一种违规加长车辆实时检测方法与流程

一种违规加长车辆实时检测方法本发明是申请号为201510101588.4、申请日为2015年3月8日、发明名称为“一种违规加长车辆实时检测方法”的专利的分案申请。技术领域本发明涉及交通监管领域，尤其涉及一种违规加长车辆实时检测方法。

背景技术：
车辆改装，已经成为车辆拥有者尤其是年轻人的青睐，他们认为，改装后的车辆更有符合自己需求和气质的个性，因而，汽车改装厂也日益增多，然而一些改装是违规的，例如换车厢、加长、加高货箱尺寸以及加装车载电器等，这样的改装车辆上路，不仅会给自身带来隐患，而且容易造成道路交通事故，因而，成为道路交通管理部门重点打击的对象之一。出于经济利益的考虑，车辆违规加长的现象是车辆改装中最突出的类型，因为违规加长的车辆能够运输更多货物和乘客，相同的运输里程能获得更多的收益，同时，违规加长的车辆在高速公路收费时能减少甚至避免产生通行费用，为车主减少了不菲的通行成本。现有技术中，除了对车辆进行年检，各地车辆管理部门还定期对目测涉嫌违规加长的车辆进行车辆外形尺寸的检测，具体为人工使用钢卷尺、角度尺等工具进行测量，同时高速公路收费口的工作人员也是通过目测涉嫌违规加长的车辆进行车辆外形尺寸的检测，对涉嫌违规加长的车辆也是使用人工测量的方式进行检测，这样的检测模式效率低下，人工成本高，而且误差较大。因此，需要一种违规加长车辆实时检测方法，替代传统的目测人工检测的模式，采用电子检测的方式实时对通行车辆进行自动车辆违规加长检测，减少通行车辆和检测人员的检测时间，提高检测的准确性。

技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种违规加长车辆实时检测方法，针对高速公路收费口的通行车辆，通过图像识别技术获得车辆车牌编号，通过无线通信技术在远端交通管理平台的服务器中查询与车辆车牌编号对应的车辆规定长度，通过两个摄像头的同时拍摄获取车辆实际长度，从而判断当前通行车辆是否违规加长，整个检测系统为全电子操作方式，节省了大量的人工成本。根据本发明的一方面，提供了一种违规加长车辆实时检测方法，该方法包括：1)提供一种违规加长车辆实时检测系统，所述检测系统设置在高速公路收费口，所述采集系统包括一个顶置摄像头、二个侧置摄像头、车牌检测器、车长检测器、无线通信接口和ARM11处理器，所述顶置摄像头用于拍摄通行车辆的车牌图像，所述二个侧置摄像头以上下垂直方式设置，同时拍摄通行车辆的第一侧面图像和第二侧面图像，所述车牌检测器用于识别车牌图像中的车牌编号，所述车长检测器采用双目测距模式基于所述第一侧面图像和所述第二侧面图像得到车辆实际长度，所述ARM11处理器与所述车牌检测器、所述车长检测器和所述无线通信接口分别连接，将所述车牌编号通过无线通信接口发送到交通管理平台以获得反馈的车辆规定长度，并基于所述车辆实际长度和所述车辆规定长度确定通行车辆是否违规加长；2)使用所述系统进行检测。更具体地，在所述违规加长车辆实时检测系统中，还包括：USB通信接口，用于插入外部U盘，以自动读取外部U盘中存储的二个侧置摄像头的相同的焦距F、二个侧置摄像头的光心间距D、车辆上限灰度阈值和车辆下限灰度阈值，所述焦距F和所述光心间距D为交通管理部门预先对两个侧置摄像头进行标定而获得的参数，所述车辆上限灰度阈值和所述车辆下限灰度阈值用于将图像中的车辆与背景分开；静态存储器，与所述USB通信接口连接，用于读取并存储所述焦距F、所述光心间距D、所述车辆上限灰度阈值和所述车辆下限灰度阈值；所述顶置摄像头被安置在收费口正前方的横杆上，用于拍摄通行车辆的车牌图像；所述二个侧置摄像头被安置在收费口一侧的竖杆上，以上下垂直方式设置，同时拍摄通行车辆的第一侧面图像和第二侧面图像，所述第一侧面图像为竖杆上方侧置摄像头所拍摄，所述第二侧面图像为竖杆下方侧置摄像头所拍摄；所述车牌检测器包括存储单元和车牌识别单元，所述存储单元预先存储了车牌基准图案，所述车牌基准图案为对基准车牌拍摄所获得的图像，所述车牌识别单元与所述顶置摄像头和所述存储单元分别连接，基于所述车牌基准图案识别出所述车牌图像中的通行车辆车牌图案，并识别所述通行车辆车牌图案对应的车牌编号；所述车长检测器与所述二个侧置摄像头和所述静态存储器分别连接，所述车长检测器包括