专利名称：车牌识别的道路交通od信息采集系统及其处理方法
技术领域：
本发明涉及一种城市交通信息采集系统及其处理方法，特别是一种车牌识别数据 的道路交通OD信息采集系统及其处理方法，属于智能交通技术领域。
背景技术：
自进入21世纪以来，城市道路建设、机动车辆保有量增加均进入了快速发展阶 段。与此同时，通过城市交通信息采集系统的建设，在道路交通管理、支持道路交通信息应 用和服务等方面，取得了较好的社会、经济和环境效益。但是，已有的道路交通信息采集系 统，随着覆盖地域的扩张和不同区域道路网的交通流特征的不同，也逐步呈现出其内在的 不足，或表现在所获取的交通信息内容不够、或表现在获取交通信息的成本过高等缺点。道路交通OD(Origin Destination)，是指道路起终点之间的出行交通量分布，其结 果通常用二维表格或矩阵来表示。路网交通OD分布信息采集，能够完善城市交通模型，为交 通战略研究、交通规划、交通管理提供定量分析基础，为缓解城市紧张的交通状况提供数据 支撑；也可以分析城市居民出行源强度、分布、交通结构、出行目的等基本出行特征的变化情 况；能够从居民出行的角度出发，分析交通需求供给矛盾的根本原因，为交通需求管理提供 理论依据；在掌握居民出行规律的基础上，构筑交通模型，为城市进行科学的交通规划服务。传统的OD信息获取的方法之一是OD抽样调查，要求所有的被调查对象提供出行 时间、出行起点、出行目的地、出行方式等信息。在专利申请号为200710024832. 7，公开 号为CN101127040的OD信息获取方法中，采用问卷表单的形式对公路网上的部分车辆出 行信息进行抽样并推算全样本的OD分布矩阵，但是人工抽样调查需要耗费大量的人力、物 力、财力，频繁进行大规模的交通调查显然不可行，并且由于基础建设和交通结均的经常 变化，因此其获取的OD矩阵的可信度也较低；在专利申请号为200610118461. 4，公开号为 CN1959759的OD分析方法中，利用GPS车辆定位系统对出租车群体的出行轨迹进行记录并 生成出租车的OD分布矩阵，但是其获取的OD矩阵仅仅是具备GPS定位装置的出租车这单 独一个群体，具有较大的局限性；在专利申请号为200810038365. 8，公开号为CN101295326 的OD推算方法中，利用少量抽样的出租车GPS定位数据计算车辆OD出行分布的概率并应 用交通仿真手段对路网上的实际交通流量进行随机分配推算全样本的OD分布矩阵，但是 出租车的出行分布具有群体的特殊性，对路网整体的交通出行行为不具有代表性。另一种OD信息采集的方法是OD反推，通过路段交通流数据，根据各种模型算法， 反推交通OD分布矩阵。在专利申请号为200810084396. 7，公开号为CN101261768的路网 OD推算方法中，利用公路网的历史OD数据和路段实际流量观测值推算得到当前的OD分布 矩阵，由于路段流量检测存在的误差以及OD反推模型在算法假设和参数标定方面存在的 局限性，往往导致OD反推的结果与真实情况存在较大偏差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统及其处理
4方法，该系统及其处理方法，能够自动采集城市道路交通网络长期、动态、高质量的OD信 息，为交通需求管理提供理论依据；并掌握居民出行规律的基础上，构筑交通模型，为城市 进行科学的交通规划服务。为达到上述目的，本发明的技术方案是，所述车牌识别数据的道路交通OD信息 采集系统及其处理方法，包括路边数据采集子系统、路边通信子系统、车牌识别采集处理平 台子系统；所述的路边数据采集子系统，又包含布设在外场的摄像机、交通参数检测单元、 工业控制处理计算机、龙门架和支架、供电设备等，承担车辆与牌照图片的捕获、牌照识别 处理、交通参数检测、原始数据存储管理；所述的车牌识别采集处理平台子系统，又包含主 干交换机、数据库服务器、应用服务器、计算机终端以及所需要的存储设备、安全设备、网络 管理设备等，完成路边数据采集子系统获取各种原始数据、进行所需要的各种处理、数据存 储、以及对所存储数据的管理。