TWI601100B - Vehicle detection system and its method - Google Patents

Description

車輛偵測系統及其方法

本發明係有關於一種車輛偵測系統及其方法，尤其是指一種使用影像擷取方式搭配線性光學圖樣之變化以計算道路車流量與偵測車輛種類之偵測系統及其方法。

按，為了有效管理與監控，主管機關需要在道路上架設車輛流量偵測系統，以充分了解道路上的車流狀況，並於相關節慶或時段做出正確的車流量分流機制，達到完善管制道路交通狀況之目的；目前道路上所架設的車流量偵測系統包括有兩種解決方案，第一種係採用主動式紅外線感測器進行車流量之檢測，主動式紅外線感測器係包括有對應設置於道路兩側的發射端與接收端，當沒有車輛通過紅外線感測器之檢測區域時，接收端可順利接收發射端所發射的紅外線訊號，而當有車輛通過檢測區域時，接收端則無法接受到紅外線訊號，以此方式進行道路車流量的計算；然而，由於紅外線感測器的感測距離較短，當有複數輛車輛同時通過檢測區域時，紅外線感測器並不能有效偵測與計算，導致採用紅外線感測器的量測精準度難以達到預期的計算效果；此外，第二種解決方案係使用攝影機進行車流量偵測，主要係當車輛經過攝影機的影像擷取範圍時，偵測系統可檢測車流量並配合都卜勒雷達量測車輛的行車速度；然而，都卜勒雷達的設置成本高昂，且只能偵測距離較近或體積較大的車輛，並且攝影機 在天候不佳的環境下亦有量測誤差之缺點，無法於夜間或雨、霧、雪天正常運作。

此外，依我國交通管制規則規定：『大型車輛應行駛於外側車道，但得暫時利用緊鄰外側車道之車道超越前車』，且交通法規亦規定：『汽車行駛高速公路，不得在路肩上行駛，或利用路肩超越前車或倒車』，依我國現行單一通行方向設置三線車道之高速公路設置為例，大型車輛僅能行駛外側車道，或使用中間車道進行超越前車之動作，並嚴禁行駛內側車道，且所有車輛都禁止在路肩上行駛；然而，目前違規事件多以人工逕行舉發方式為多，幾無相關系統可以進行違規事件之自動偵測與舉發；因此，如何有以創新的技術自動擷取道路上往來車輛之數量與車種，並偵測車輛不當行駛錯誤車道之違規事件，以確實節省硬體設置成本之優勢，仍是車流量偵測系統等相關產業開發業者與相關研究人員需持續努力克服與解決之課題。

今，發明人即是鑑於上述傳統偵測車流量與禁行車道違規事件之系統與相關方法於實際實施時仍存在有諸多缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

本發明主要目的為提供一種車輛偵測系統及其方法，尤其是指一種使用影像擷取方式搭配線性光學圖樣之變化以計算道路車流量與偵測車輛種類之偵測系統及其方法，主要係藉由至少二光源朝向道路方向發射含有線性光學圖樣之光束，並以影像擷取方式同時擷取包含兩光束與車 輛之影像，以車輛通過光學圖樣導致其變化的技術特徵，有效以圖樣變化次數與變化寬度偵測全車道上往來車輛之數量與種類，以及以兩圖樣同時變化偵測車輛不當行駛禁行車道之違規事件，達到以簡單之硬體設備偵測車流量與舉發禁行車道之違規事件，確實達成節省硬體設置與人力成本之優勢。

為了達到上述之實施目的，本發明人提出一種車輛偵測系統，係於一具有至少一車道之道路上，計算往來之複數輛車輛的數量與偵測車輛之種類，本發明之車輛偵測系統係至少包括一第一發光單元、一第二發光單元、一影像擷取單元，以及一影像運算單元；第一發光單元係設置於一支撐結構上，第一發光單元係朝向道路方向發射一具有一第一光學圖樣之第一光束；第二發光單元係設置於支撐結構上，第二發光單元係朝向道路方向發射一具有一第二光學圖樣之第二光束；影像擷取單元係設置於支撐結構上，影像擷取單元係包括有一光學鏡頭，以及一與光學鏡頭連接之感光元件，其中光學鏡頭係擷取一包含第一光學圖樣、第二光學圖樣，以及車輛之影像於感光元件上成像；影像運算單元係包括有一接收模組、一計數模組、一偵測模組，以及一傳輸模組，其中接收模組係電性連接影像擷取單元並接收影像，計數模組係電性連接接收模組，以計算影像中車輛導致第一光學圖樣或第二光學圖樣等其中之一種圖樣產生變化之次數，偵測模組係電性連接接收模組，以偵測影像中第一光學圖樣與第二光學圖樣同時產生變化之狀態，傳輸模組係分別以電性連接計數模組與偵測模組，將計數模組計算之次數與偵測模組偵測之狀態透過一通訊方式傳遞至一主管機關。

