CN209729032U - 一种基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，包括壳体和设于所述壳体内的第一电路板、第二电路板、第三电路板以及第四电路板；所述壳体包括前盖和后盖；所述第一电路板上设有雷达传感器和与所述雷达传感器电连接的雷达信号处理器；所述第二电路板位于所述第一电路板与所述第三电路板之间，且分别与所述第一电路板和所述第三电路板电连接，所述第二电路板上设有信息融合处理器；所述第三电路板上设有视频信号处理器；所述第四电路板位于所述第一电路板、所述第二电路板以及所述第三电路板的下侧且与所述第三电路板电连接，所述第四电路板上设有两个镜头外露于所述前盖的摄像头。其可在各种天气环境、道路环境下对交通车辆进行准确的检测。

Description

一种基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统

技术领域

本实用新型涉及交通安全技术领域，具体涉及一种基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统。

背景技术

随着城市车辆越来越多，道路越发拥堵，如何在保证安全的前提下，提高道路通行效率，成了缓解城市交通拥堵的一种有效方式。由于车流不是静止不动的，而是时刻动态变化的，所以想缓解拥堵，提高通行效率，减少延误时间和停车次数，首要的是要准确得知车流何时来到，以及车辆在道路上的占有情况。交通流检测数据是城市智能交通系统建设的基础，城市道路的交通流信息的采集数据不仅仅关系到管理者对于当前城市交通状况的掌握，进而缓解交通拥堵，还将关系到城市未来交通发展趋势、道路交通设施规划等更高层面。

为了能够准确检测道路上车辆，出现了多种车辆检测的传感器，常用的有视频传感器和雷达传感器等。视频传感器由于神经网络、深度学习等技术的跨越式发展，使其检测精度和鲁棒性大大提高；而且由于其本身具有安装方便、可大场景断面检测，可获得多种检测数据以及“所见即所得”的可视化等多种优势，获得了大量的应用。雷达传感器由于其对运动目标或者车辆的检测准确率比较高，能够测量实时车速，对天气环境的适应性比较强，并且也可以进行整个断面的大场景检测，所以近期也获得了比较多的应用。下表列出了视频传感器和雷达传感器的优缺点。

注：○代表可以检测或者检测准确度高X代表不能检测或者检测准确度比较差

上表可以看出，雷达传感器和视频传感器恰好可相互弥补各自的缺点，因此，将雷达传感器和视频传感器进行融合可以更好的适应各种天气环境变化、各种车辆和道路情况。保证在各种条件下，对交通车辆的准确检测。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其可在各种天气环境、道路环境下对交通车辆进行准确的检测。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，包括壳体和设于所述壳体内的第一电路板、第二电路板、第三电路板以及第四电路板；所述壳体包括前盖和后盖；所述第一电路板上设有雷达传感器和与所述雷达传感器电连接的雷达信号处理器；所述第二电路板位于所述第一电路板与所述第三电路板之间，且分别与所述第一电路板和所述第三电路板电连接，所述第二电路板上设有信息融合处理器；所述第三电路板上设有视频信号处理器；所述第四电路板位于所述第一电路板、所述第二电路板以及所述第三电路板的下侧且与所述第三电路板电连接，所述第四电路板上设有两个镜头外露于所述前盖的摄像头。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述第一电路板固定于所述前盖，所述第二电路板固定于所述第一电路板的后侧，所述第三电路板固定于所述第二电路板的后侧，所述第四电路板固定于所述前盖。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述第一电路板通过CAN总线与所述第二电路板连接。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述第三电路板通过PCIE总线与所述第二电路板连接。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述第四电路板通过LVDS接口与所述第三电路板连接。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述第二电路板还设有用于与外部设备连接的RJ45网络接口。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述摄像头采用4K分辨率、25帧/秒的低照度高清摄像机。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述雷达传感器采用77Ghz毫米波雷达。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述前盖是由ABS树脂材料制成的。

本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统中，所述后盖是由铝材制成的，所述后盖的后侧设有散热块和用于与外部设备安装固定的围绕所述散热块的安装架。

