基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法，属于交通控制【技术领域】。该系统包括高清相机、图像分析模块、牌号识别模块、图像编码模块和网络传输模块；该方法中，图像分析模块对高清相机采集的图像信息进行分析获得车辆图像信息，并对车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别；进而通过牌号识别模块获得车辆牌号信息并利用图像编码模块获得网络传输格式的图像；最终利用网络传输模块发送所获得的信息。从而在实现高清晰度的图像采集以及高效图像数据处理的同时，能够监控对象进行跟踪，并为整个交通路网监控系统提供大量重要的交通数据信息，进而提升监控设备的接入能力以及与交通路网监控系统的整合能力。
【专利说明】基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通控制【技术领域】，特别涉及视频监控【技术领域】，具体是指一种基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法。
【背景技术】
[0002]目前对于智能交通视频车辆检测基本上都是采用基于虚拟线圈的检测模式进行定点监测，而且检测算法的处理平台基本上都是X86的主控机平台。其缺点在于，其仅能实现定点监控，无法对监控对象进行跟踪，而且数据处理能力的效率很低，无法同时完成图像采集和处理工作，因此，能够提供的交通信息有限，成为了整个交通路网监控系统的重要技术瓶颈。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够进行高清晰度的图像采集，并实现图像数据的处理，且图像处理能力强，能够监控对象进行跟踪，并为整个交通路网监控系统提供大量重要的数据信息，从而提升监控设备的接入能力以及与交通路网监控系统的整合能力，且结构简单，实现成本低廉，应用方式简便，应用范围较为广泛的基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法。
[0004]为了实现上述的目的，本发明的基于高清相机的车辆视频跟踪系统具有如下构成:
[0005]该系统包括:高清相机、图像分析模块、牌号识别模块、图像编码模块和网络传输模块。其中，
[0006]高清相机用以采集图像信息；
[0007]图像分析模块用以对高清相机采集的图像信息进行分析，获得车辆图像信息，并对车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别；
[0008]牌号识别模块用以根据图像分析模块获得的车辆图像信息获得车辆牌号信息；
[0009]图像编码模块用以将图像分析模块获得的车辆图像信息转换为网络传输图像格式；
[0010]网络传输模块用以将所述的车辆牌号信息和网络传输格式的车辆图像信息发送至外部设备。
[0011]该基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统中，所述的系统还包括具有违法行为数据库的违法行为判断模块，用以根据图像分析模块对车辆进行定位、跟踪和判别的结果判断车辆行为是否违法，并根据违法判断的结果分别控制所述的高清相机进行图像采集以及所述的牌号识别模块进行牌号识别。
[0012]该基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统中，所述的系统还包括LED补光灯，该LED补光灯连接所述的高清相机，用以在亮度不足的情况下打开，提高高清相机采集的图像的亮度。[0013]该基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统中，所述的LED补光灯通过屏蔽双芯电缆连接所述的高清相机。
[0014]该基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统中，所述的系统还包括内嵌式主机，连接所述的网络传输模块，用以存储所述的车辆牌号信息和车辆图像信息，并将所存储的信息转发至外部交通指挥中心服务器。
[0015]该基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统中，所述的内嵌式主机包括微处理器、存储器、看门狗电路、电源及系统故障指示灯、复位按钮、标准串口、网口和USB接口，所述的存储器、看门狗电路、电源及系统故障指示灯、复位按钮、标准串口、网口和USB接口均连接于所述的微处理器；所述的微处理器通过所述的标准串口或USB接口连接所述的网络传输模块，并通过所述的网口连接所述的外部交通指挥中心服务器。
