TW201337854A

TW201337854A - 三維空間之二維圖像剖析方法及其空間轉換系統與其圖像分析系統

Info

Publication number: TW201337854A
Application number: TW101106926A
Authority: TW
Inventors: xiu-zhen Lin
Original assignee: Eastern Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2013-09-16
Also published as: TWI466071B

Abstract

一種三維空間之二維圖像剖析方法及其空間轉換系統與圖像分析系統，其中該三維空間之二維圖像剖析方法係利用一空間轉換模組將一道路、該道路上之一有效偵測區域轉換成為二維空間之一違規區域座標；並利用一圖像分析模組，將該違規區域座標與一取締設備取得之一數位影像進行比對以及判斷。據此，能改善習知繪製之尺規表之誤差，並降低人工比對照片造成之疏失以及人力浪費。

Description

三維空間之二維圖像剖析方法及其空間轉換系統與其圖像分析系統

本發明係屬於交通違規判定領域，尤指一種透過影像分析進行相片比對之三維空間之二維圖像剖析方法，以及運用於該方法之空間轉換系統與圖像分析系統。

按，為了減少交通違規之發生，並減少警察單位之人力耗費，測速照相係為現今一般道路上常用之違規取締裝置，能有效蒐集車輛違規之證據，作為車輛違規之懲罰依據，進而達到警示嚇阻違規發生之作用。

測速照相係利用測速雷達監控行經道路之車輛速度，並搭配照相機或錄影機取得違規車輛之影像畫面，而成為車輛違規之證據。由於測速雷達具有一定之偵測範圍，如依據現行道路規範之規定，雷達偵測角度為五度之範圍，故，測速取得之照片中，車輛必須落入雷達偵測範圍內，方構成違規之事證。

習知測速照相相片判斷之方式，係使用繪製有照片大小以及雷達區域之一透明投影片，將透明投影片擺設於相片上，透過人眼判斷車輛是否落於雷達區域內。然而此種藉由投影片之比對方式不僅耗費人力，且必須將照片洗出方能進行比對，若以螢幕呈現數位照片，則數位相片容易隨著螢幕產生大小之變異，必須調整螢幕顯示之數位相片大小方能進行比對，增加操作之麻煩度並且耗費時間。此外，由於設置測速照相裝置之位置以及地形各相差異，規格化之投影片尺規無法隨之調整，因而產生誤差而發生誤抓或漏抓之情形。

是故，有鑑於上述缺失，本發明之二維圖像解析方法，係透過將道路現場之雷達區域以及取景畫面之三維空間模型轉化成為二維空間之座標，後利用圖像分析以及座標比對之方式，將相片比對之步驟自動化，因而可大幅減少比對相片時耗費之人力及時間，並提升可信度。

本發明之一目的，旨在提供一種超速相片之雷達區域比對用之二維圖像剖析方法，俾使相片比對自動化，減少人力及時間之耗費並提升可信度。

為達此一目的，本發明之三維空間之二維圖像剖析方法，係利用一空間轉換模組將一道路、該道路上之一有效偵測區域轉換成為二維空間之一違規區域座標；並利用一圖像分析模組，將該違規區域座標與一取締設備取得之一數位影像進行比對以及判斷，該二維圖像剖析方法係包含下列步驟：建立一違規區域規則，係包含下述步驟：建立三維空間之一立體模型，且該立體模型係包含該道路及該有效偵測區域；轉換三維空間之該立體模型成為二維空間之一二維座標系統，該二維座標系統係包含該道路及該有效偵測區域之相對座標，且該二維座標系統與該數位影像係相互對應；取得該二維座標系統上之該違規區域座標；及判斷該數位影像之違規可靠性，係包含下述步驟：取得複數個數位影像，該等數位影像係由該取締設備所擷取；分析該等數位影像，以解析得到至少一車輛資訊，該車輛資訊係包含一車輛於該數位影像中之一車輛位置座標；及比對該車輛位置座標及該違規區域座標，若該車輛位置座標落入該違規區域座標，則進一步判斷是否同時數量一以上之該車輛位置座標落入該違規區域座標，若否，則判定該車輛違規。其中，該違規區域座標係涵蓋該取締裝置作動時間造成之空間差。而該有效偵測區域係由一測速雷達所提供。該取締設備則係為一照相機，以取得違規車輛之影像畫面。

為了實施上述之二維圖像剖析方法，本發明亦提供一種二維圖像剖析方法之空間轉換系統，以供將一道路、該道路上之一有效偵測區域轉換成為二維空間之一違規區域座標，該空間轉換系統係包含：一視野設定模組，係將定位完成之該取締設備之取景範圍設定成為三維空間之一立體模型，該立體模型係包含該道路，並與該取締設備取得之一數位影像相對應；一偵測區域模組，係與該視野設定模組資訊連結，將一偵測元件可測得之該有效偵測區域設定於該立體模型；及一座標設定模組，係與該視野設定模組及該偵測區域模組資訊連結，將該立體模型轉換成為二維平面之一二維座標系統，且該二維座標系統係與該數位影像互相對應，並設定該違規區域座標。