与现有技术相比，实施本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，具有如下有益效果：

1、所述基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，包括壳体和设于所述壳体内的第一电路板、第二电路板、第三电路板以及第四电路板；所述壳体包括前盖和后盖；所述第一电路板上设有雷达传感器和与所述雷达传感器电连接的雷达信号处理器；所述第二电路板位于所述第一电路板与所述第三电路板之间，且分别与所述第一电路板和所述第三电路板电连接，所述第二电路板上设有信息融合处理器；所述第三电路板上设有视频信号处理器；所述第四电路板位于所述第一电路板、所述第二电路板以及所述第三电路板的下侧且与所述第三电路板电连接，所述第四电路板上设有两个镜头外露于所述前盖的摄像头。在所述融合车辆检测系统中，所述雷达传感器采集待检测路段车辆的雷达数据；两个所述摄像头采集待检测路段的视频图像；所述雷达信号处理器根据所述雷达数据计算出监测区域内车辆的各类车辆检测指标，例如，距离信息、瞬时速度信息以及角度信息等；所述视频信号处理器根据所述视频信号对监测区域内车辆建立清晰的运动轨迹，并根据运动轨迹的特征进行对应车辆的跟踪和识别；所述信息融合处理器将所述视频图像上的车辆与对应于相应的所述车辆的所述车辆检测指标相匹配，并将所述车辆检测指标叠加在视频图像上。如此，所述融合车辆检测系统从结构上将雷达传感器和摄像头有机的结合，做到真正的一体化架构，可以将雷达信号和视频图像两种检测数据结果进行相互验证补充，得到更准确的车速、车长等信息，以达到更高的准确度，真正实现其在各种天气环境、道路环境下对交通车辆进行高精度的全天候检测。

2、所述融合车辆检测系统与可以把雷达传感器检测到的目标和摄像头采集的视频图像上的同一目标对应吻合起来，并在视频图像中的目标上直接显示根据雷达信号计算出来的车辆指标信息，例如，车辆速度、距离、车道号、车道流量、车道占有率和排队长度，使得雷达信号真正实现“可视化”。

3、两个所述摄像头可以做横向和竖向的视频融合，可以看到大场景的视频图像，可与所述雷达传感器的检测范围完全融合与对应。

附图说明

图1为本实用新型提供的融合车辆检测系统的立体组合示意图；

图2为本实用新型提供的融合车辆检测系统的立体分解示意图；

图3为本实用新型提供的融合车辆检测系统中第一电路板的立体意图；

图4为本实用新型提供的融合车辆检测系统中第二电路板的立体意图；

图5为本实用新型提供的融合车辆检测系统中第三电路板的立体意图；

图6为本实用新型提供的融合车辆检测系统中前盖的立体意图；

图7为本实用新型提供的融合车辆检测系统的电路框图。

具体实施方式中的附图标号说明：

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2和图7所示，本实施例提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统包括壳体1和设于所述壳体1内的第一电路板2、第二电路板3、第三电路板4以及第四电路板5。所述壳体1包括前盖11和后盖12。所述第一电路板2上设有雷达传感器21和与所述雷达传感器21电连接的雷达信号处理器22。所述第二电路板3位于所述第一电路板2与所述第三电路板4之间，且分别与所述第一电路板2和所述第三电路板4电连接，所述第二电路板3上设有信息融合处理器。所述第三电路板4上设有视频信号处理器41。所述第四电路板5位于所述第一电路板2、所述第二电路板3以及所述第三电路板4的下侧且与所述第三电路板4电连接，所述第四电路板5上设有两个镜头外露于所述前盖11的摄像头51。在所述融合车辆检测系统中，所述雷达传感器21采集待检测路段车辆的雷达数据；两个所述摄像头51采集待检测路段的视频图像；所述雷达信号处理器22根据所述雷达数据计算出监测区域内车辆的各类车辆检测指标，例如，距离信息、瞬时速度信息以及角度信息等；所述视频信号处理器41根据所述视频信号对监测区域内车辆建立清晰的运动轨迹，并根据运动轨迹的特征进行对应车辆的跟踪和识别；所述信息融合处理器将所述视频图像上的车辆与对应于相应的所述车辆的所述车辆检测指标相匹配，并将所述车辆检测指标叠加在视频图像上。如此，所述融合车辆检测系统从结构上将雷达传感器21和摄像头51有机的结合，做到真正的一体化架构，可以将雷达信号和视频图像两种检测数据结果进行相互验证补充，得到更准确的车速、车长等信息，以达到更高的准确度，真正实现其在各种天气环境、道路环境下对交通车辆进行高精度的全天候检测。