所述的路边数据采集子系统与系统车牌识别采集处理平台子系统之间通过路边 通信子系统完成高速通信，传输路边数据采集子系统所采集的各种原始数据，满足系统车 牌识别采集处理平台子系统对分布式存储在各路边数据采集子系统内的各种数据的调用。另一目的是所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统及其处理方法的处 理方法，通过下述的信息采集模块、预处理模块、单车轨迹跟踪模块、OD修正模块、单车OD 生成模块、OD统计模块、OD分布展示模块、基础配置模块来实现，其工作步骤为步骤1 信息采集模块对外场采集各个断面的车牌特写图片、车辆号牌、车牌颜 色、车型、经过时间、经过地点、车辆颜色等信息，并对这些车牌识别信息进行存储和上传；步骤2 将步骤1的识别信息，通过预处理通过模块，对外场采集的无法识别的车 牌特写图片进行二次清洗和再识别，进一步提高车牌信息采集的精度；步骤3 单车轨迹跟踪模块对车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统捕捉到 的车辆路径进行实时的跟踪与更新，其最新的路径信息包括车辆的基础信息(属地、车型 等)和之前出行通过的车牌识别断面的状态(时间、地点等)；单车轨迹跟踪的关键环节是将最新上传的车牌经过的断面记录与车辆之前的断 面记录队列匹配比对，若车牌匹配成功则对车辆当前出行最新的路径进行更新，反之则重 新生成另外一条实时更新的出行路径；步骤4 =OD修正模块对车牌信息采集和传输过程产生的误差造成的单车OD误差进 行修正。具体的修正方法包括(1)车牌模糊匹配。由于车牌识别可能存在的识别误差，采 用车牌完全精确匹配的方法可能会带来一定的匹配误差，造成单车轨迹跟踪过程中部分路 径节点的缺失。因此制定了相应的模糊匹配规则，在两个车牌间出现特定字符的匹配误差 但满足其他匹配条件的前提下，认定该两个车牌号码匹配成功，这样可以在车牌个别字符 识别错误的情况下仍然保证车辆出行路径的完整性和准确性；(2)路径节点缺失修补。模 糊匹配可以大大减少路径中节点缺失的概率，但对于超出模糊匹配规则而产生的路径节点 缺失的情况，需要对路径进行修补，以保证路径的完整性。当单车出行路径中某些节点缺 失，根据道路的连通性和上下游关系，根据最短路径的原则对丢失部分的节点进行修补并 记录相关修补信息；步骤5 单车OD生成模块是在单车轨迹跟踪的基础上进行处理，当设定的时间范 围内下游未出现该车牌新的出行断面信息时，可以确认该车牌的出行OD已经完成并写入单车OD的数据库；反之该车牌的继续保持轨迹跟踪，直至车牌新的出行断面记录出现并对 实时轨迹进行更新；单车OD记录是OD分布计算中的最小粒度单位的信息，通过对单车出行的统计可 以进一步生成小区间的OD分布。单车OD记录存储的信息包括车辆在一次出行中经过的车 牌识别断面序列、断面经过时间等信息；步骤6 :0D统计模块对对路网中符合指定车辆类型、出行起讫点相同、且经过讫 点时间位于同一个周期内的单车OD记录个数进行统计，生成各个车牌采集断面之间的指 定车辆类型的断面间OD分布矩阵。由于部分车辆OD的起点或终点的缺失，会导致断面间 OD观测量的统计值与真实值之间存在一定偏差，通过分析OD观测量误差产生的机理，建立 观测OD量与断面流量之间的校验方程组对起终点缺失引起的OD误差进行修正，并根据断 面与小区的隶属关系合成小区间OD分布矩阵；步骤7 =OD存储与展示模块将修正后的OD值按照统计周期、车辆类型和起讫点等 信息分类存储，并对路网动态OD分布矩阵进行报表和图形展示。本发明的有益效果所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统及其处理 方法，具有以下优点(1)0D数据种类更加丰富，实现精细化交通信息采集⑵具有更高精 度和可靠性(3)平均获取成本较低(4)获取难度较低，相对于人工调查大量的前期准备、现 场调查和后期数据处理，以及模型推算需要的复杂的算法设计、算法验证和调试工作，车牌 识别数据的道路交通OD信息采集系统及其处理方法，在算法设计和数据处理等诸多环节 都更加容易实现，具有明显的经济效益和社会效益。以下结合附图和实施例对本发明作比较详细的说明。
