专利名称：基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法
技术领域：
本发明涉及一种基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，应用于高清视频电子警察。
背景技术：
闯红灯自动记录系统已经成为非现场执法技术手段中的一个重要组成部分，为公安交警部门有效地杜绝和减少机动车闯红灯等违章行为起到了积极的作用，并在现代交通执法中得到了大量的应用，取得了很大成效。在加快城市交通管理系统的信息化、智能化进程中，对于在现有的城建规模上提高城市路网的通行能力，保证车辆的安全行驶，提高管理交通系统的效率和执行力等方面，闯红灯自动记录系统显得极为重要。该系统由机动车闯红灯检测单元、图像采集单元、数据处理存储单元、应用软件单元组成。其中图像采集单元的功能使用高清相机来完成。每个城市交叉路口的实际情况均有所不同，闯红灯自动记录系统的违法抓拍，必须要以交通信号灯的红灯为最主要的处罚依据。对于宽度、纵深均比较大的交叉路口必须要用大尺寸CCD传感器的高清相机来进行抓拍，但对宽度比较大、纵深比较小的或宽度比较小、纵深比较大的交叉路口如果采用大尺寸CCD传感器的高清相机就会显得比较浪费设备资源。其中CO),英文全称Charge-coupled Device,中文全称电荷f禹合兀件。可以称为CXD图像传感器。C⑶是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CXD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CXD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越闻。故，需要一种方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的对宽度比较大、纵深比较小的或宽度比较小、纵深比较大的交叉路口如果采用大尺寸CCD传感器的高清相机比较浪费设备资源的缺点，提供一种基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法以解决上述问题。为实现上述发明目的，本发明的图像旋转处理方法可采用如下技术方案—种基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，所述闯红灯自动记录系统包括图像采集单元，所述的图像采集单元为带传感器的相机，包括以下步骤图像采集步骤通过旋转所述相机的架设，利用传感器像素数比较大的一边来完成交叉路口实际物理尺寸比较大的一边的图像采样；图像旋转步骤通过对原始数据的处理，进行图像旋转，图像旋转的角度和方向与相机旋转的角度和方向均相同。与背景技术相比，本发明的图像旋转处理方法利用图像旋转，实现了小尺寸传感器的高清相机来解决实际物理尺寸宽度比较大、纵深比较小或宽度比较小、纵深比较大的交叉路口的图像采集，避免了采用大尺寸传感器的高清相机进行拍摄而浪费设备资源，从而带来成本、资源、现场施工等各个方面优势。本发明中，优选的，所述的传感器为CCD传感器。CCD传感器与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换， CXD传感器的灵敏度要高于CMOS传感器；相同尺寸的CXD传感器与CMOS传感器，CXD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平；且CMOS传感器的噪声较多，影响图像品质，综上所述，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器。本发明中，优选的，所述的图像旋转步骤是通过相机内置的FPGA硬件实现的。利用高清相机内置的FPGA进行实时图像旋转，同时满足图像实时性功能及不占用DSP资源带宽。本发明中，优选的，所述图像旋转步骤采用基于视口映射的处理，先计算出旋转后视口图像像素在源图像中的坐标地址值，再依据该地址在源图像中对应读取像素值，最后利用读取的像素值进行插值，得到最终旋转后视口图像。采用基于视口映射的处理，使图像旋转更加方便简单。本发明中，优选的，所述图像旋转步骤中，图像旋转采用以下方法对第一行和第一列的像素用下式作矩阵乘法运算
/ \ T cosiz - sin oc / \ τ(X,Y)T = .x(x,y)T，其中 α 为旋转角度；
sina cosa_图像旋转前，任意像素点P1 (x1 Y1)和P2 (x2, J2)、Ρ3(χ3，y3)及P4 (χ4，y4)在几何上是矩形的四顶点关系，对除第一行和第一列以外的像素，用下式进行简单的加减运算，
丨 * * * *<^=χ2+(χ4-Α)其中(x' ^y, Kx, 2，y, 2)、(x, 3，y, 3)、(x, 4，y, 4)
^少3=少2+(少4_少1)
分别为像素点P1U1, Y1) >p2(x2J y2)、Ρ3(χ3, y3)和P4(x4，y4)在图像旋转后的坐标。
图I是本发明相机正常拍摄的路口成像示意图。图2是本发明相机顺时针旋转90°架设拍摄的路口成像示意图。图3是本发明相机顺时针旋转90°架设并且完成图像旋转拍摄的路口成像示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本发明基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，所述闯红灯自动记录系统包括图像采集单元，所述的图像采集单元为带传感器的相机，包括以下步骤图像采集步骤通过旋转所述相机的架设，利用传感器像素数比较大的一边来完成交叉路口实际物理尺寸比较大的一边的图像采样；图像旋转步骤通过对原始数据的处理，进行图像旋转，图像旋转的角度和方向与相机旋转的角度和方向均相同。具体实施例图像采集步骤请参阅图I所示，本发明的图像旋转处理方法设计上采用200万像素彩色逐行扫描CXD传感器，传感器尺寸为1/1. 8英寸，像素数为1616(H) X 1232 (V)的高清相机。