如上所述的車輛偵測系統，其中支撐結構係跨設於道路上方、設置於道路中央或兩側等其中之一種態樣。

如上所述的車輛偵測系統，其中第一發光單元、第二發光單元係為雷射、發光二極體或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置。

如上所述的車輛偵測系統，其中第一光學圖樣、第二光學圖樣係為直線、網格或規則排列點等其中之一種圖樣。

如上所述的車輛偵測系統，其中光學鏡頭係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其中之一種裝置。

如上所述的車輛偵測系統，其中感光元件係為光電耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)等其中之一種裝置。

如上所述的車輛偵測系統，其中通訊方式係以有線或無線等其中之一種方式連線至網際網路。

再者，為了達到車輛偵測系統之實施目的，本發明人乃研擬如下實施技術，係於一具有至少一車道之道路上，計算往來之複數輛車輛的數量與偵測車輛之種類；首先，於一支撐結構上設置一第一發光單元，並由第一發光單元朝向道路方向發射一具有一第一光學圖樣之第一光束；接著，於支撐結構上設置一第二發光單元，並由第二發光單元朝向道路方向發射一具有一第二光學圖樣之第二光束；接續，於支撐結構上設置一影像擷取單元，並以影像擷取單元內建之光學鏡頭擷取一包含第一光學圖樣、第二光學圖樣，以及車輛之影像於一與光學鏡頭連接之感光元件上成像；接著，以內建於一影像運算單元並電性連接影像擷取單元之接收模組 接收影像；接續，以一與接收模組電性連接之計數模組計算影像中車輛導致第一光學圖樣或第二光學圖樣等其中之一種圖樣產生變化之次數；之後，以一與接收模組電性連接之偵測模組偵測影像中第一光學圖樣與第二光學圖樣同時產生變化之狀態；最後，以一分別與計數模組、偵測模組電性連接之傳輸模組將計數模組計算之次數與偵測模組偵測之狀態透過一通訊方式傳遞至一主管機關。

如上所述的車輛偵測方法，其中支撐結構係跨設於道路上方、設置於道路中央或兩側等其中之一種態樣。

如上所述的車輛偵測方法，其中通訊方式係以有線或無線等其中之一種方式連線至網際網路。

藉此，本發明之車輛偵測系統及其方法係藉由至少二光源朝向道路方向發射含有線性光學圖樣之光束，並以影像擷取方式同時擷取包含兩光束與車輛之影像，以車輛通過光學圖樣導致其變化的技術特徵，有效以圖樣變化次數與變化寬度偵測全車道上往來車輛之數量與種類，以及以兩圖樣同時變化偵測車輛不當行駛禁行車道之違規事件，達到以簡單之硬體設備偵測車流量與舉發禁行車道之違規事件，確實達成節省硬體設置與人力成本之優勢；此外，本發明之車輛偵測系統及其方法係藉由往來之雙向車道的車輛通過具有光學圖樣之光束所造成的光學圖樣之變化與寬度，以計算全車道之車流量與車輛種類，有效解決傳統使用紅外線感測器無法偵測與計算不同車道上同時經過檢測區域之車輛而導致計算不準確之缺點，確實達到全車道之車流量精準採集與計算與車輛種類資訊分析與收集之優勢；再者，本發明之車輛偵測系統及其方法係藉由大型車輛通過導 致兩個固定距離設置之光束的光學圖樣同時產生變化之技術特徵，以偵測大型車輛是否行駛於禁行之內部車道或長時間行駛於只允許超車之中間車道或砂石車等大型車輛行駛於禁行之市區、鄉間等特定道路的違規事件，或者以單一圖樣變化偵測高速公路路肩之違規行駛事件，有效搭配影像擷取單元攝錄影之硬體設計，達到將違規大型車輛之影像傳送至後端主管機關處，達成自動舉發之目的；此外，本發明之車輛偵測系統及其方法係藉由雷射等發光單元提供之亮度照明，有效解決傳統僅使用攝影機或都卜勒雷達之車流量偵測系統於夜間或天候不佳之環境容易影響計算精準度之缺點，確實達到適應各種天候狀況與設置簡單、成本低廉等優勢；最後，本發明之車輛偵測系統及其方法係可偵測全車道來往之車輛的流量，並藉由無線傳輸方式將車輛影像傳遞至主管機關的電腦系統內，可達到以同一影像擷取單元之攝影機完成車流量計算與影像擷取之功能，確實達到減少硬體設備之成本支出與減輕警察人員之人力支出等優勢。