图1是本发明的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统总体构成框图；图2是本发明的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统的处理方法流程图。
具体实施例方式参照图1，这是本发明的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统总体构成框 图。如图所示，它包括路边数据采集子系统1、路边通信子系统2、车牌识别采集处理 平台子系统3。路边数据采集子系统1，包括布设在外场的摄像机、交通参数检测单元、工业控制 处理计算机、龙门架和支架、供电设备设施等。路边数据采集子系统，承担车辆与牌照图片 的捕获、牌照识别处理、交通参数检测、原始数据存储管理等功能。车牌识别采集处理平台子系统3，包括主干交换机、数据库服务器、应用服务器、计 算机终端以及所需要的存储设备、安全设备、网络管理设备等。车牌识别采集处理平台子系 统，完成路边数据采集子系统获取各种原始数据、进行所需要的各种处理、数据存储、以及 对所存储数据的管理，其中所述的主干交换机分别连接数据库服务器和应用服务器。所述的路边数据采集子系统1与系统车牌识别采集处理平台子系统3之间通过路 边通信子系统2完成高速通信，传输路边数据采集子系统所采集的各种原始数据，满足系统车牌识别采集处理平台子系统对分布式存储在各路边数据采集子系统内的各种数据的 调用。本发明的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统所采用模块构成。信息采集模块4、预处理模块5、单车轨迹跟踪模块6、0D修正模块7、单车OD生成 模块8、OD统计模块9、OD分布展示模块10、基础配置模块11 ；本发明信息采集系统所采用处理方法是通过下述模块来实现的。它包括信息采集 模块4、预处理模块5、单车轨迹跟踪模块6、OD修正模块7、单车OD生成模块8、OD统计模 块9、OD分布展示模块10、基础配置模块11)。参照图2，这是本发明的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统处理方法流 程图。如图所示，本发明的工作步骤为步骤1 信息采集模块对外场采集各个断面的车牌特写图片、车辆号牌、车牌颜 色、车型、经过时间、经过地点等车牌识别信息进行存储并上传；步骤2 预处理通过模块对外场采集的无法识别的车牌特写图片进行二次清洗和 再识别，进一步提高车牌信息采集的精度；步骤3 单车轨迹跟踪模块对车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统捕捉到的 车辆路径进行实时的跟踪与更新，其最新的路径信息包括车辆的基础信息(属地、车型等) 和之前出行通过的车牌识别断面的状态(时间、地点等)；单车轨迹跟踪的关键环节是将最新上传的车牌经过的断面记录与车辆之前的断 面记录队列匹配比对，若车牌匹配成功则对车辆当前出行最新的路径进行更新，反之则重 新生成另外一条实时更新的出行路径；步骤4 =OD修正模块对车牌信息采集和传输过程产生的误差造成的单车OD误差进 行修正。具体的修正方法包括(1)车牌模糊匹配。由于车牌识别可能存在的识别误差，采 用车牌完全精确匹配的方法可能会带来一定的匹配误差，造成单车轨迹跟踪过程中部分路 径节点的缺失。因此制定了相应的模糊匹配规则，在两个车牌间出现特定字符的匹配误差 但满足其他匹配条件的前提下，认定该两个车牌号码匹配成功，这样可以在车牌个别字符 识别错误的情况下仍然保证车辆出行路径的完整性和准确性；(2)路径节点缺失修补。模 糊匹配可以大大减少路径中节点缺失的概率，但对于超出模糊匹配规则而产生的路径节点 缺失的情况，需要对路径进行修补，以保证路径的完整性。当单车出行路径中某些节点缺 失，根据道路的连通性和上下游关系，根据最短路径的原则对丢失部分的节点进行修补并 记录相关修补信息；步骤5 单车OD生成模块是在单车轨迹跟踪的基础上进行处理，当设定的时间范 围内下游未出现该车牌新的出行断面信息时，可以确认该车牌的出行OD已经完成并写入 单车OD的数据库；反之该车牌的继续保持轨迹跟踪，直至车牌新的出行断面记录出现并对 实时轨迹进行更新；单车OD记录是OD分布计算中的最小粒度单位的信息，通过对单车出行的统计可 以进一步生成小区间的OD分布。单车OD记录存储的信息包括车辆在一次出行中经过的车 牌识别断面序列、断面经过时间等信息；步骤6 =OD统计模块对对路网中符合指定车辆类型、出行起讫点相同、且经过讫点 时间位于同一个周期内的单车OD记录个数进行统计，生成各个车牌采集断面之间的指定