当不采用图像旋转时采集的图像横向分辨率为1616，纵向分辨率为1232，所以该图像采集方式适合实际路口实际物理尺寸宽度比较大，但纵深比较小的情况，以便于完全覆盖车道横向距离，监视所有的车辆，同时兼顾纵深，采集到红灯，作为抓拍依据。CCD传感器与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，CCD传感器的灵敏度要高于CMOS传感器；相同尺寸的CCD传感器与CMOS传感器， CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平；且CMOS传感器的噪声较多，影响图像品质，综上所述，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器。所以本设计优选选用带CCD传感器的高清相机。请再参阅图2所示，如果实际路口实际物理尺寸宽度比较小，但纵深比较大，在不对硬件作任何改变的情况下，需要把相机进行顺时针旋转90°架设，采集到的图像横向分辨率仍然为1616，纵向分辨率仍然为1232，但图像横向分辨率对应的为大纵深，完全覆盖交叉路口纵深距离，能采集到红灯，作为抓拍依据；纵向分辨率对应小宽度，能同时兼顾横向宽度，监视所有的车辆。图像旋转步骤请再参阅图3所示，虽然此时完成了合适的采样，即完成了大纵深的图像采样，但图片是被旋转的，带来系统调试、使用、维护的极大不便，所以需要在高清相机内部进行图像旋转，来完成符合视觉习惯的使用。实际处理上由于不可修改任何硬件设备，在进行图像旋转时，仍然按照横向分辨率为1616，纵向分辨率为1232进行采集，所以需要在高清相机内部进行处理，该设计采用 DSP+FPGA的嵌入式处理技术。其中DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件，其工作原理是接收模拟信号，转换为O或I的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。在高清相机内部如果使用DSP进行图像旋转，会导致设备性能明显下降，所以合理的方法是使用FPGA来实现原始数据的处理，进行图像旋转，对采集的图像进行顺时针旋转90°，再利用DSP进行应用层的图像处理、工业控制、数据通信。利用FPGA进行图像旋转可以大大节省DSP资源，以便利用DSP进行更高端的图像处理，如号牌识别、车辆检测等功倉泛。目前，图像旋转大多采用基于视口映射的处理。视口是指屏幕上的显示区域范围，方法是先计算出旋转后视口图像像素在源图像中的坐标地址值，再依据该地址在源图像中对应读取像素值，最后利用读取的像素值进行插值，得到最终旋转后视口图像。实际上，由于存在对称性，一幅图像任意角度的旋转可分解为一次90°或180°或270°的旋转，再加上一次±45°以内的旋转。传统图像的旋转一般通过矩阵乘法实现
权利要求
1.一种基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，所述闯红灯自动记录系统包括图像采集单元，所述的图像采集单元为带传感器的相机，其特征在于，包括以下步骤图像采集步骤通过旋转所述相机的架设，利用传感器像素数比较大的一边来完成交叉路口实际物理尺寸比较大的一边的图像采样；图像旋转步骤通过对原始数据的处理，进行图像旋转，图像旋转的角度和方向与相机旋转的角度和方向均相同。
2.如权利要求I所述的基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，其特征在于， 所述的传感器为CCD传感器。
3.如权利要求I所述的基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，其特征在于， 所述的图像旋转步骤是通过相机内置的FPGA硬件实现的。
4.如权利要求I所述的基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，其特征在于 所述图像旋转步骤采用基于视口映射的处理，先计算出旋转后视口图像像素在源图像中的坐标地址值，再依据该地址在源图像中对应读取像素值，最后利用读取的像素值进行插值， 得到最终旋转后视口图像。
5.如权利要求1-4任一项所述的基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，其特征在于所述图像旋转步骤中，图像旋转采用以下方法对第一行和第一列的像素用下式作矩阵乘法运算/ \ T cosiz - sin oc / \ τ (^J)T = .x(x,y)T，其中α为旋转角度；sina cosa_图像旋转前，任意像素点P1U1, Yi)和P2 (χ2 y2) > P3 (χ3 y3)及P4 (χ4，y4)在几何上是矩形的四顶点关系，对除第一行和第一列以外的像素，用下式进行简单的加减运算，丨 * * * *h=X2+(X4_Xl)其中(X' 1,YI 1)>(x/ 2，y' 2)、(x' 3，y' 3)、(χ' 4，y' 4)分别^少3=少2+(少4_少1)为像素点P1U1, Y1)、Ρ2(χ2，y2)、Ρ3(χ3，y3)和P4(x4，y4)在图像旋转后的坐标。
全文摘要
一种基于闯红灯自动记录系统的图像旋转处理方法，所述闯红灯自动记录系统包括图像采集单元，所述的图像采集单元为带传感器的相机，包括以下步骤图像采集步骤通过旋转所述相机的架设，利用传感器像素数比较大的一边来完成交叉路口实际物理尺寸比较大的一边的图像采样；图像旋转步骤通过对原始数据的处理，进行图像旋转，图像旋转的角度和方向与相机旋转的角度和方向均相同。采用本发明的图像旋转处理方法后，可以实现小尺寸传感器的高清相机来对实际物理尺寸宽度比较大、纵深比较小的或宽度比较小、纵深比较大的交叉路口进行图像采集，从而带来成本、资源、现场施工等各个方面优势。
文档编号G08G1/01GK102610095SQ20121005101
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者宋阳, 成晟, 陈云 申请人:南京莱斯信息技术股份有限公司