本实施例中，所述第一电路板2固定于所述前盖11，所述第二电路板3固定于所述第一电路板2的后侧，所述第三电路板4固定于所述第二电路板3的后侧，所述第四电路板5固定于所述前盖11。具体的，参见图3、图4、图5和图6，所述前盖11的具有前壁111和围绕所述前壁111的侧壁112，所述前壁111的内侧设有六个安装短柱1111，所述第一电路板2上设有六个第一通孔23，所述第一电路板2与所述前壁111平行地放置在六个所述安装短柱1111上，且六个所述第一通孔23一一对应的分别对准六个所述安装短柱1111。所述第二电路板3包括主体板31，所述主体板31的前侧设有六个第一连接柱32，六个所述第一连接柱32一一对应的分别穿过六个所述第一通孔23，并且一一对应的分别插入六个所述安装短柱1111，且所述第二电路板3的主体板31与所述第一电路板2平行。所述第二电路板3的主体板31的后侧还设有四个第二连接柱33，所述第三电路板4上设有四个第三通孔42，所述第三电路板4与所述主体板31平行，且其上的四个所述第三通孔42一一对应的分别对准四个所述第二连接柱33，然后通过螺钉将所述第三电路板4与所述第二电路板3连接固定。所述前盖11的前壁111的内侧还设有两个镜头孔1112，每一个所述镜头孔1112的周围设有四个分布在同一个正方形上的安装长柱1113，所述第四电路板5上的两个所述摄像头51安装于所述第四电路板5的前侧，两个所述摄像头51分别通过两个所述镜头孔1112露出于所述前盖11。所述第四电路板5上设有8个第四通孔，8个所述第四通孔一一对应的分别与8个所述安装长柱1113对齐，然后通过螺钉将所述第四电路板5与8个所述安装长柱1113固定连接。如此，使得所述第一电路板2、第二电路板3、第三电路板4和第四电路板5稳定、紧凑的布置在所述前盖11的内侧，同时，保证所述第一电路板2、第二电路板3、第三电路板4和第四电路板5相互之间有足够的间距，确保各个电路板不会相互干扰，且利于热量散发。

本实施例中，所述第一电路板2通过CAN总线与所述第二电路板3连接，所述第三电路板4通过PCIE总线与所述第二电路板3连接，所述第四电路板5通过LVDS接口与所述第三电路板4连接。

本实施例中，所述第二电路板3还设有用于与外部设备连接的RJ45网络接口。如此，所述融合车辆检测系统可通过所述RJ45网络接口与外部设备进行信号传输，所述外部设备可以是计算机，所述融合车辆检测系统将检测到的信息传输至所述计算机并在所述计算机上显示，以利于交管部门查看。

本实施例中，所述前盖11是由ABS树脂材料制成的。使得所述前盖11具有更好的硬度、弹性以及吸波特性。

本实施例中，所述后盖12是由铝材制成的。采用导热性能比较好的铝材料，可以将内部的各个电路板上的元器件发出的热量较快的传导至外界。而且，所述后盖12的后侧设有散热块和用于与外部设备安装固定的围绕所述散热块的安装架，所述散热块进一步提高所述后盖12的散热性能，所述安装架则方便了所述融合车辆检测系统的安装。

本实施例中，所述摄像头51采用4K分辨率、25帧/秒的低照度高清摄像机，所述视频信号处理器41采用嵌入式微处理器。具体的，所述视频信号处理器41基于动态背景建模技术和机器学习的车辆模型测量技术，对视域内车辆建立清晰的运动轨迹，并根据运动轨迹的特征进行车辆的跟踪和识别。首先建立基于摄像头51高度、视域物理特性建立3D测量空间，然后对视域内运动目标进行3D测量和模型测量，确定目标车辆运动轨迹的一致性，增强系统的稳定性和准确性；其次基于全动态自学习机制，自动动态建立实时背景模型，然后根据背景模型形成有效的运动检测区域，并采用车辆模型测量技术强化、确认有效运动检测区域，然后对目标进行建立轨迹跟踪记录，并对运动轨迹的目标进行识别输出；最后采用基于车辆建模的目标检测算法，通过对各种车辆进行建模，采用机器学习的机制，结合人眼视觉的特点，借助于高清图像的高分辨率，能够很好的处理车辆之间的粘连，实现有效的车辆目标检测分割。能够避免常见的运动目标检测技术在摄像头51高度低、车流量大、跟车距离小、阴影及反光干扰明显的条件下出现的车辆粘连问题。通过活结合每个视域特性进行简单优化，使得所述融合车辆检测系统具备车辆运动轨迹清晰、检测目标分类准确的优势。