[0016]该基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统中，所述的内嵌式主机通过双绞线缆连接所述的网络传输模块，并通过光纤连接所述的外部交通指挥中心服务器。
[0017]该基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统中，所述的高清相机为至少500万像素的闻清相机。
[0018]该基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统中，所述的系统架设于监控道路上方
6.5米处。
[0019]本发明还提供一种利用所述的系统实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法，该方法包括以下步骤:
[0020]( I)所述的高清相机采集路口的图像信息；
[0021](2)所述的图像分析模块对高清相机采集的图像信息进行分析获得车辆图像信息；
[0022](3)所述的图像分析模块对所述的车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别；
[0023](4)所述的牌号识别模块根据图像分析模块获得的车辆图像信息识别并获得车辆牌号信息；
[0024](5)所述的图像编码模块将图像分析模块获得的车辆图像信息转换为网络传输图像格式；
[0025](6)所述的网络传输模块将所述的车辆牌号信息和网络传输格式的车辆图像信息发送至外部设备。
[0026]该实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法中，所述的步骤(3)具体包括以下步骤:
[0027](31)所述的图像分析模块确定所述的车辆图像信息内的车辆实体的坐标，实现车辆定位；
[0028](32)所述的图像分析模块根据车辆实体的坐标变化，预测车辆的移动位置，实现车辆跟踪；
[0029](33)所述的图像分析模块提取车辆图像信息内的车辆特征，根据车辆特征判别车辆类型。
[0030]该实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法中，所述的系统还包括具有违法行为数据库的违法行为判断模块，所述的方法在步骤(33)之后还包括以下步骤:[0031](34)所述的违法行为判断模块将车辆定位、跟踪和判别的结果与所述的违法行为数据库内的信息比对，判断车辆行为是否违法；
[0032](35)若车辆行为违法，违法行为判断模块分别控制所述的高清相机对该车辆进行图像采集，并控制所述的牌号识别模块对该车辆进行牌号识别；
[0033](36)若车辆行为不违法，则进入后续车辆的跟踪。
[0034]该实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法中，所述的牌号识别模块根据图像分析模块获得的车辆图像信息识别并获得车辆牌号信息，具体为:所述的牌号识别模块利用嵌入式数字信号处理操作对车辆图像信息进行识别，获得车辆牌号信息。
[0035]该实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法中，所述的图像编码模块将图像分析模块获得的车辆图像信息转换为网络传输图像格式，具体为:所述的图像编码模块利用嵌入式数字信号处理操作对将车辆图像信息转换为JPEG编码格式的图像。
[0036]采用了该发明的基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法，由于其系统包括高清相机、图像分析模块、牌号识别模块、图像编码模块和网络传输模块，因而能够利用图像分析模块对高清相机采集的图像信息进行分析，获得车辆图像信息，并对车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别；进而分别通过牌号识别模块获得车辆牌号信息，并利用图像编码模块获得网络传输格式的图像；最终利用网络传输模块将所获得的信息发送至外部的交通路网监控系统。从而在实现高清晰度的图像采集以及高效图像数据处理的同时，能够对被监控对象进行跟踪，并为整个交通路网监控系统提供大量重要的交通数据信息，进而提升监控设备的接入能力以及与交通路网监控系统的整合能力，且本发明的基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法，其系统结构简单，实现成本低廉，所述的方法应用方式简便，应用范围较为广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统的结构示意图。
[0038]图2为本发明的实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法的步骤流程图。
[0039]图3为本发明的系统在实际应用中以单方向检测模式为例的基本设备连接模式示意图。
