先拍摄禁停标志，然后连续顺序拍摄该路段上所有违章停放的车辆及其车牌特写。拍摄完毕后，将DV连接到工作站(即主控机[3])上对应视频端，运行本发明应用软件，并重放拍摄的录像带。设定截流时间为基准点前后各5秒，系统即自动将录像带所有记录的违章车辆顺序截流成为对应每一个车次的违章停车数据包，数据包的数据组成包括违章停车过程10秒钟截流视频图像，车牌号码，违章时间、地点，禁停标志，违章事件编号，执法警员编号，及其管理信息。将数据包存储在工作站数据库中，即可对该路段和时段内的每一辆违章停车事件进行处理包括处罚、查询、取证、检索、公示、比对等，和管理包括违章停车的密度、频率、分布、趋势以及对执法警员的工作考评。

(二)  车辆违章的类型是有散落物从车厢上掉落到路面时

车辆违章的类型是有散落物从车厢上掉落到路面时，实施应用交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，在指定的道路是弯道、或有坡度处、或有必要检测处，在路边或道路的上方龙门架上安装车辆检测视频器[1]。

当道路是弯道、或有坡度处、或有必要检测处，常有一些车辆装载物过满或是装载物是易散落物时，因上坡或下坡，或车辆转弯时，便会有物体从车厢里散落到路面，污染路面，或是造成紧跟装载有散落物的车辆的后续车辆发生事故，在以往的调查取证时，较难得到装载物过满或是装载物是易散落物的车辆的证据，本发明的实施方案就是针对此类交通事故取证而研发的。

具体实施步骤是：车辆通过弯道、或有坡度处、或有必要检测处，视频探测触发；视频器[1]根据环境光照度设定电子快门和曝光强度，在夜间自动开启可控补光照明器；视频器[1]接收到视频探测触发信号，采集车辆视频流图像；主控机[3]通过有散落物从车厢上掉落到路面时违章取证识别模块自动识别和分析视频流图像；采用图像计量技术精确测量车辆是否有散落物从车厢上掉落到路面；散落物的体积大小阈值可按具体实际要求设置；当模块自动识别判断出有散落物从车厢上掉落到路面时，则系统提取在采集到的多幅车辆图像有散落物为最大值的图像，同时视频器[1]中的特征采集摄像机保存车辆号牌识别结果最佳的图像并打成数据包；数据包记录车辆信息包括：速度、地点、时间、行驶方向、牌照号码等；主控机[3]将违章车辆相关证据通过有(或无)线通信接口传输到管理中心服务器[5]，车辆管理中心即时通知收费站或卡口，警察拦截处罚；或，主控机[3]将违章车辆相关数据通过有(或无)线通信接口传输到管理中心服务器[5]，警察事后公示[6]进行处罚。

本发明此优选实施例与现有技术相比具有的显著进步是；

解决从海量车辆违规违章过程图像数据中有效记录、存储、挖掘、检索、查询和监管对当事车辆执法的问题，极大地提高执法处理过程中的效率。可为车辆车厢里散落到路面，污染路面，或是造成紧跟装载有散落物的车辆的后续车辆发生事故，提供可视图像证据；和提供大量交通管理信息；系统对散落物的体积大小阈值调整设置容易。非接触、无损害路面，本发明的车辆图像采集方式，是用视频的方式触发，不必开挖公路路面来预埋车辆检测线圈，既保护了公路的路面，又确保设备今后的维修服务方便。

(三)车辆违章的类型是车辆行驶时车轮压道路中的实线、非法占道(含公交车道)，强抢超会时

在道路是弯道、或有坡度处、或有必要检测处、红灯交叉路口50米内有分道线处、非法占道(含公交车道)，强抢超会；道路有弯道处，是交通肇事的多发地段，交通事故发生后，交通警察在接到事故发生报警后赶到现场，对交通事故痕迹物证勘验，而对事故发生前的交通现场情形就只能依据交通事故痕迹物证勘验结果来推算，给事故的判定带来一定的困难。若有事发时前后一段时间的检测录像，客观真实记录交通事件现场发生的情形，提供交通事件现场发生时的视频流证掘，则对事故的判定带来很大的帮助。

当违章压实线取证模块自动提取视频流证据是当车辆正在压过实线，该实线是一边为机动车道，另一边为非机动车道时，即机动车辆在路口信号灯为红灯，电子眼触发信号为停车线下预埋地感应线圈信号触发，机动车辆在无交通警察执守路口情况下，或是夜间的情况下，改变行驶车道，绕开停车线下预埋地感应线圈信号触发，占用非机动车道闯红灯行驶时，交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统违章压实线取证模块提取视频流证据。