预处理单元、车体侧面识别单元、车辆距离计算单元和车体长度计算单元，所述预处理单元与所述二个侧置摄像头分别连接，对所述第一侧面图像和所述第二侧面图像都执行对比度增强、自适应递归滤波和灰度化处理，以获得第一灰度化侧面图像和第二灰度化侧面图像，所述车体侧面识别单元与所述预处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述第一灰度化侧面图像中灰度值在所述车辆上限灰度阈值和所述车辆下限灰度阈值之间的像素识别并组成第一车辆侧面子图像，将所述第二灰度化侧面图像中灰度值在所述车辆上限灰度阈值和所述车辆下限灰度阈值之间的像素识别并组成第二车辆侧面子图像，所述车辆距离计算单元与所述车体侧面识别单元和所述静态存储器分别连接，基于车辆侧面同一位置分别在第一车辆侧面子图像和第二车辆侧面子图像中的不同像素点水平位置X1和X2，以及基于所述焦距F和所述光心间距D，计算通行车辆车体侧面距离所述二个侧置摄像头的水平距离X，所述车体长度计算单元与所述车辆距离计算单元和所述车体侧面识别单元分别连接，基于所述第一车辆侧面子图像确定通行车辆在所述第一车辆侧面子图像中的成像车体长度，并基于所述成像车体长度和所述水平距离计算车辆实际长度；所述无线通信接口与远端的交通管理平台建立双向无线通信链路；所述ARM11处理器与所述车牌识别单元、所述车体长度计算单元和所述无线通信接口分别连接，接收所述车牌编号并转发给所述无线通信接口以获得反馈的车辆规定长度，将所述车辆实际长度和所述车辆规定长度进行比较，当所述车辆实际长度超过所述车辆规定长度达到预定长度时，发出通行车辆违规加长信号；双声道扬声器，与所述ARM11处理器连接，用于播放与所述车辆违规加长信号对应的语音提示文件；液晶显示屏，与所述ARM11处理器连接，用于显示与所述车辆违规加长信号对应的提示文字；供电器件，与所述ARM11处理器连接，用于在所述ARM11处理器的控制下，为所述检测系统提供各种不同的电力供应模式，所述各种不同的电力供应模式包括省电模式和正常模式；其中，所述预处理单元、所述车体侧面识别单元、所述车辆距离计算单元和所述车体长度计算单元分别采用不同的FPGA芯片来实现。更具体地，在所述违规加长车辆实时检测系统中：所述车辆距离计算单元基于车辆侧面同一位置分别在第一车辆侧面子图像和第二车辆侧面子图像中的不同像素点水平位置X1和X2，以及基于所述焦距F和所述光心间距D，计算通行车辆车体侧面距离所述二个侧置摄像头的水平距离X具体为：更具体地，在所述违规加长车辆实时检测系统中：所述ARM11处理器当所述车辆实际长度未超过所述车辆规定长度达到预定长度时，发出通行车辆未违规加长信号。更具体地，在所述违规加长车辆实时检测系统中：所述静态存储器预先存储了所述预定长度，与所述ARM11处理器连接以向所述ARM11处理器提供所述预定长度。附图说明以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：图1为根据本发明实施方案示出的违规加长车辆实时检测系统的结构方框图。图2为根据本发明实施方案示出的违规加长车辆实时检测系统的车牌检测器的结构方框图。具体实施方式下面将参照附图对本发明的违规加长车辆实时检测系统的实施方案进行详细说明。所谓违规改装，就是车辆使用者出于各种目的，未经有关部门批准，自行改变原生产厂的设计、改动零件或尺寸、数量和安装位置的措施。违规改装的车辆在道路上行驶时可能造成以下危害：1、经过改装的车辆单项性能指标可能有一定的提高，但综合性能可能发生改变，进而产生安全隐患。2、改装过程中可能损害原车装配质量，造成漏气、漏油、制动液渗、漏电短路等故障隐患。3、车辆改装不当对车辆驾驶或其他交通参与者的安全带来威胁。4、汽车厂商对车辆私自改装部分以及因私自改装造成的车辆损坏，一律不予保修。5、改装车在外形或技术等方面都有抄袭之嫌，侵犯设计者的专利权。6、因车辆改装对事故原因或事故后果产生直接关系的，保险公司可能根据具体情况，拒绝赔付或使赔付打折。违规加长是车辆违规改装的一种重要的表现形式，然而现有技术中的违规加长检测还是依赖人工目测筛选、对嫌疑车辆人工测量的方式，这种方式浪费检测部门和通行车辆的大量时间成本和人工成本，检测效率不高。