為了實施上述之二維圖像剖析方法，本發明亦提供一種圖像分析系統，係供以將一違規區域座標與一取締設備取得之一數位影像進行比對以及判斷，該圖像分析系統係包含：一影像分析模組，係與該取締設備資訊連結，供分析該等數位影像，以解析得到至少一車輛資訊，該車輛資訊係包含一車輛於該數位影像中之一車輛位置座標；一座標比對模組，係與該影像分析模組資訊連結，供比對該車輛位置座標及該違規區域座標之相對關係；及一邏輯判斷模組，係與該座標比對模組資訊連結，設定違規判斷之規則，以判定該數位影像之可信度。

透過上述之設計，本發明之二維圖像解析方法，係將道路現場之雷達區域以及取景畫面之三維空間模型轉化成為二維空間之座標，後利用圖像分析以及座標比對之方式，利用現今之電腦技術將相片比對之步驟自動化，據此可減少比對相片所需耗費之人力，加速相片比對之時間，並降低誤差及錯誤率，提升測速相片之可信度。

為使　貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1～6圖，係為測速照相設置示意圖、本發明二維座標影像示意圖(一)(二)(三)、本發明空間轉換系統方塊圖、本發明圖像分析系統方塊圖及本發明較佳實施例之流程圖。如圖中所示，現行一般之測速照相裝置係將一偵測元件5及一取締設備6裝設於一道路側邊，該偵測元件5具有一定範圍之一有效偵測區域50，如一測速雷達，依據現有法令之規範，該有效偵測區域50為左右角5度、上下角20度之範圍。當一車輛4經過該有效偵測區域50時，該偵測元件5即感測該車輛4之行駛速度，並於超速情事發生時連動該取締設備6作動，如啟動一照相機拍照或擷取錄影機之畫面，而取得一數位影像60。由於該有效偵測區域50與該道路3之間會隨著周遭環境變化，如地形起伏、道路彎曲、該偵測元件5之位置等，甚至周圍建築物高低、路樹、當地氣候皆會對該有效偵測區域50有所影響，故本發明之種三維空間之二維圖像剖析方法，係包含利用一空間轉換系統1建立一違規區域規則(步驟S51)，將該道路3、該有效偵測區域50轉換成為二維空間之一二維座標系統141及一違規區域座標142。該空間轉換系統1係包含一視野設定模組10、一偵測區域模組12及一座標設定模組14，透過該視野設定模組10將定位完成之該取締設備6之取景範圍設定成為三維空間之一立體模型，該立體模型係包含該道路3及該有效偵測區域50，並與該取締設備6取得之一數位影像60相對應，而該偵測區域模組12則係將該偵測元件5可測得之該有效偵測區域50設定於該立體模型(步驟S511)。該座標設定模組14則將該立體模型轉換成為二維平面之一二維座標系統141，該二維座標系統係141包含該道路3及該有效偵測區域50之相對座標，且該二維座標系統141與該數位影像60係相互對應(步驟S512)，並轉換該有效偵測區域50而取得該二維座標系統141上之該違規區域座標142(步驟S513)。由於該車輛4之車頭進入該有效偵測區域50後，該偵測元件5方得以偵測該車輛4之車速，並驅使該取締設備6作動而取得包含該車輛4車尾部分車牌之該數位相片60，故該有效偵測區域50及該違規區域座標142在該道路3上之位置具有由車速及作動時間產生之空間差，故該違規區域座標142之設置必須透過計算或實驗而涵蓋此空間差，而將誤差降至最低。

當該二維座標系統141建立完成後，本發明之種三維空間之二維圖像剖析方法，亦利用一圖像分析系統2將該違規區域座標142與該取締設備6取得之該數位影像60進行比對，以進行判斷該數位影像60之違規可靠性(步驟S52)。該圖像分析系統2包含一影像分析模組20、一座標比對模組22及一邏輯判斷模組24，當該取締設備6擷取一張以上之該數位影像60後(步驟S521)，便將該數位影像60傳送至該影像分析模組20進行分析，以解析得到至少一車輛資訊201，該車輛資訊201係包含該車輛4於該數位影像60中之一車輛位置座標202，透過該車輛位置座標202於該二維座標系統141描述該車輛4車頭至車尾之位置(步驟S522)。取得該車輛位置座標202後，便將該車輛位置座標202傳送至該座標比對模組22，比對該車輛位置座標202及該違規區域座標142之相對關係，並將結果傳送至該邏輯判斷模組24，由該邏輯判斷模組24內設定違規判斷之規則判定該數位影像之可信度。該邏輯判斷模組24判斷該車輛位置座標202是否落入該違規區域座標142(步驟S523)，此即如第3圖所示。若該車輛位置座標202未落入該違規區域座標142，則判定該車輛4無違規情事(步驟S526)；若該車輛位置座標202落入該違規區域座標142，則進一步判斷是否同時有數輛一以上之該車輛位置座標202落入該違規區域座標142(步驟S524)，若同時有二以上之該車輛位置座標202落入該違規區域座標142，則判定該車輛4無違規情事(步驟S526)；若無其它該車輛位置座標202落入該違規區域座標142，亦即僅單一該車輛4之該車輛位置座標202落入該違規區域座標142，則判定該車輛4違規(步驟S525)，而由該數位影像60進行後續舉證取締之動作。