车辆违章的类型是车辆行驶时压到道路中的实线时，实施应用交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，在指定的道路是弯道、或有坡度处、或有必要检测处、红灯交叉路口50米内有分道线处，易发生非法占道(含公交车道)，强抢超会等地段处，在路边或道路的上方龙门架上安装车辆检测视频器[1]。

具体实施步骤是：车辆通过弯道、或有坡度处、或有必要检测处，红灯交叉路口50米内有分道线处，易发生非法占道(含公交车道)，强抢超会等地段处，在路边或道路的上方龙门架上安装车辆检测视频器[1]。视频探测触发，视频器[1]根据环境光照度设定电子快门和曝光强度，在夜间自动开启可控补光照明器；采用图像计量技术精确测量车辆是否违章压到道路中的实线；即，在弯道处占对方车道超车时、或是在上坡时占对方车道超车时，或是在红灯交叉路口50米内有分道线处变道时，车辆均会首先压到实线，视频探测触发，视频器[1]接收到视频探测触发信号，采集车辆视频流图像；主控机[3]通过违章压实线取证识别模块自动识别和分析视频流图像；系统提取在采集到的视频流图像中车辆有远离已压到实线距离为最大值的图像，同时视频器[1]中的特征采集摄像机保存车辆号牌识别结果最佳的图像并打成数据包；数据包记录车辆信息包括：速度、地点、时间、行驶方向、牌照号码等；主控机[3]将违章车辆相关数据通过有线、无线通信接口传输到车辆管理中心服务器[5]，车辆管理中心服务器[5]即时通知收费站或卡口，警察拦截处罚；或，主控机将违章车辆相关数据通过有线、无线通信接口传输到管理中心服务器[5]，警察事后公示[6]进行处罚。

本发明此优选实施例与现有技术相比具有的显著进步是：

上述的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法全天候自动监测道路交叉口的中实线、违章停车、高速公路中心双实线、接近交叉路口50米内变道压分道单实线、非法占道(含公交车道)，强抢超会等等的违章行为，并能对违章车辆进行监测记录、采集车辆视频流图像，协助交通管理部门对违章驾驶员进行处罚教育，促使其自觉遵守交通法规，增强道路交通安全意识，减少违章和事故，确保道路交通畅通，构建和谐安全的社会。

交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统和方法，包括视频器[1]，补光照明器[2]，主控机[3]，显示器[4]，管理中心服务器[5]，公示[6]。这些硬件设备和媒体都是现有成熟的设备，在市场上很容易获得。而关键的视频数据挖掘模块、违章停车取证模块、散落物违章取证模块、违章压实线取证模块、违章证据检索模块则是由利普视觉公司技术研发中心经过多年努力自行研发出。

需要说明的是，本发明的特定例已经对本发明所述的交通违章取证检索系统和方法进行了详细的描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，包括：

视频器[1]，包括：公知的摄像机，电荷偶合器件摄像机、电荷充放电器件摄像机、电荷注入器件摄像机、金属氧化物半导体摄像机、数字摄像机、数码相机中的任一种，用于采集车辆图像；

补光照明器[2]，标准工业照明器，用于弥补视频器采集车辆图像时环境光变化和夜间补光；

主控机[3]，包括：标准工业、商用计算机、笔记本电脑，DSP/嵌入式一体机，手持式装置，内含图像采集单元，有/无线通信设备，数据采集单元，内置软件包括标准操作系统，标准数据库；

显示器[4]，是标准计算机显示器、液晶显示器，主要用于显示车辆违章历史录像证据、车牌照号码、违章时间、违章地点、车辆管理信息以及交通违章当事人登陆违章车辆证据的检索界面；

管理中心服务器[5]，是数据服务器、通信服务器，内含有/无线通信设备，数据采集单元，大容量磁盘存储器；

公示[6]，是广播、电视、互联网站、电信、告示牌、信函中的任意一种；

其特征在于，视频器[1]的接插口与主控机[3]的接插口相连接，显示器[4]的输入端与主控机[2]的显示输出端相连接，补光照明器[2]控制接口与主控机[3]的补光照明器[2]控制输出口相连接，主控机[3]通过计算机通信网络有线、无线与管理中心服务器[5]相连接，公示[6]的控制主机与车辆管理中心服务器[5]通过计算机网络有线、无线连接；以及