(1)‧‧‧道路

(11)‧‧‧車道

(111)‧‧‧外側車道

(112)‧‧‧中間車道

(113)‧‧‧內側車道

(114)‧‧‧路肩

(2)‧‧‧車輛

(21)‧‧‧小型車輛

(22)‧‧‧大型車輛

(23)‧‧‧機踏車輛

(3)‧‧‧第一發光單元

(31)‧‧‧第一光束

(311)‧‧‧第一光學圖樣

(4)‧‧‧支撐結構

(5)‧‧‧第二發光單元

(51)‧‧‧第二光束

(511)‧‧‧第二光學圖樣

(6)‧‧‧影像擷取單元

(61)‧‧‧光學鏡頭

(62)‧‧‧感光元件

(7)‧‧‧影像運算單元

(71)‧‧‧接收模組

(72)‧‧‧計數模組

(73)‧‧‧偵測模組

(74)‧‧‧傳輸模組

(D)‧‧‧距離

(W)‧‧‧寬度

(P)‧‧‧王管機關

(S1)‧‧‧步驟一

(S2)‧‧‧步驟二

(S3)‧‧‧步驟三

(S4)‧‧‧步驟四

(S5)‧‧‧步驟五

(S6)‧‧‧步驟六

(S7)‧‧‧步驟七

第1圖：本發明車輛偵測系統其一較佳實施例之系統架構方塊圖

第2圖：本發明車輛偵測系統其一較佳實施例之系統設置側視圖

第3圖：本發明車輛偵測系統其一較佳實施例之系統設置俯視圖

第4圖：本發明車輛偵測系統其一較佳實施例之車輛種類辨識示意圖

第5圖：本發明車輛偵測系統其二較佳實施例之禁行車道偵測示意圖

第6圖：本發明車輛偵測方法之步驟流程圖

為利 貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容、優點，以及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