【具体实施方式】
[0040]为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
[0041]请参阅图1所示，为本发明基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统的结构示意图。
[0042]在一种实施方式中，该系统架设于监控道路上方6.5米处，并包括高清相机、图像分析模块、牌号识别模块、图像编码模块和网络传输模块。
[0043]其中，高清相机至少为500万像素，用以采集图像信息；图像分析模块用以对高清相机采集的图像信息进行分析，获得车辆图像信息，并对车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别；牌号识别模块用以根据图像分析模块获得的车辆图像信息获得车辆牌号信息；图像编码模块用以将图像分析模块获得的车辆图像信息转换为网络传输图像格式；网络传输模块用以将所述的车辆牌号信息和网络传输格式的车辆图像信息发送至外部设备。[0044]利用该实施方式所述的系统实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法，如图2所示，包括以下步骤:
[0045]( I)所述的高清相机采集路口的图像信息；
[0046](2)所述的图像分析模块对高清相机采集的图像信息进行分析获得车辆图像信息；
[0047](3)所述的图像分析模块对所述的车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别；
[0048](4)所述的牌号识别模块根据图像分析模块获得的车辆图像信息识别并获得车辆牌号信息；
[0049](5)所述的图像编码模块将图像分析模块获得的车辆图像信息转换为网络传输图像格式；
[0050]( 6 )所述的网络传输模块将所述的车辆牌号信息和网络传输格式的车辆图像信息发送至外部设备。
[0051]其中，步骤(4)具体为:所述的牌号识别模块利用嵌入式数字信号处理操作对车辆图像信息进行识别，获得车辆牌号信息。而步骤(5)则具体为:所述的图像编码模块利用嵌入式数字信号处理操作对将车辆图像信息转换为JPEG编码格式的图像。
[0052]在一种较优选的实施方式中，所述的系统还包括LED补光灯，该LED补光灯通过屏蔽双芯电缆连接所述的高清相机，用以在亮度不足的情况下打开，提高高清相机采集的图像的亮度。
[0053]在另一种较优选的实施方式中，所述的系统还包括内嵌式主机，所述的内嵌式主机通过双绞线缆连接所述的网络传输模块，并通过光纤连接所述的外部交通指挥中心服务器。该内嵌式主机用来存储所述的车辆牌号信息和车辆图像信息，并将所存储的信息转发至外部交通指挥中心服务器。
[0054]在一种进一步优选的实施方式中，所述的内嵌式主机包括微处理器、存储器、看门狗电路、电源及系统故障指示灯、复位按钮、标准串口、网口和USB接口，所述的存储器、看门狗电路、电源及系统故障指示灯、复位按钮、标准串口、网口和USB接口均连接于所述的微处理器；所述的微处理器通过所述的标准串口或USB接口连接所述的网络传输模块，并通过所述的网口连接所述的外部交通指挥中心服务器。
[0055]在一种更进一步优选的实施方式中，所述的步骤(3)具体包括以下步骤:
[0056](31)所述的图像分析模块确定所述的车辆图像信息内的车辆实体的坐标，实现车辆定位；
[0057](32)所述的图像分析模块根据车辆实体的坐标变化，预测车辆的移动位置，实现车辆跟踪；
[0058](33)所述的图像分析模块提取车辆图像信息内的车辆特征，根据车辆特征判别车辆类型。
[0059]在一种更优选的实施方式中，所述的系统还包括具有违法行为数据库的违法行为判断模块，用以根据图像分析模块对车辆进行定位、跟踪和判别的结果判断车辆行为是否违法，并根据违法判断的结果分别控制所述的高清相机进行图像采集以及所述的牌号识别模块进行牌号识别。[0060]利用该更优选的实施方式所述的系统实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法，在步骤(33 )之后还包括以下步骤:
[0061](34)所述的违法行为判断模块将车辆定位、跟踪和判别的结果与所述的违法行为数据库内的信息比对，判断车辆行为是否违法；
[0062](35)若车辆行为违法，违法行为判断模块分别控制所述的高清相机对该车辆进行图像采集，并控制所述的牌号识别模块对该车辆进行牌号识别； [0063](36)若车辆行为不违法，则进入后续车辆的跟踪。
[0064]在实际应用中，本发明的实现涉及以下相关的技术内容:
[0065]1、图像抓拍技术:采用智能高清相机(500万像素或以上)完成图像采集。
[0066]2、图像分析技术:这里的图像分析技术包含车辆定位、车辆跟踪、车型辨别。