交通违章车辆的违章证据是车辆违章时的车辆违规违章过程视频流图像、系列图像、照片、来自视频流编码文件记录在存储介质是录像带、磁盘、硬盘、光盘中的任意一种；以及

主控机[3]，内置本发明的应用软件，包括图像采集控制模块、视频器和补光照明器控制模块、车牌照识别模块、图像压缩模块、自动比对模块、通信模块、车辆视频数据挖掘模块、违章停车取证模块、散落物违章取证模块、违章压实线取证模块、其它违章模块、违章证据检索模块、管理模块，执法人员和违章车辆的车主以及违章者在与交通违章处罚主控机相连接的显示器上对车辆违章证据检索查询；以及

管理中心服务器[5]，内置软件包括标准操作系统，标准数据库，以及本发明的应用软件用于分析、接收、存储、分发、公布、查询、取证和管理所有违章车辆管理信息，包括图像采集控制模块、视频器和补光照明器控制模块、车牌照识别模块、图像压缩模块、自动比对模块、通信模块、车辆视频数据挖掘模块、违章停车取证模块、散落物违章取证模块、违章压实线取证模块、其它违章模块、违章证据检索模块、管理模块。

2.根据权利要求1的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，车辆违章时的视频流是交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统中含有视频数据挖掘模块，视频数据挖掘模块对记录文件中的车辆违章过程视频图像自动截流，从任意位置作为起点到任意位置作为终点，顺序进行图像采样，提取车辆OCR特征，识别车牌号码，以识别出车牌号码时刻的图像作为基准点，进行自动截流，该时间段的时间值可根据实际应用需要调整。

3.根据权利要求1的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，管理中心服务器[5]通过有线、无线通信方式与公示，工作站，采集单元联接形成计算机网络；其中，工作站分为现场工作站和中心工作站，现场工作站指工作站安装在接警现场，中心工作站指工作站安装在管理中心。

4.根据权利要求1的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，车辆违章的类型是违章停车时，交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统中的违章停车取证模块自动提取视频流证据。

5.根据权利要求1的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，车辆违章的类型是有散落物从车厢上掉落到路面时，交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统中的散落物违章取证模块自动提取视频流证据。

6.根据权利要求1的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，车辆违章的类型是行驶中车辆车轮压道路中的实线时，交通违章取证检索系统中的违章压实线取证模块自动提取视频流证据。

7.根掘权利要求1的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，所述的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统是一种手持式交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，由视频器[1]，主控机[3]，和显示器[4]构成，外接补光照明器[2]，手持式交通违章取证检索系统在采集交通违章过程的同时，对采集图像进行实时特征提取，数据挖掘模块自动截流和生成数据包，结果可存储在系统中，通过有线/无线方式、文件拷贝方式传输到管理中心服务器[5]以及其它应用系统中作为进一步管理用。

8.根据权利要求2的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，违章过程的记录是由单幅图像完成，数据挖掘模块则只截流基准点时刻的图像即原始图像自动截流；违章过程的记录是由系列图像完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调数量幅图像截流；违章过程的记录是由视频流完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调时间段视频流截流。

9.根据权利要求3的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，由现场工作站将视频数据导入的记录文件通过有线、无线方式传输到中心工作站，由中心工作站对记录文件进行处理和管理，结果存储在中心工作站同时存储在管理中心服务器[5]中，由中心工作站通过公示发布。

10.根据权利要求3的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，由现场工作站视频数据导入的记录文件，对记录文件进行处理和管理，将结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中进行管理，由中心工作站通过公示[6]发布。

11.根据权利要求3的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，由现场工作站视频数据导入的记录文件，对记录文件进行处理和管理，同时将导入的记录文件和结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中，由中心工作站对记录文件进行处理、与现场工作站处理结果进行核对、以及管理，由中心工作站通过公示[6]发布。

12.根据权利要求4的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，违章停车取证模块自动提取视频流证据是对违章停车车辆的视频流图像中某一帧图像号牌识别结果为最佳时，将该帧车辆视频流图像采集时间点设定为视频流证据截流时间段的中间点，将中间点前和后可调时间段视频流截流。

13.根据权利要求5的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，散落物违章取证模块自动提取视频流证据是当散落物从车厢上掉落到路面时车辆图像有散落物为最大值时，该最大值时的时间点设定为视频流证据截流时间段的中间点，将中间点前和后可调时间段视频流截流。

