CN206259023U - 一种智能交通违章信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能交通违章信息采集装置，安装在交叉路口中心位置，包括硬件装置和软件架构，所述硬件装置包括中央处理芯片、摄像头、信号灯信号提取模块、存储模块、电源模块和网络接口，所述软件架构包括远程控制模块、通信模块、自动学习模块、数字视频采集模块、车辆目标识别与跟踪模块、车辆违章检测模块和违章信息传输管理模块；本实用新型采用物联网技术设计的一种车辆违章信息采集装置，经过视频图像分析，可以判断违章与否与违章类型，并将违章车辆信息通过网络上传至交通指挥中心，实现了同一装置多种功能的应用，本实用新型具备结构简单、智能化、使用简单方便的特点，具有广阔的应用前景。

Description

一种智能交通违章信息采集装置

技术领域

本实用新型涉及交通控制技术领域，具体涉及一种智能交通违章信息采集装置。

背景技术

目前，物联网技术在智能交通领域得到了广泛应用，带来了非现场执法的效率大大提高，同时基于物联网技术的智能交通监控系统如雨后春笋一般不断出现。智能交通监控系统是智慧交通的一个重要子系统，在智慧城市的建设中发挥重要的作用。随着中国社会经济的高速发展和个人财富增多，机动车的持有量也在急剧增加，虽然中国一直致力于交通道路不断延伸和拓宽，但当前交通基础设施建设和交通法规普及都相对滞后，道路交通拥挤、交通事故频发，交通环境不断恶化等现象成为当前百姓生活的主旋律，道路交通安全等问题的解决显得严峻和紧迫。统计资料表明，80%以上的交通事故是由驾驶员不遵守交通条例所造成的。如何有效的监测各种交通违章事件，提高非现场执法的效率，减少和预防交通事故发生，快速有效的进行交通事故处理，防止交通堵塞，并记录交通违章事件信息已成为当今社会一个重要议题。

现在，各种智能交通功能系统或设备在交通监控区域内得到广泛使用，为提高我国智能交通管理水平提供了有力的技术和产品支撑。智能交通监控系统是利用先进的信号检测手段获得交通状况信息，通过有效的交通控制模型形成有效的交通控制方案，以多种方式传递信息，使交通控制设备或管理人员和道路的使用者获得道路信息和交通管理方案，最终能最大限度地发挥整个交通系统的运输和管理效率。

相对于采用额外监测设备的交通监控系统，采用直接处理交通视频图像是目前智能交通监控系统的发展方向。它通过摄像机对交通视频流进行采集，然后利用计算机视频图像处理和模式识别技术对连续的交通视频流进行处理和分析，从而达到监测交通违章行为的目的。这种方式具有安装简便，不破坏路面，不受天气影响，设置灵活，监测项目多，覆盖范围广，检测精度高等优势。随着计算机软硬件技术的发展，视频图像监控方式必将成为智能交通监控系统中的主流技术。

现有专利文献CN102024330A公开了一种基于高清视频的智能交通信号控制系统、方法及设备，在该文献中公开的方法和设备中，但只能够实现对于车辆闯红灯信号时的监控，而当信号灯为绿灯信号状态时，监测主机便不会采集绿灯信号数据，也不能够实现对于车辆闯绿灯行为的监控；其次由于信号灯数据和车辆违章行驶信息数据不要同时从监控主机和高清视频分别获取，举证时说服力也不容易被认可；再次，该技术方案采用数字摄像头等监控设备监控行驶的车辆，由于线路故障、人为遮挡和破坏，固定摄像头位置的突然变动、天气状况等原因会出现摄像机采集到的视频信号质量不佳，亮度或者噪音不能满足视频分析的要求。

现有专利文献CN10252983A公开了一种基于高清视频技术的车辆违章监测系统及办法。在该文献中所公开的系统及方法中，还是沿用采取视频传送到主机上进行分析，没有对视频流进行实时分析、实时处理；其次，该技术方案要对交通路口的一些信息参数进行输入，比较复杂；再次，该技术方案实现的违章检测项目还是比较单一，只是实现闯红灯和闯绿灯违章信息的获取，未能达到智能化的目的。