首先，請參閱第1圖至第3圖所示，為本發明車輛偵測系統其一較佳實施例之系統架構方塊圖、系統設置側視圖，以及系統設置俯視圖，其中本發明之車輛偵測系統係於一具有至少一車道(11)之道路(1)上，計算往來之複數輛車輛(2)的數量與偵測車輛(2)之種類，本發明之車輛偵測系統係至少包括有：一第一發光單元(3)，係設置於一支撐結構(4)上，第一發光單元(3)係朝向道路(1)方向發射一具有一第一光學圖樣(311)之第一光束(31)；此外，支撐結構(4)係跨設於道路(1)上方、設置於道路(1)中央或兩側等其中之一種態樣；再者，第一發光單元(3)係為雷射、發光二極體或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置；此外，第一光學圖樣(311)係為直線、網格或規則排列點等其中之一種圖樣；在本發明其一較佳實施例中，道路(1)係具有來往各二車道(11)之四線車道(11)，而支撐結構(4)係跨設於道路(1)上方，且第一發光單元(3)係設置於支撐結構(4)中心點，以涵蓋道路(1)所有車道(11)，第一發光單元(3)係為一雷射裝置，以發射一包含直線態樣之第一光學圖樣(311)之不可見光的第一光束(31)於道路(1)上；然而必須注意的是，上述支撐結構(4)跨設於道路(1)上方是為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道支撐結構(4)設置之位置亦可像傳統都卜 勒雷達位於於道路(1)兩側或任一地點，只要可涵蓋道路(1)之全車道(11)，並不會影響本發明的實際實施；一第二發光單元(5)，係設置於支撐結構(4)上，第二發光單元(5)係朝向道路(1)方向發射一具有一第二光學圖樣(511)之第二光束(51)；此外，第二發光單元(5)係為雷射、發光二極體或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置；再者，第二光學圖樣(511)係為直線、網格或規則排列點等其中之一種圖樣；在本發明其一較佳實施例中，設置於支撐結構(4)中心點之第二發光單元(5)係為一雷射裝置，以發射一包含直線態樣之第二光學圖樣(511)之不可見光的第二光束(51)於道路(1)上；一影像擷取單元(6)，係設置於支撐結構(4)上，影像擷取單元(6)係包括有一光學鏡頭(61)，以及一與光學鏡頭(61)連接之感光元件(62)，其中光學鏡頭(61)係擷取一包含第一光學圖樣(311)、第二光學圖樣(511)，以及車輛(2)之影像於感光元件(62)上成像；此外，光學鏡頭(61)係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其中之一種裝置；再者，感光元件(62)係為光電耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)等其中之一種裝置；在本發明其一較佳實施例中，影像擷取單元(6)係設置於支撐結構(4)之中心點，廣角鏡頭態樣之鏡頭(61)係擷取一包含第一光學圖樣(311)、第二光學圖樣(511)，以及車輛(2)之影像於光電耦合元件(CCD)態樣之感光元件(62)上成像；此外，影像擷取單元(6)於擷取車輛(2)與第一光學圖樣(311)、第二光學圖樣(511)之影像的同時，亦可做為路況之安全監控使用，將偵測與安控功能結合於影像擷取單元(6)上，有效達到節省硬體設置成本之優勢；以及 一影像運算單元(7)，係包括有一接收模組(71)、一計數模組(72)、一偵測模組(73)，以及一傳輸模組(74)，其中接收模組(71)係電性連接影像擷取單元(6)並接收影像，計數模組(72)係電性連接接收模組(71)，以計算影像中車輛(2)導致第一光學圖樣(311)或第二光學圖樣(511)等其中之一種圖樣產生變化之次數，偵測模組(73)係電性連接接收模組(71)，以偵測影像中第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)同時產生變化之狀態，傳輸模組(74)係分別以電性連接計數模組(72)與偵測模組(73)，將計數模組(72)計算之次數與偵測模組(73)偵測之狀態透過一通訊方式傳遞至一主管機關(P)；此外，通訊方式係以有線或無線等其中之一種方式連線至網際網路；在本發明其一較佳實施例中，當每一車道(11)上的車輛(2)通過第一光學圖樣(311)時，第一光學圖樣(311)會依車輛(2)之外型而產生變化，由光學鏡頭(61)擷取第一光學圖樣(311)與車輛(2)之影像被傳遞至接收模組(71)後，與接收模組(71)電性連接之計數模組(72)會依第一光學圖樣(311)上每一個變化圖形計算車流量，而傳輸模組(74)則將車流量計算之結果透過無線方式連線至網際網路並傳遞至主管機關(P)，以供計數使用；請再一併參閱第4圖所示，為本發明車輛偵測系統其一較佳實施例之車輛種類辨識示意圖，本發明除可偵測第4圖中三個車輛(2)通過第一光學圖樣(311)而造成三個圖形變化以粗略計算車流量為三外，亦可進一步依第一光學圖樣(311)之變化圖形的寬度(W)判別車輛(2)之種類並對應計算不同車種的車流量，例如變化圖形之寬度(W)大於3公尺者判定為大型車輛(22)，介於1公尺~3公尺者判定為小型車輛(21)，而小於1公尺者判定為機踏車輛(23)；由於本發明之車輛偵測系統的技術特徵在於全車道(11)之影像皆可被光學鏡頭(61)所擷取，故不同車道(11) 上同時通過第一光學圖樣(311)的複數輛車輛(2)皆可同時被光學鏡頭(61)採集並計算，可有效解決傳統使用紅外線感測器無法偵測與計算不同車道上同時經過之車輛而導致計算不準確之缺點，確實達到全車道(11)之車流量精準採集與計算之優勢；然而必須注意的是，上述以車輛(2)通過第一光學圖樣(311)計算車流量是為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道以車輛(2)通過第二光學圖樣(511)而計算車流量應視為本發明之等效變化或修飾，並不會影響本發明的實際實施；此外，上述影像運算單元(7)亦可設置於主管機關(P)處，以後端處理之方式進行車流量之計算，皆應視為本發明之等效變化或修飾；再者，上述依第一光學圖樣(311)的變化而判定車輛(2)種類之寬度(W)數值亦為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道不同的寬度(W)係可判定不同的車輛(2)種類，並不會影響本發明的實際實施。