7车辆类型的断面间OD分布矩阵。由于部分车辆OD的起点或终点的缺失，会导致断面间OD 观测量的统计值与真实值之间存在一定偏差，通过分析OD观测量误差产生的机理，建立观 测OD量与断面流量之间的校验方程组对起终点缺失引起的OD误差进行修正，并根据断面 与小区的隶属关系合成小区间OD分布矩阵；步骤7 =OD存储与展示模块将修正后的OD值按照统计周期、车辆类型和起讫点等 信息分类存储，并对路网动态OD分布矩阵进行报表和图形展示。虽然本发明已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员，应 当认识到以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上 没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上 所述的实施例的变化、变形都将落入本发明权利要求的保护范围。
权利要求
一种车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统，用于城市交通信息管理，包括一种车牌识别信息系统，其特征在于所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统，包括路边数据采集子系统(1)、路边通信子系统(2)、车牌识别采集处理平台子系统(3)；所述的路边数据采集子系统(1)与系统车牌识别采集处理平台子系统(3)之间，通过路边通信子系统(2)完成高速通信，传输路边数据采集子系统所采集的各种原始数据，满足于系统车牌识别采集处理平台子系统对分布式存储在各路边数据采集子系统内的各种数据的调用。
2.根据权利要求1所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统，其特征在于所 述的路边数据采集子系统(1)，承担车辆与牌照图片的捕获、牌照识别处理、交通参数检测、 原始数据存储管理，它包括设在外场的摄像机、交通参数检测单元、工业控制处理计算机、 龙门架和支架、供电设备。
3.根据权利要求1所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统，其特征在于所 述的车牌识别采集处理平台子系统(3)，是完成路边数据采集子系统获取各种原始数据、进 行所需要的各种处理、数据存储、以及对所存储数据的管理，它包括主干交换机、数据库服 务器、应用服务器、计算机终端以及所需要的存储设备、安全设备、网络管理设备。
4.根据权利要求1所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统，其特征在于所 述的信息采集系统，包括信息采集模块(4)、预处理模块(5)、单车轨迹跟踪模块(6)、OD修 正模块(7)、单车OD生成模块(8)、OD统计模块(9)、OD分布展示模块(10)、基础配置模块 (11)。