现有专利文献CN102622886A公开了一种基于视频的车辆违章变道事件检测方法；现有专利文献CN102622884A公开了一种基于跟踪的车辆违章掉头行为检测方法；现有专利文献CN102768800A公开了一种基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法；等等。这些文献都是采用摄像机获取高清视频流，经过计算机视频分析处理，对单一的违章行为进行监控管理，监控设备的使用效率低下，没有真正意义上实现交通违章监控管理的智能化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是运用物联网技术搭建一个智能化的交通违章信息采集装置，采用高效的模式识别技术和目标跟踪技术对视频流中车辆进行多目标识别和跟踪；利用违章行为检测的方法对车辆违章与否及违章类型判断。

本实用新型提供了一种智能交通违章信息采集装置，安装在交叉路口中心位置，包括硬件装置和软件架构，所述硬件装置包括中央处理芯片、摄像头、信号灯信号提取模块、存储模块、电源模块和网络接口，

中央处理芯片，用于对其他各个模块进行控制，是所述信息采集装置的核心部分，用于控制与其相连的硬件设备，获取数字高清视频，进行处理、分析、判断、采集与记录工作，并将违章信息通过网络接口模块上传至交通指挥中心；

摄像头，与中央处理芯片相连接，获取某个方向道路数字视频；

信号灯信号提取模块，与中央处理芯片相连接，与交叉路口的信号箱通信，用于路口信号灯信号的获取，进行简单转换形成信号灯的数字信号，供中央处理芯片提取；

存储模块，与中央处理芯片相连接，用于对车辆的违章视频和违章信息的存储，并等待信息上传，上传完毕后，将违章视频与违章信息从存储模块随即删除；

电源模块，与中央处理芯片相连接，为所述信息采集装置提供电源；

网络接口，与中央处理芯片相连接，用于装置连接网络，进行数据通信和数据传输；

所述软件架构包括远程控制模块、通信模块、自动学习模块、数字视频采集模块、车辆目标识别与跟踪模块、车辆违章检测模块和违章信息传输管理模块；

远程控制模块，通过网络接口与中央处理芯片相连接，实现所述信息采集装置的远程控制、装置内部参数的设置及中央处理芯片内部程序的下载与更新；

通信模块，与中央处理芯片相连接，用于所述信息采集装置的网络协议匹配与网络通信；

自动学习模块，与中央处理芯片相连接，用于路口车道信息的建立和整合，通过对路口特征（白线、黄线等）的提取，建立车道数量、位置数据信息；借助于车辆识别模块和车辆跟踪模块，辨明车道的车辆行驶方向，同一车道可以行驶多方向的转弯，建立此路口的虚拟数字模型，采用统计学技术，实现一般车辆行驶轨迹作为车道轨迹。

数字视频采集模块，与中央处理芯片相连接，用于路口高清数字视频的采集，采用高效的锐化等图像处理算法对路口视频图形作预处理。

车辆目标识别与跟踪模块，与中央处理芯片相连接，用于在路口高清视频图像上实现机动车辆的多目标识别，并对识别后的车辆在视频流中进行跟踪，并记录其行驶轨迹；

车辆违章检测模块，与中央处理芯片相连接，用于车辆是否违章及违章类型的判断，利用车道轨迹和行驶轨迹设计违章检测的方法，实现车辆违章的检测；

违章信息传输管理模块，与中央处理芯片相连接，用于采集车辆违章信息，包括违章时间、路段、车牌号码、违章类型等，并将违章的视频片段截，进行视频格式转换和压缩，减少视频存储空间，将视频与违章信息存储在大容量存储器中的数据库内，等待上传；上传成功后，视频与违章信息自动删除。

车道轨迹是由车辆在视频图像的运动坐标序列和车道信息构成，行驶轨迹是由时间点、车辆在视频图像的运动坐标序列和车道信息构成，可以判断以下违章类型。

优选的，所述违章类型包括闯红灯、违章行驶、违章变道和违章掉头。

本实用新型的上述技术方案与现有技术相比，存在如下优点：

1、本实用新型采用物联网技术设计的一种车辆违章信息采集装置，无需额外的感应器，只需要一个数字高清摄像头作为传感器，经过视频图像分析，可以判断违章与否与违章类型，装置简单，便于安装。