本实施例中，所述雷达传感器21采用77Ghz毫米波雷达，所述雷达信号处理器22，可以采用RSP1芯片。具体的，所述雷达传感器21采用调频连续波(FMCW)和多普勒技术，对路面发射毫米波。所述雷达信号处理器22通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析，可识别分米级的目标，可检测单车速度、平均速度、车流量、车道占有率、车型、排队长度和事件分析等交通流基本信息。

调制信号采用三角波，由于同时存在时间延迟效应和多普勒频移效应，因此选用一个三角函数(具有升坡曲线和降坡曲线)来满足此时问题的复杂性。

调制幅度：选取调谐曲线中线性度最好的一段；

调制频率：调制信号频率理论上最大不能超过150kHz，由于我们探测较远，要超过100m，所以采用200Hz的调制频率。

由VCO输出一个频率为f_tra的发射信号，其中一路经发射天线发射出去，一路又分流成两路分别进入I、Q所在的通道的混频器中，其中Q通道的信号在混频之前还需先经90°的移相；接收天线接收到的回波信号，先经低噪声放大处理后，再分别经混频器与实时分流的两路信号进行混频；混频后得到的信号再经中频滤波放大处理，最终得到I、Q两路中频信号。I、Q两路信号中分别都包括在调制信号升坡阶段产生的信号差频f_{diff_up}和降坡阶段产生的信号差频f_{diff_down}。f_{diff_up}和f_{diff_down}同时与目标的距离信息、瞬时速度信息以及角度信息相关。通过一系列的计算公式，得出最终需要的值。

本实施例中，所述信息融合处理器采用嵌入式微处理器。所述信息融合处理器结合视频信号处理器41得出的车辆存在以及像素位置信息和雷达信号处理器22分析的车辆存在的实际位置信息、速度值等，把雷达信号处理器22分析出的实际位置信息与视频画面中的存在车辆进行匹配。并可在与所述RJ45网络接口相连接的外部显示设备上显示车辆实时轨迹以及实时车速。

综上所述，实施本实用新型提供的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，具有如下有益效果：

1、所述融合车辆检测系统从结构上将雷达传感器21和摄像头51有机的结合，做到真正的一体化架构，可以将雷达信号和视频图像两种检测数据结果进行相互验证补充，得到更准确的车速、车长等信息，以达到更高的准确度，真正实现其在各种天气环境、道路环境下对交通车辆进行高精度的全天候检测。

2、所述融合车辆检测系统与可以把雷达传感器21检测到的目标和摄像头51采集的视频图像上的同一目标对应吻合起来，并在视频图像中的目标上直接显示根据雷达信号计算出来的车辆指标信息，例如，车辆速度、距离、车道号、车道流量、车道占有率和排队长度，使得雷达信号真正实现“可视化”。

3、两个所述摄像头51可以做横向和竖向的视频融合，可以看到大场景的视频图像，可与所述雷达传感器21的检测范围完全融合与对应。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，包括壳体和设于所述壳体内的第一电路板、第二电路板、第三电路板以及第四电路板；所述壳体包括前盖和后盖；所述第一电路板上设有雷达传感器和与所述雷达传感器电连接的雷达信号处理器；所述第二电路板位于所述第一电路板与所述第三电路板之间，且分别与所述第一电路板和所述第三电路板电连接，所述第二电路板上设有信息融合处理器；所述第三电路板上设有视频信号处理器；所述第四电路板位于所述第一电路板、所述第二电路板以及所述第三电路板的下侧且与所述第三电路板电连接，所述第四电路板上设有两个镜头外露于所述前盖的摄像头。

2.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述第一电路板固定于所述前盖，所述第二电路板固定于所述第一电路板的后侧，所述第三电路板固定于所述第二电路板的后侧，所述第四电路板固定于所述前盖。

3.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述第一电路板通过CAN总线与所述第二电路板连接。

4.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述第三电路板通过PCIE总线与所述第二电路板连接。

5.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述第四电路板通过LVDS接口与所述第三电路板连接。

6.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述第二电路板还设有用于与外部设备连接的RJ45网络接口。

7.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述摄像头采用4K分辨率、25帧/秒的低照度高清摄像机。

8.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述雷达传感器采用77Ghz毫米波雷达。

9.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述前盖是由ABS树脂材料制成的。

10.根据权利要求1所述的基于双目视频和雷达的融合车辆检测系统，其特征在于，所述后盖是由铝材制成的，所述后盖的后侧设有散热块和用于与外部设备安装固定的围绕所述散热块的安装架。