本发明搭建了一种违规加长车辆实时检测系统，设置在高速公路收费口，采用三个摄像头对通行车辆进行通信车辆信息的提取，并依赖无线通信技术和多种图像处理技术获得车辆实际长度和车辆规定长度，从而达到自动判断通行车辆是否违规加长的目的。图1为根据本发明实施方案示出的违规加长车辆实时检测系统的结构方框图，所述检测系统包括一个顶置摄像头1、二个侧置摄像头2和3、车牌检测器4、车长检测器5、无线通信接口6和ARM11处理器7，所述顶置摄像头1用于拍摄通行车辆的车牌图像，所述二个侧置摄像头2和3以上下垂直方式设置，同时拍摄通行车辆的第一侧面图像和第二侧面图像，所述车牌检测器4用于识别车牌图像中的车牌编号，所述车长检测器5采用双目测距模式基于所述第一侧面图像和所述第二侧面图像得到车辆实际长度，所述ARM11处理器7与所述车牌检测器4、所述车长检测器5和所述无线通信接口6分别连接，将所述车牌编号通过无线通信接口6发送到交通管理平台以获得反馈的车辆规定长度，并基于所述车辆实际长度和所述车辆规定长度确定通行车辆是否违规加长。接着，继续对本发明的违规加长车辆实时检测系统的具体结构进行进一步的说明。所述检测系统还包括：USB通信接口，用于插入外部U盘，以自动读取外部U盘中存储的二个侧置摄像头2和3的相同的焦距F、二个侧置摄像头2和3的光心间距D、车辆上限灰度阈值和车辆下限灰度阈值，所述焦距F和所述光心间距D为交通管理部门预先对两个侧置摄像头进行标定而获得的参数，所述车辆上限灰度阈值和所述车辆下限灰度阈值用于将图像中的车辆与背景分开。所述检测系统还包括：静态存储器，与所述USB通信接口连接，用于读取并存储所述焦距F、所述光心间距D、所述车辆上限灰度阈值和所述车辆下限灰度阈值。所述顶置摄像头1被安置在收费口正前方的横杆上，用于拍摄通行车辆的车牌图像。所述二个侧置摄像头2和3被安置在收费口一侧的竖杆上，以上下垂直方式设置，同时拍摄通行车辆的第一侧面图像和第二侧面图像，所述第一侧面图像为竖杆上方侧置摄像头2所拍摄，所述第二侧面图像为竖杆下方侧置摄像头3所拍摄。如图2所示，所述车牌检测器4包括存储单元41和车牌识别单元42，所述存储单元41预先存储了车牌基准图案，所述车牌基准图案为对基准车牌拍摄所获得的图像，所述车牌识别单元42与所述顶置摄像头1和所述存储单元41分别连接，基于所述车牌基准图案识别出所述车牌图像中的通行车辆车牌图案，并识别所述通行车辆车牌图案对应的车牌编号。所述车长检测器5与所述二个侧置摄像头2和3和所述静态存储器分别连接，所述车长检测器5包括预处理单元、车体侧面识别单元、车辆距离计算单元和车体长度计算单元，所述预处理单元与所述二个侧置摄像头2和3分别连接，对所述第一侧面图像和所述第二侧面图像都执行对比度增强、自适应递归滤波和灰度化处理，以获得第一灰度化侧面图像和第二灰度化侧面图像，所述车体侧面识别单元与所述预处理单元和所述静态存储器分别连接，将所述第一灰度化侧面图像中灰度值在所述车辆上限灰度阈值和所述车辆下限灰度阈值之间的像素识别并组成第一车辆侧面子图像，将所述第二灰度化侧面图像中灰度值在所述车辆上限灰度阈值和所述车辆下限灰度阈值之间的像素识别并组成第二车辆侧面子图像。所述车辆距离计算单元与所述车体侧面识别单元和所述静态存储器分别连接，基于车辆侧面同一位置分别在第一车辆侧面子图像和第二车辆侧面子图像中的不同像素点水平位置X1和X2，以及基于所述焦距F和所述光心间距D，计算通行车辆车体侧面距离所述二个侧置摄像头2和3的水平距离X，所述车体长度计算单元与所述车辆距离计算单元和所述车体侧面识别单元分别连接，基于所述第一车辆侧面子图像确定通行车辆在所述第一车辆侧面子图像中的成像车体长度，并基于所述成像车体长度和所述水平距离计算车辆实际长度。所述无线通信接口6与远端的交通管理平台建立双向无线通信链路；所述ARM11处理器7与所述车牌识别单元42、所述车体长度计算单元和所述无线通信接口6分别连接，接收所述车牌编号并转发给所述无线通信接口6以获得反馈的车辆规定长度，将所述车辆实际长度和所述车辆规定长度进行比较，当所述车辆实际长度超过所述车辆规定长度达到预定长度时，发出通行车辆违规加长信号。所述检测系统还包括：双声道扬声器，与所述ARM11处理器7连接，用于播放与所述车辆违规加长信号对应的语音提示文件。