2、本实用新型可以实现多种违章类型的判断，实现了同一装置多种功能的应用，可以根据实际的需要，通过自动学习动态改变违章类型的判断。

3、本实用新型通过网络接口实现远程控制，更新升级及装置内部参数的设置都可以远程控制。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例子并结合附图，对本实用新型作进一步详细说明，其中：

图1为本实用新型的硬件框架图；

图2为本实用新型的软件架构图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述：

本实用新型提供了一种智能交通违章信息采集装置，安装在交叉路口中心位置，包括硬件装置和软件架构，如图1所示，所述硬件装置包括中央处理芯片、摄像头、信号灯信号提取模块、存储模块、电源模块和网络接口，

中央处理芯片，用于对其他各个模块进行控制，是所述信息采集装置的核心部分，用于控制与其相连的硬件设备，获取数字高清视频，进行处理、分析、判断、采集与记录工作，并将违章信息通过网络接口模块上传至交通指挥中心；

摄像头，与中央处理芯片相连接，获取某个方向道路数字视频，该摄像头为数字高清摄像头；

信号灯信号提取模块，与中央处理芯片相连接，与交叉路口的信号箱通信，用于路口信号灯信号的获取，进行简单转换形成信号灯的数字信号，供中央处理芯片提取；

存储模块，与中央处理芯片相连接，用于对车辆的违章视频和违章信息的存储，所述存储模块为大容量存储器；

电源模块，与中央处理芯片相连接，为所述信息采集装置提供电源；

网络接口，与中央处理芯片相连接，用于装置连接网络，进行数据通信和数据传输；

如图2所示，所述软件架构包括远程控制模块、通信模块、自动学习模块、数字视频采集模块、车辆目标识别与跟踪模块、车辆违章检测模块和违章信息传输管理模块；

远程控制模块，通过网络接口与中央处理芯片相连接，实现所述信息采集装置的远程控制、装置内部参数的设置及中央处理芯片内部程序的下载与更新；

通信模块，与中央处理芯片相连接，用于所述信息采集装置的网络协议匹配与网络通信；

自动学习模块，与中央处理芯片相连接，用于路口车道信息的建立和整合，通过对路口特征（白线、黄线等）的提取，建立车道数量、位置数据信息；借助于车辆识别模块和车辆跟踪模块，辨明车道的车辆行驶方向，同一车道可以行驶多方向的转弯，建立此路口的虚拟数字模型，采用统计学技术，实现一般车辆行驶轨迹作为车道轨迹。

数字视频采集模块，与中央处理芯片相连接，用于路口高清数字视频的采集，采用高效的锐化等图像处理算法对路口视频图形作预处理。

通过数字高清摄像头获取路口的视频流；通过一定的技术手段，采用高效的锐化等图像处理算法对路口视频图形进行去噪、锐化、增强等处理，去除外部因素导致的各种噪声，得到较为理想的图像；

车辆目标识别与跟踪模块，与中央处理芯片相连接，用于在路口高清视频图像上实现机动车辆的多目标识别，并对识别后的车辆在视频流中进行跟踪，并记录其行驶轨迹；车辆目标识别之前，先进行视频图像的图形分割，在软件程序事先设置好车辆的特征，在分割后的视频图像中进行特征选择和提取，识别出机动车辆目标；目标跟踪模块运用高效的算法实现在视频流中对识别的机动车辆目标进行跟踪，并记录机动车辆的行驶轨迹；

车辆违章检测模块，与中央处理芯片相连接，通过车道轨迹与车辆行驶轨迹进行比对，实现车辆是否违章以及车辆违章类型进行判断，利用车道轨迹和行驶轨迹设计违章检测的方法，实现车辆违章的检测；

违章信息传输管理模块，与中央处理芯片相连接，用于截取车辆违章视频，采集车辆违章信息，包括车牌号码、违章路段、违章时间、违章类型、车道及车向等，将违章视频转换视频格式和压缩，减少视频存储空间，将车辆违章信息及举证的视频证据存入到大容量存储器内预先设计好的数据库中，通过网络接口上传至交通指挥中心，上传成功后，视频与违章信息自动删除。