5.根据权利要求4所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统的处理方法，其特 征在于所述的处理方法，其工作步骤为步骤1，信息采集模块，对外场采集各个断面的车牌特写图片、车辆号牌、车牌颜色、车 型、经过时间、经过地点等车牌识别信息进行存储并上传；步骤2，预处理通过模块，对外场采集的无法识别的车牌特写图片进行二次清洗和再识别；步骤3，单车轨迹跟踪模块，对车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统捕捉到的车 辆路径进行实时的跟踪与更新，其最新的路径信息包括车辆的属地、车型基础信息和之前 出行通过的车牌识别断面的时间、地点等状态信息；步骤4，OD修正模块，对车牌信息采集和传输过程产生的误差造成的单车OD误差进行 修正；具体的修正方法包括(1)车牌模糊匹配由于车牌识别可能存在的识别误差，采用 车牌完全精确匹配的方法可能会带来一定的匹配误差，造成单车轨迹跟踪过程中部分路径 节点的缺失；因此制定了相应的模糊匹配规则，在两个车牌间出现特定字符的匹配误差但 满足其他匹配条件的前提下，认定该两个车牌号码匹配成功，这样可以在车牌个别字符识 别错误的情况下仍然保证车辆出行路径的完整性和准确性；(2)路径节点缺失修补模糊 匹配可以大大减少路径中节点缺失的概率，但对于超出模糊匹配规则而产生的路径节点缺 失的情况，需要对路径进行修补，以保证路径的完整性；当单车出行路径中某些节点缺失， 根据道路的连通性和上下游关系，根据最短路径的原则对丢失部分的节点进行修补并记录 相关修补信息；步骤5，单车OD生成模块，是在单车轨迹跟踪的基础上进行处理，当设定的时间范围内下游未出现该车牌新的出行断面信息时，可以确认该车牌的出行OD已经完成并写入单车 OD的数据库；反之该车牌的继续保持轨迹跟踪，直至车牌新的出行断面记录出现并对实时 轨迹进行更新；步骤6，OD统计模块对对路网中符合指定车辆类型、出行起讫点相同、且经过讫点时间 位于同一个周期内的单车OD记录个数进行统计，生成各个车牌采集断面之间的指定车辆 类型的断面间OD分布矩阵。由于部分车辆OD的起点或终点的缺失，会导致断面间OD观测 量的统计值与真实值之间存在一定偏差，通过分析OD观测量误差产生的机理，建立观测OD 量与断面流量之间的校验方程组对起终点缺失引起的OD误差进行修正，并根据断面与小 区的隶属关系合成小区间OD分布矩阵；步骤7，OD存储与展示模块将修正后的OD值按照统计周期、车辆类型和起讫点等信息 分类存储，并对路网动态OD分布矩阵进行报表和图形展示。
6.根据权利要求4所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统的处理方法，其 特征在于所述的单车轨迹跟踪模块，其关键环节是将最新上传的车牌经过的断面记录与 车辆之前的断面记录队列匹配比对，若车牌匹配成功则对车辆当前出行最新的路径进行更 新，反之则重新生成另外一条实时更新的出行路径。
7.根据权利要求4所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统的处理方法，其特 征在于所述的单车OD记录，是OD分布计算中的最小粒度单位的信息，通过对单车出行的 统计，进一步生成小区间的OD分布。
8.根据权利要求4或7所述的车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统的处理方法， 其特征在于所述的单车OD记录，为单车OD记录存储的信息，包括车辆在一次出行中经过 的车牌识别断面序列、断面经过时间信息。
全文摘要
本发明涉及一种车牌识别数据的道路交通OD信息采集系统，包括路边数据采集、路边通信、车牌识别采集处理平台三个子系统；数据采集子系统与系统车牌识别子系统之间，通过路边通信子系统完成高速通信、传输、数据的调用；其工作步骤通过步骤1～步骤7，对外场采集断面的车牌识别信息存储并上传，二次清洗和再识别，车辆路径进行实时的跟踪与更新，在单车轨迹跟踪进行处理，对车牌信息采集和传输过程产生的误差造成的单车OD误差进行修正，对指定车辆类型、出行起讫点相同、且经过讫点时间位于同一个周期内个数进行统计，将修正后的OD值按照统计周期、车辆类型和起讫点等信息分类存储，并对OD分布矩阵报表和图形展示。
文档编号G06K9/00GK101930668SQ20091005021
公开日2010年12月29日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者林瑜, 沈峰, 沈建惠, 肖永来, 陈平, 陈红洁 申请人:上海电器科学研究所(集团)有限公司;上海电科智能系统股份有限公司