再者，依我國交通法規規定：『大型車輛應行駛於外側車道，但得暫時利用緊鄰外側車道之車道超越前車』，請一併參閱第5圖所示，為本發明車輛偵測系統其二較佳實施例之禁行車道偵測示意圖，以現行單一通行方向設置三線車道(11)之高速公路為例，大型車輛(22)係僅能行駛於外側車道(111)，或使用中間車道(112)進行超越前車之動作，並嚴禁行駛內側車道(113)，其中第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)之間的距離(D)可設定為比小型車輛(21)車身為長，而比大型車輛(22)車身為短的8公尺，由於本發明之第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)係涵蓋道路(1)之外側車道(111)、中間車道(112)，以及內側車道(113)，因此，當偵測模組(73)偵測內側車道(113)之第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)同時間產生變化時， 即代表大型車輛(22)已違規行駛於內側車道(113)，則傳輸模組(74)即將違規之影像透過無線方式連線至網際網路並傳遞至主管機關(P)，以供舉發使用；此外，請繼續參閱第5圖所示，當第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)照射範圍延伸至路肩(114)，則可因第一光學圖樣(311)或第二光學圖樣(511)等其中之一圖樣的變化而偵測車輛(2)不當行駛路肩(114)之違規事件；然而必須注意的是，上述第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)之間的距離(D)是為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)之間的距離要小於欲偵測之大型車輛(22)車身長度即可，並不會影響本發明的實際實施；再者，上述偵測大型車輛(22)違規行駛內側車道(113)亦為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道大型車輛(22)非因超車目的而行駛於中間車道(112)或禁止砂石車等大型車輛(22)行駛於市區、鄉間等特定道路(1)之偵測所產生之功效與技術上之優點係皆與其一較佳實施例相同，應視為本發明之等效變化或修飾。