车道轨迹是由车辆在视频图像的运动坐标序列和车道信息构成，行驶轨迹是由时间点、车辆在视频图像的运动坐标序列和车道信息构成，可以判断以下违章类型。

优选的方案是，所述违章类型包括闯红灯、违章行驶、违章变道和违章掉头。

优选的方案是，所述违章类型的判断方法如下：

闯红灯：提取信号灯的状态，车道轨迹与行驶轨迹的矢量方向相同，当信号灯为红灯时间点时，判断未越过黄线的车辆行驶轨迹的坐标序列应该是固定点的坐标，否则视为闯红灯行为；

违章行驶：当信号灯为绿灯时，车辆的行驶轨迹与车道轨迹的矢量方向发生变化，如信号灯为绿时，车辆虽前行越过黄线，但没有按照车道所规定的方向行驶，视为违章行驶；

违章变道：行驶轨迹从某一方向车道跨越另一方向车道，视为违章变道，双方向车道除外；

违章掉头：在交通禁止掉头区域，如果行驶轨迹在路口处从某一方向车道变为逆向车道，视为违章掉头。

本实用新型的工作过程为：在所述信息采集装置安装完毕后，接通电源，启动装置，本信息采集装置进入自动学习阶段，本信息采集装置提取路口的各种特征，进行识别，建立路口的虚拟数据模型，包括车道的数量和车道位置数据信息；根据车辆识别模块和车辆跟踪模块，利用统计学统计一般车辆的运行轨迹，将该轨迹记为车道轨迹，作为判断车辆违章的依据。

本实用新型是运用物联网技术搭建一个智能化的交通违章信息采集装置，利用高清数字摄像头持续拍摄路口，获取路口交通数字视频，采用高效的模式识别技术和目标跟踪技术对视频流中车辆进行多目标识别和跟踪，记录车辆的行驶轨迹；利用违章行为检测的方法对车辆违章与否及违章类型判断，采集违章车辆信息、截取违章视频片段，做格式转换和压缩，将违章视频与违章信息上传至交通指挥中心。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (2)

1.一种智能交通违章信息采集装置，其特征在于，安装在交叉路口中心位置，包括硬件装置和软件架构，所述硬件装置包括中央处理芯片、摄像头、信号灯信号提取模块、存储模块、电源模块和网络接口，

中央处理芯片，用于对其他各个模块进行控制；

摄像头，与中央处理芯片相连接，获取某个方向道路数字视频；

信号灯信号提取模块，与中央处理芯片相连接，与交叉路口的信号箱通信，用于路口信号灯信号的获取，简单转换形成信号灯的数字信号，供中央处理芯片提取；

存储模块，与中央处理芯片相连接，用于对车辆的违章视频和违章信息的存储；

电源模块，与中央处理芯片相连接，为所述信息采集装置提供电源；

网络接口，与中央处理芯片相连接，用于所述信息采集装置连接网络，进行数据通信和数据传输；

所述软件架构包括远程控制模块、通信模块、自动学习模块、数字视频采集模块、车辆目标识别与跟踪模块、车辆违章检测模块和违章信息传输管理模块；

远程控制模块，通过网络接口与中央处理芯片相连接，实现所述信息采集装置的远程控制、装置内部参数的设置及中央处理芯片内部程序的下载与更新；

通信模块，与中央处理芯片相连接，用于所述信息采集装置的网络协议匹配与网络通信；

自动学习模块，与中央处理芯片相连接，用于路口车道信息的建立和整合；

数字视频采集模块，与中央处理芯片相连接，用于路口高清数字视频的采集；

车辆目标识别与跟踪模块，与中央处理芯片相连接，用于在路口高清视频图像上实现机动车辆的多目标识别，并对识别后的车辆在视频流中进行跟踪，记录其行驶轨迹；

车辆违章检测模块，与中央处理芯片相连接，用于车辆是否违章及违章类型的判断；

违章信息传输管理模块，与中央处理芯片相连接，用于采集并上传车辆违章信息。

2.根据权利要求1所述的一种智能交通违章信息采集装置，其特征在于，所述违章类型包括闯红灯、违章行驶、违章变道和违章掉头。