[0067]3、车辆定位:经过图像预处理之后确定车辆实体，在图像中的具体问题位置来定位坐标。
[0068]4、车辆跟踪:通过时间和位置序列上的变化算法，预测车辆的移动位置。
[0069]5、车型辨别:根据提取到的车辆特征，辨别车辆类型如:大车、小车、摩托车。
[0070]6、号牌识别技术:采用嵌入式DSP算法实现图像中车辆号牌的识别。
[0071]7、图像编码技术:采用嵌入式DSP算法实现图像的JPEG编码实现。
[0072]8、网络传输技术:采用TCP/IP协议将编码后的图片通过网络协议传送至接收主机。
[0073]本发明的系统的利用能够对于电子警察的产品功能拓展也起到了十分广泛的作用，由于采用的是车辆跟踪技术，从原先的固定位置检测，改变到动态检测经过车辆的移动位置，可以方便的实现禁止左转、禁止右转等功能。另外由于系统算法的运行平台是基于高清智能相机，仅需单个高清智能相机即可完成检测与抓拍功能，大大简化了整个电子警察系统的架构和维护成本。
[0074]本发明的系统及方法的具体检测功能与指标如下:
[0075]1、检测功能:卡口、闯红灯违法、跨线压线违法、逆行违法、不按导向车道行驶、禁
左、禁右O
[0076]2、指标:检测率≥90% ;有效率≥90%ο
[0077]实际应用中，单方向检测模式为例，本发明的车辆视频跟踪系统的基本设备连接模式如图3所示。其中包括:
[0078]1、现场基础施工，包括电源线、网线、辅助信号线的铺设，摄像机杆件的安装，基本高度在6.5米左右。
[0079]2、LED补光灯与摄像机通过屏蔽两芯电缆连接，触发信号采用TTL 5V电频来驱动。
[0080]3、高清摄像机与嵌入式主机通过5类双绞线缆连接，如果距离比较长可以配置光纤收发器，再转换成5类双绞线缆连接。
[0081]4、嵌入式主机:是由微处理器及其外围电路组成，另有看门狗电路保证可靠运行。前面板上有电源、系统故障指示灯、复位按钮和标准串口、网口、USB 口。电源指示灯在上电时点亮，网口用于方便现场调试，USB 口接U盘存储违法数据，该主机是可选的，可以将现场高清相机抓拍的图片直接通过光纤传回至指挥中心服务器，将其数据存储。[0082]使用时，高清智能相机以每秒钟12帧的处理速度，实时检测当前画面中车辆的行驶轨迹。夜间同时配合驱动LED补光灯，用来提高图像整体亮度，跟踪相机内部设定的违法检测参数判定车辆是否违法和抓拍，最终通过网络将抓拍的图片传输到前端或者控制中心服务器。
[0083]采用了该发明的基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法，由于其系统包括高清相机、图像分析模块、牌号识别模块、图像编码模块和网络传输模块，因而能够利用图像分析模块对高清相机采集的图像信息进行分析，获得车辆图像信息，并对车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别；进而分别通过牌号识别模块获得车辆牌号信息，并利用图像编码模块获得网络传输格式的图像；最终利用网络传输模块将所获得的信息发送至外部的交通路网监控系统。从而在实现高清晰度的图像采集以及高效图像数据处理的同时，能够对被监控对象进行跟踪，并为整个交通路网监控系统提供大量重要的交通数据信息，进而提升监控设备的接入能力以及与交通路网监控系统的整合能力，且本发明的基于高清相机的车辆视频跟踪系统及车辆视频跟踪方法，其系统结构简单，实现成本低廉，所述的方法应用方式简便，应用范围较为广泛。
[0084]在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
【权利要求】
1.一种基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，该系统包括: 高清相机，用以采集图像信息； 图像分析模块，用以对高清相机采集的图像信息进行分析，获得车辆图像信息，并对车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别； 牌号识别模块，用以根据图像分析模块获得的车辆图像信息获得车辆牌号信息； 图像编码模块，用以将图像分析模块获得的车辆图像信息转换为网络传输图像格式； 网络传输模块，用以将所述的车辆牌号信息和网络传输格式的车辆图像信息发送至外部设备。
2.根据权利要求1所述的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，所述的系统还包括具有违法行为数据库的违法行为判断模块，用以根据图像分析模块对车辆进行定位、跟踪和判别的结果判断车辆行为是否违法，并根据违法判断的结果分别控制所述的高清相机进行图像采集以及所述的牌号识别模块进行牌号识别。