此外，為使 貴審查委員能對本發明之車輛偵測系統有更深入且具體之瞭解，請再參閱第6圖所示，為本發明車輛偵測方法之步驟流程圖，其中本發明之車輛偵測方法係於一具有至少一車道(11)之道路(1)上，計算往來之複數輛車輛(2)的數量與偵測車輛(2)之種類，本發明之車輛偵測方法主要包括有下列步驟：步驟一(S1)：於一支撐結構(4)上設置一第一發光單元(3)，並由第一發光單元(3)朝向道路(1)方向發射一具有一第一光學圖樣(311)之第一光束(31)；此外，支撐結構(4)係跨設於道路(1)上方、設置於道路(1)中 央或兩側等其中之一種態樣；再者，第一發光單元(3)係為雷射、發光二極體或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置；此外，第一光學圖樣(311)係為直線、網格或規則排列點等其中之一種圖樣；在本發明其一較佳實施例中，道路(1)係具有來往各二車道(11)之四線車道(11)，而支撐結構(4)係跨設於道路(1)上方，且第一發光單元(3)係設置於支撐結構(4)中心點，以涵蓋道路(1)所有車道(11)，第一發光單元(3)係為一雷射裝置，以發射一包含直線態樣之第一光學圖樣(311)之不可見光的第一光束(31)於道路(1)上；然而必須注意的是，上述支撐結構(4)跨設於道路(1)上方是為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道支撐結構(4)設置之位置亦可像傳統都卜勒雷達位於於道路(1)兩側或任一地點，只要可涵蓋道路(1)之全車道(11)，並不會影響本發明的實際實施；步驟二(S2)：於支撐結構(4)上設置一第二發光單元(5)，並由第二發光單元(5)朝向道路(1)方向發射一具有一第二光學圖樣(511)之第二光束(51)；此外，第二發光單元(5)係為雷射、發光二極體或用以輸出一光束之發光體等其中之一種裝置；再者，第二光學圖樣(511)係為直線、網格或規則排列點等其中之一種圖樣；在本發明其一較佳實施例中，設置於支撐結構(4)中心點之第二發光單元(5)係為一雷射裝置，以發射一包含直線態樣之第二光學圖樣(511)之不可見光的第二光束(51)於道路(1)上；步驟三(S3)：於支撐結構(4)上設置一影像擷取單元(6)，並以影像擷取單元(6)內建之光學鏡頭(61)擷取一包含第一光學圖樣(311)、第二光學圖樣(511)，以及車輛(2)之影像於一與光學鏡頭(61)連接之感光元件(62)上成像；此外，光學鏡頭(61)係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭等其 中之一種裝置；再者，感光元件(62)係為光電耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)等其中之一種裝置；在本發明其一較佳實施例中，魚眼鏡頭態樣之光學鏡頭(61)係擷取一包含第一光學圖樣(311)、第二光學圖樣(511)，以及車輛(2)之影像於光電耦合元件(CCD)態樣之感光元件(62)上成像；此外，影像擷取單元(6)於擷取車輛(2)與第一光學圖樣(311)、第二光學圖樣(511)之影像的同時，亦可做為路況之安全監控使用，將偵測與安控功能結合於影像擷取單元(6)上，有效達到節省硬體設置成本之優勢；步驟四(S4)：以內建於一影像運算單元(7)並電性連接影像擷取單元(6)之接收模組(71)接收影像；步驟五(S5)：以一與接收模組(71)電性連接之計數模組(72)計算影像中車輛(2)導致第一光學圖樣(311)或第二光學圖樣(511)等其中之一種圖樣產生變化之次數；在本發明其一較佳實施例中，當每一車道(11)上的車輛(2)通過第一光學圖樣(311)時，第一光學圖樣(311)會依車輛(2)之外型而產生變化，由光學鏡頭(61)擷取第一光學圖樣(311)與車輛(2)之影像被傳遞至接收模組(71)後，與接收模組(71)電性連接之計數模組(72)會依第一光學圖樣(311)上每一變化圖形計算車流量，而傳輸模組(74)則將車流量計算之結果透過無線方式連線至網際網路並傳遞至主管機關(P)，以供計數使用；此外，本發明除可偵測第4圖中三個車輛(2)通過第一光學圖樣(311)而造成三個圖形變化以粗略計算車流量為三外，亦可進一步依第一光學圖樣(311)之變化圖形的寬度(W)判別車輛(2)之種類並對應計算不同車種的車流量，例如變化圖形之寬度(W)大於3公尺者判定為大型車輛(22)，介於1公尺~3公尺者判定為小型車輛(21)，而小於1公尺者判定為機踏車輛(23)；由於本 發明之車輛偵測系統的技術特徵在於全車道(11)之影像皆可被光學鏡頭(61)所擷取，故不同車道(11)上同時通過第一光學圖樣(311)的複數輛車輛(2)皆可同時被光學鏡頭(61)採集並計算，可有效解決傳統使用紅外線感測器無法偵測與計算不同車道上同時經過之車輛而導致計算不準確之缺點，確實達到全車道(11)之車流量精準採集與計算之優勢；然而必須注意的是，上述以車輛(2)通過第一光學圖樣(311)計算車流量是為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道以車輛(2)通過第二光學圖樣(511)而計算車流量應視為本發明之等效變化或修飾，並不會影響本發明的實際實施；此外，上述影像運算單元(7)亦可設置於主管機關(P)處，以後端處理之方式進行車流量之計算，皆應視為本發明之等效變化或修飾；再者，上述依第一光學圖樣(311)的變化而判定車輛(2)種類之寬度(W)數值亦為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道不同的寬度(W)係可判定不同的車輛(2)種類，並不會影響本發明的實際實施；步驟六(S6)：以一與接收模組(71)電性連接之偵測模組(73)偵測第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)同時產生變化之狀態；依我國交通法規規定：『大型車輛應行駛於外側車道，但得暫時利用緊鄰外側車道之車道超越前車』；以現行單一通行方向設置三線車道(11)之高速公路為例，大型車輛(22)係僅能行駛於外側車道(111)，或使用中間車道(112)進行超越前車之動作，並嚴禁行駛內側車道(113)，其中第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)之間的距離(D)可設定為比小型車輛(21)車身為長，而比大型車輛(22)車身為短的8公尺，由於本發明之第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)係涵蓋道路(1)之外側車道(111)、中間車道(112)，以及內側車道 (113)，因此，當偵測模組(73)偵測內側車道(113)之第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)同時間產生變化時，即代表大型車輛(22)已違規行駛於內側車道(113)，則傳輸模組(74)即將違規之影像透過無線方式連線至網際網路並傳遞至主管機關(P)，以供舉發使用；然而必須注意的是，上述第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)之間的距離(D)是為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道第一光學圖樣(311)與第二光學圖樣(511)之間的距離要小於欲偵測之大型車輛(22)車身長度即可，並不會影響本發明的實際實施；再者，上述偵測大型車輛(22)違規行駛內側車道(113)亦為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道大型車輛(22)非因超車目的而行駛於中間車道(112)或禁止砂石車等大型車輛(22)行駛於市區、鄉間等特定道路(1)之偵測所產生之功效與技術上之優點係皆與其一較佳實施例相同，應視為本發明之等效變化或修飾；以及步驟七(S7)：以一分別與計數模組(72)、偵測模組(73)電性連接之傳輸模組(74)將計數模組(72)計算之次數與偵測模組(73)偵測之狀態透過一通訊方式傳遞至一主管機關(P)；此外，通訊方式係以有線或無線等其中之一種方式連線至網際網路；在本發明其一與其二較佳實施例中，傳輸模組(74)係將計數模組(72)計算之車流量結果，以及大型車輛(32)違規行駛內側車道(113)之影像透過無線方式連線至網際網路並傳遞至主管機關(P)，以供計數或舉證使用。