所述检测系统还包括：液晶显示屏，与所述ARM11处理器7连接，用于显示与所述车辆违规加长信号对应的提示文字。所述检测系统还包括：供电器件，与所述ARM11处理器7连接，用于在所述ARM11处理器7的控制下，为所述检测系统提供各种不同的电力供应模式，所述各种不同的电力供应模式包括省电模式和正常模式。其中，所述预处理单元、所述车体侧面识别单元、所述车辆距离计算单元和所述车体长度计算单元可以分别采用不同的FPGA芯片来实现，也可以采用同一个FPGA芯片进行集成。其中，在所述检测系统中，所述车辆距离计算单元基于车辆侧面同一位置分别在第一车辆侧面子图像和第二车辆侧面子图像中的不同像素点水平位置X1和X2，以及基于所述焦距F和所述光心间距D，计算通行车辆车体侧面距离所述二个侧置摄像头2和3的水平距离X具体为：所述ARM11处理器7当所述车辆实际长度未超过所述车辆规定长度达到预定长度时，发出通行车辆未违规加长信号；所述静态存储器可以预先存储了所述预定长度，与所述ARM11处理器7连接以向所述ARM11处理器7提供所述预定长度。另外，ARM11系列微处理器是ARM公司推出的RISC处理器，该系列主要有ARM1136J，ARM1156T2和ARM1176JZ三个内核型号，分别针对不同应用领域。对于各种无线移动应用，毫无节制的提供高性能处理器是无用的。同成本控制类似，功耗的控制也是一个重要因素。ARM11系列处理器展示了在性能上的提升，首先推出350M～500MHz时钟频率的内核，在未来将上升到1GHz时钟频率ARM11处理器在提供高性能的同时，也允许在性能和功耗间做权衡以满足某些特殊应用。通过动态调整时钟频率和供应电压，开发者完全可以控制这两者的平衡。在0.13um工艺，1.2v条件下，RM11处理器的功耗可以低至0.4mW/MHz。ARM11处理器同时提供了可综合版本和半定制硬核两种实现。可综合版本可以让客户根据自己的半导体工艺开发出各有特色的处理器内核，并保持足够灵活性。ARM实现的硬核则是为了满足那些极高性能和速度要求的应用，同时为客户节省实现的成本和时间。为了让客户更方便地走完实现流程，ARM11处理器采用了易于综合的流水线结构，并和常用的综合工具以及ARMcompiler良好结合，确保了客户可以成功并迅速的达到时序收敛。目前已有的ARM11处理器在不包含Cache的情况下面积小于2.7mm2，对于当前复杂的SoC设计来说，如此小的尺寸对芯片成本的降低是极其重要的。ARM11处理器在很多方面为软件开发者带来便利。一方面，他包含了更多的多媒体处理指令来加速视频和音频处理；另一方面，他的存储器系统进一步提高了操作系统的性能；此外，还提供了指令来加速实时性能和中断的响应。ARM11处理器从设计伊始就注重更容易地与其他处理器共享数据，以及从非ARM的处理器上移植软件。此外，ARM还开发了基于ARM11系列的多处理器系统——MPCORE(由二个到四个ARM11内核组成)。ARM11处理器是为了有效的提供高性能处理能力而设计的。在这里需要强调的是，ARM并不是不能设计出运行在更高频率的处理器，而是，在处理器能提供超高性能的同时，还要保证功耗、面积的有效性。ARM11优秀的流水线设计是这些功能的重要保证。ARM11处理器的流水线和以前的ARM内核不同，它由8级流水线组成，可以比5级流水线的ARM9达到更高的运行频率。从通常的角度说，过长的流水线往往会削弱指令的执行效率。一方面，如果随后的指令需要用到前面指令的执行结果作为输入，他就需要等到前面指令执行完。ARM11处理器避免这种流水线中的数据冲突，他可以让指令执行的结果快速进入到后面指令的流水线中。另一方面，如果指令执行的正常顺序被打断(如出现跳转指令)，普通流水线处理器往往要付出更大的代价，ARM11通过实现跳转预测技术来保持最佳的流水线效率。采用本发明的违规加长车辆实时检测系统，针对现有违规加长车辆检测系统耗费大量人工成本和时间成本的技术问题，通过无线通信技术和图像识别技术获得通行车辆的规定车长，通过两台摄像设备的拍摄和高效的图像处理技术实时获得通行车辆的实时车长，从而在无人工参与的情况下，自动实现违规加长车辆的检测。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。