透過上述之設計，本發明之二維圖像解析方法，利用空間轉換系統將道路現場之雷達區域以及取景畫面之三維空間模型轉化成為二維空間之座標，取代現有繪製於透明投影片上之制式尺規，降低單一尺規未能因應各種不同環境所造成之誤差值，更免除因不同測速設備之偵測區域差異對應產生不同尺規在比對使用上之麻煩。此外，透過自動化之圖像分析系統，將數位相片透過電腦進行分析座標化而加以比對，不僅大幅減少比對相片所需耗費之人力，加速相片比對之時間，並降低人為誤差及錯誤率，提升測速相片之可信度。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍，其他轉變方式亦皆在本案的範疇之中；故此等熟習此技術所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

1．．．空間轉換系統

10．．．視野設定模組

12．．．偵測區域模組

14．．．座標設定模組

141．．．二維座標系統

142．．．違規區域座標

2．．．圖像分析系統

20．．．影像分析模組

201．．．車輛資訊

202．．．車輛位置座標

22．．．座標比對模組

24．．．邏輯判斷模組

3．．．道路

4．．．車輛

5．．．偵測元件

50．．．有效偵測區域

6．．．取締設備

60．．．數位影像

S51～S526．．．步驟

第1圖，為測速照相設置示意圖。

第2A圖，為本發明二維座標影像示意圖(一)。

第2B圖，為本發明二維座標影像示意圖(二)。

第3圖，為本發明二維座標影像示意圖(三)。

第4圖，為本發明空間轉換系統方塊圖。

第5圖，為本發明圖像分析系統方塊圖。

第6圖，為本發明較佳實施例之流程圖。

S51～S525．．．步驟

Claims

一種三維空間之二維圖像剖析方法，係利用一空間轉換模組將一道路、該道路上之一有效偵測區域轉換成為二維空間之一違規區域座標；並利用一圖像分析模組，將該違規區域座標與一取締設備取得之一數位影像進行比對以及判斷，該二維圖像剖析方法係包含下列步驟：建立一違規區域規則，係包含下述步驟：建立三維空間之一立體模型，且該立體模型係包含該道路及該有效偵測區域；轉換三維空間之該立體模型成為二維空間之一二維座標系統，該二維座標系統係包含該道路及該有效偵測區域之相對座標，且該二維座標系統與該數位影像係相互對應；取得該二維座標系統上之該違規區域座標；及判斷該數位影像之違規可靠性，係包含下述步驟：取得複數個數位影像，該等數位影像係由該取締設備所擷取；分析該等數位影像，以解析得到至少一車輛資訊，該車輛資訊係包含一車輛於該數位影像中之一車輛位置座標；及比對該車輛位置座標及該違規區域座標，若該車輛位置座標落入該違規區域座標，則進一步判斷是否同時數量一以上之該車輛位置座標落入該違規區域座標，若否，則判定該車輛違規。
如申請專利範圍第1項所述之二維圖像剖析方法，其中，該違規區域座標係涵蓋該取締裝置作動時間造成之空間差。
如申請專利範圍第1項所述之二維圖像剖析方法，其中，該有效偵測區域係由一測速雷達所提供。
如申請專利範圍第1項所述之二維圖像剖析方法，其中，該取締設備係為一照相機。
一種用於如申請專利範圍第1項所述二維圖像剖析方法之空間轉換系統，以供將一道路、該道路上之一有效偵測區域轉換成為二維空間之一違規區域座標，該空間轉換系統係包含：一視野設定模組，係將定位完成之該取締設備之取景範圍設定成為三維空間之一立體模型，該立體模型係包含該道路，並與該取締設備取得之一數位影像相對應；一偵測區域模組，係與該視野設定模組資訊連結，將一偵測元件可測得之該有效偵測區域設定於該立體模型；及一座標設定模組，係與該視野設定模組及該偵測區域模組資訊連結，將該立體模型轉換成為二維平面之一二維座標系統，且該二維座標系統係與該數位影像互相對應，並設定該違規區域座標。
一種用於如申請專利範圍第1項所述二維圖像剖析方法之圖像分析系統，係供以將一違規區域座標與一取締設備取得之一數位影像進行比對以及判斷，該圖像分析系統係包含：一影像分析模組，係與該取締設備資訊連結，供分析該等數位影像，以解析得到至少一車輛資訊，該車輛資訊係包含一車輛於該數位影像中之一車輛位置座標；一座標比對模組，係與該影像分析模組資訊連結，供比對該車輛位置座標及該違規區域座標之相對關係；及一邏輯判斷模組，係與該座標比對模組資訊連結，設定違規判斷之規則，以判定該數位影像之可信度。