由上述之實施說明可知，本發明之車輛偵測系統及其方法與現有技術相較之下，本發明係具有以下優點：

1.本發明之車輛偵測系統及其方法係藉由至少二光源朝向 道路方向發射含有線性光學圖樣之光束，並以影像擷取方式同時擷取包含兩光束與車輛之影像，以車輛通過光學圖樣導致其變化的技術特徵，有效以圖樣變化次數與變化寬度偵測全車道上往來車輛之數量與種類，以及以兩圖樣同時變化偵測車輛不當行駛禁行車道之違規事件，達到以簡單之硬體設備偵測車流量與舉發禁行車道之違規事件，確實達成節省硬體設置與人力成本之優勢。

2.本發明之車輛偵測系統及其方法係藉由往來之雙向車道的車輛通過具有光學圖樣之光束所造成的光學圖樣之變化與寬度，以計算全車道之車流量與車輛種類，有效解決傳統使用紅外線感測器無法偵測與計算不同車道上同時經過檢測區域之車輛而導致計算不準確之缺點，確實達到全車道之車流量精準採集與計算與車輛種類資訊分析與收集之優勢。

3.本發明之車輛偵測系統及其方法係藉由大型車輛通過導致兩個固定距離設置之光束的光學圖樣同時產生變化之技術特徵，以偵測大型車輛是否行駛於禁行之內部車道或長時間行駛於只允許超車之中間車道或砂石車等大型車輛行駛於禁行之市區、鄉間等特定道路的違規事件，或者以單一圖樣變化偵測高速公路路肩之違規行駛事件，有效搭配影像擷取單元攝錄影之硬體設計，達到將違規大型車輛之影像傳送至後端主管機關處，達成自動舉發之目的。

4.本發明之車輛偵測系統及其方法係藉由雷射等發光單元提供之亮度照明，有效解決傳統僅使用攝影機或都卜勒雷達之車流量偵測系統於夜間或天候不佳之環境容易影響計算精準度之缺點，確實達到適應各種天候狀況與設置簡單、成本低廉等優勢。

5.本發明之車輛偵測系統及其方法係可偵測全車道來往之車輛的流量，並藉由無線傳輸方式將車輛影像傳遞至主管機關的電腦系統內，可達到以同一影像擷取單元之攝影機完成車流量計算與影像擷取之功能，確實達到減少硬體設備之成本支出與減輕警察人員之人力支出等優勢。

綜上所述，本發明之車輛偵測系統及其方法，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭示之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