14.根据权利要求6的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，违章压实线取证模块自动提取视频流证据是当车辆车轮正在压过实线，该实线是一边为机动车道，另一边为非机动车道时，即机动车辆在路口信号灯为红灯，电子眼触发信号为停车线下预埋地感应线圈信号触发，机动车辆在无交通警察执守路口情况下，以及在夜间的情况下，改变行驶车道，绕开停车线下预埋地感应线圈，占用非机动车道闯红灯行驶时，交通违章取证检索系统中的违章压实线取证模块自动提取视频流证据。

15.根据权利要求8的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，用截流后的图像为基础生成对应各个车次的数据包，每一个数据包的数据组成包括违章车辆违章过程截流图像，车牌号码，违章时间、地点，违章标志，违章事件编号，执法警员编号，及其管理信息。

16.根据权利要求14的交通违章取证的车辆视频数据挖掘系统，其特征在于，违章压实线取证模块自动提取视频流证据是当车辆车轮正在压过实线时的时间点，该时间点设定为视频流证据截流时间段的中间点，将中间点前和后可调时间段视频流截流。

17.一种交通违章取证的车辆视频数据挖掘方法，包括以下步骤：

硬件设备包括：视频器[1]、补光照明器[2]、主控机[3]、显示器[4]、管理中心服务器[5]、公示[6]；用视频器[1]对交通场景进行拍摄，交通场景是违章停车时，有散落物从车厢上掉落到路面时，车辆行驶车轮压道路中的实线时、非法占道(含公交车道)，强抢超会、闯红灯、超速行驶、超载超重中的任意一种，交通违章取证的车辆视频数据挖掘主控机[3]中数据挖掘模块自动提取违章视频流图像取证证据；

其特征在于，交通违章车辆的违章取证证据视频数据挖掘是车辆违章时的车辆违规违章过程视频流图像、系列图像、单幅照片、来自视频流文件的车辆违规违章过程记录中的任意一种；

交通违章取证的车辆视频数据挖掘主控机[3]中含有视频数据挖掘模块，视频数据挖掘模块对记录文件中的车辆违章过程视频图像自动截流，从任意位置作为起点到任意位置作为终点，顺序进行图像采样，提取车辆OCR特征，识别车牌号码，以识别出车牌号码时刻的图像作为基准点，进行自动截流，该时间段的时间值可根据实际应用需要调整；

数据挖掘模块自动分析每一幅图像，用车辆车标、车辆前部特征、车辆颜色、车型特征提取和定位，以及综合特征提取和定位，以定位的基准点进行自动截流，该时间段的时间值可根据实际应用需要调整；

车辆违章过程的记录是由单幅图像完成，数据挖掘模块则只截流基准点时刻的图像即原始图像自动截流；违章过程的记录是由系列图像完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调数量幅图像截流；违章过程的记录是由视频流完成，则以基准点为中心，将基准点前和后可调时间段视频流截流；

数据挖掘模块将定位到车牌照的当前图像前后一段时间内的视频流截断，并打成一个数据包，用数据包的数据组成信息，包括违章车辆违章过程截流图像，车牌号码、颜色、汉字、字母、数字，违章时间、地点，违章标志，违章事件编号，执法警员编号，及其管理信息，进行组合、模糊查询；

所生成的数据包以数据库方式存储管理；以及

由现场工作站将视频数据导入的记录文件通过有线、无线方式传输到中心工作站，由中心工作站对记录文件进行处理和管理，结果存储在中心工作站同时存储在管理中心服务器[5]中，由中心工作站通过公示[6]发布；

由现场工作站视频数据导入的记录文件，对记录文件进行处理和管理，将结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中进行管理，由中心工作站通过公示[6]发布；

由现场工作站视频数据导入的记录文件，对记录文件进行处理和管理，同时将导入的记录文件和结果通过有线、无线方式传输到中心工作站和管理中心服务器[5]中，由中心工作站对记录文件进行处理、与现场工作站处理结果进行核对、以及管理，由中心工作站通过公示[6]发布。

18.根据权利要求17的交通违章取证的车辆视频数据挖掘方法，其特征在于，数据挖掘模块中的图像采样频率是可调的，低频每秒1至25帧，高频每秒大于25帧，采样频率的调整是根据采集单元中视频器和主控机的选型配置而定。

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