3.根据权利要求1所述的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，所述的系统还包括LED补光灯，该LED补光灯连接所述的高清相机，用以在亮度不足的情况下打开，提闻闻清相机米集的图像的売度。
4.根据权利要求3所述的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，所述的LED补光灯通过屏蔽双芯电缆连接所述的高清相机。
5.根据权利要求1所述的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，所述的系统还包括内嵌式主机，连接所述的网络传输模块，用以存储所述的车辆牌号信息和车辆图像信息，并将所存储的信`息转发至外部交通指挥中心服务器。
6.根据权利要求5所述的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，所述的内嵌式主机包括微处理器、存储器、看门狗电路、电源及系统故障指示灯、复位按钮、标准串口、网口和USB接口，所述的存储器、看门狗电路、电源及系统故障指示灯、复位按钮、标准串口、网口和USB接口均连接于所述的微处理器；所述的微处理器通过所述的标准串口或USB接口连接所述的网络传输模块，并通过所述的网口连接所述的外部交通指挥中心服务器。
7.根据权利要求5所述的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，所述的内嵌式主机通过双绞线缆连接所述的网络传输模块，并通过光纤连接所述的外部交通指挥中心服务器。
8.根据权利要求1所述的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，所述的高清相机为至少500万像素的高清相机。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的基于高清相机实现车辆视频跟踪的系统，其特征在于，所述的系统架设于监控道路上方6.5米处。
10.一种利用权利要求1所述的系统实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: (1)所述的高清相机采集路口的图像信息； (2)所述的图像分析模块对高清相机采集的图像信息进行分析获得车辆图像信息； (3)所述的图像分析模块对所述的车辆图像信息内的车辆进行定位、跟踪和判别； (4)所述的牌号识别模块根据图像分析模块获得的车辆图像信息识别并获得车辆牌号信息； (5)所述的图像编码模块将图像分析模块获得的车辆图像信息转换为网络传输图像格式； (6)所述的网络传输模块将所述的车辆牌号信息和网络传输格式的车辆图像信息发送至外部设备。
11.根据权利要求10所述的实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤: (31)所述的图像分析模块确定所述的车辆图像信息内的车辆实体的坐标，实现车辆定位； (32)所述的图像分析模块根据车辆实体的坐标变化，预测车辆的移动位置，实现车辆跟踪； (33)所述的图像分析模块提取车辆图像信息内的车辆特征，根据车辆特征判别车辆类型。
12.根据权利要求10所述的实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法，其特征在于，所述的系统还包括具有违 法行为数据库的违法行为判断模块，所述的方法在步骤(33)之后还包括以下步骤: (34)所述的违法行为判断模块将车辆定位、跟踪和判别的结果与所述的违法行为数据库内的信息比对，判断车辆行为是否违法； (35)若车辆行为违法，违法行为判断模块分别控制所述的高清相机对该车辆进行图像采集，并控制所述的牌号识别模块对该车辆进行牌号识别； (36)若车辆行为不违法，则进入后续车辆的跟踪。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法，其特征在于，所述的牌号识别模块根据图像分析模块获得的车辆图像信息识别并获得车辆牌号信息，具体为: 所述的牌号识别模块利用嵌入式数字信号处理操作对车辆图像信息进行识别，获得车辆牌号信息。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的实现基于高清相机的车辆视频跟踪的方法，其特征在于，所述的图像编码模块将图像分析模块获得的车辆图像信息转换为网络传输图像格式，具体为: 所述的图像编码模块利用嵌入式数字信号处理操作对将车辆图像信息转换为JPEG编码格式的图像。
【文档编号】G08G1/017GK103794047SQ201210434735
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】王雄 申请人:上海宝康电子控制工程有限公司