(3)‧‧‧第一發光單元

(5)‧‧‧第二發光單元

(6)‧‧‧影像擷取單元

(61)‧‧‧光學鏡頭

(62)‧‧‧感光元件

(7)‧‧‧影像運算單元

(71)‧‧‧接收模組

(72)‧‧‧計數模組

(73)‧‧‧偵測模組

(74)‧‧‧傳輸模組

(P)‧‧‧主管機關

Claims (10)

1. 一種車輛偵測系統，係於一具有至少一車道之道路上，計算往來之複數輛車輛的數量與偵測該等車輛之種類，該車輛偵測系統係至少包括有：一第一發光單元，係設置於一支撐結構上，該第一發光單元係朝向該道路方向發射一具有一第一光學圖樣之第一光束；一第二發光單元，係設置於該支撐結構上，該第二發光單元係朝向該道路方向發射一具有一第二光學圖樣之第二光束；一影像擷取單元，係設置於該支撐結構上，該影像擷取單元係包括有一光學鏡頭，以及一與該光學鏡頭連接之感光元件，其中該光學鏡頭係擷取一包含該第一光學圖樣、該第二光學圖樣，以及該等車輛之影像於該感光元件上成像；以及一影像運算單元，係包括有一接收模組、一計數模組、一偵測模組，以及一傳輸模組，其中該接收模組係電性連接該影像擷取單元並接收該影像，該計數模組係電性連接該接收模組，以計算該影像中該等車輛導致該第一光學圖樣或該第二光學圖樣其中之一產生變化之次數，該偵測模組係電性連接該接收模組，以偵測該影像中該第一光學圖樣與該第二光學圖樣同時產生變化之狀態，該傳輸模組係分別以電性連接該計數模組與該偵測模組，將該計數模組計算之次數與該偵測模組偵測之狀態透過一通訊方式傳遞至一主管機關。
2. 如申請專利範圍第1項所述之車輛偵測系統，其中該支撐結構係跨設於該道路上方、設置於該道路中央或兩側其中之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之車輛偵測系統，其中該第一發光單元、該第二發光單元係為雷射、發光二極體或用以輸出一光束之發光體其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之車輛偵測系統，其中該第一光學圖樣、該第二光學圖樣係為直線、網格或規則排列點其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之車輛偵測系統，其中該光學鏡頭係為魚眼鏡頭、廣角鏡頭或標準鏡頭其中之一。
6. 如申請專利範圍第1項所述之車輛偵測系統，其中該感光元件係為光電耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之車輛偵測系統，其中該通訊方式係以有線或無線其中之一方式連線至網際網路。
8. 一種車輛偵測方法，係於一具有至少一車道之道路上，計算往來之複數輛車輛的數量與偵測該等車輛之種類，該車輛偵測方法係包括有下列步驟：步驟一：於一支撐結構上設置一第一發光單元，並由該第一發光單元朝向該道路方向發射一具有一第一光學圖樣之第一光束；步驟二：於該支撐結構上設置一第二發光單元，並由該第二發光單元朝向該道路方向發射一具有一第二光學圖樣之第二光束；步驟三：於該支撐結構上設置一影像擷取單元，並以該影像擷取單元內建之光學鏡頭擷取一包含該第一光學圖樣、該第二光學圖樣，以及該等車輛之影像於一與該光學鏡頭連接之感光元件上成像；步驟四：以內建於一影像運算單元並電性連接該影像擷取單元之接收模組接收該影像； 步驟五：以一與該接收模組電性連接之計數模組計算該影像中該等車輛導致該第一光學圖樣或該第二光學圖樣其中之一產生變化之次數；步驟六：以一與該接收模組電性連接之偵測模組偵測該影像中該第一光學圖樣與該第二光學圖樣同時產生變化之狀態；以及步驟七：以一分別與該計數模組、該偵測模組電性連接之傳輸模組將該計數模組計算之次數與該偵測模組偵測之狀態透過一通訊方式傳遞至一主管機關。
9. 如申請專利範圍第8項所述之車輛偵測方法，其中該支撐結構係跨設於該道路上方、設置於該道路中央或兩側其中之一。
10. 如申請專利範圍第8項所述之車輛偵測方法，其中該通訊方式係以有線或無線其中之一方式連線至網際網路。