一种基于视频的交通参数测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于视频的交通参数测量方法，它在测量道路路口的前上方，安装摄像机，在道路上选取参照实物a、b、c、d，并量取各线段的实际距离，将各线段实际数据输入到视频分析模块，确定系统图像坐标系与世界坐标系的映射关系以便于系统对车流量和车辆速度的等交通参数的测量和计算；本发明方法采用一整套合理有效的摄像机坐标定位、车辆跟踪、车辆记数等方法，使其测量范围大，测量参考点设置合理而科学，车辆轨迹判断准确快捷，使用该方法，设备安装方便，测量简捷可靠，所测量得到的交通参数准确、即时，在视频交通参数的检测中，有突出的技术特点，为公平合理的交通监管实时提供了大容量的交通信息和可靠的违章证据。
【专利说明】一种基于视频的交通参数测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用图像识别的交通监控领域，特别是一种基于视频的交通参数测量方法。
【背景技术】
[0002]在公知技术中，交通道路参数检测，有人工检测、埋设地理感应线圈、地磁检测、压力测量、红外测量、超声波探测器、激光测速仪、GPS测量、视频检测等方法，由于视频采集测量，信息量丰富、信息密度高、鉴别直观、传输、再现和存档方便，并可以全天候监测，已成为当今交通测量的主攻方向，它是计算机视觉、图像模式识别技术在智能交通领域应用的重要课题之一，是实现交通管理智能化的重要环节。
[0003]在当今交通视频测量方法中，美国专利《基于视频的使用时空地图的车辆检测和跟踪方法》(美国专利号US8358808)，它公开了一视频来检测和跟踪对象，如机动车辆，在视频数据。该系统和方法分析视频数据，例如，计算对象，确定对象的速度；它在捕获的视频中，跟踪对象的路径不依赖于探测和识别的背景信息；它使用一个或多个扫描行生成一个时空图，一个时空地图是扫描行连续扫描所记载的视频像素数据，它检测时，是利用检测到对象的视频数据，利用时空地图上交叉线的轨迹，检测出系统的受检目标对象，并进行计数、存档，计算出目标对象的行进速度。仔细分析文件的内容，可知它重点在于交通参数测量的理论探讨，还没有见到实验成果。
[0004]中国专利《一种基于图像信息熵的交通参数自动提取方法》(CN200910105577.8)它公开了“一种基于图像信息熵的交通参数自动提取方法。首先，从彩色视频序列中提取图像帧，并利用混合高斯背景建模方法获得背景图像。其次，利用图像纹理信息对检测区域图像进行预处理。然后，利用图像信息熵与自适应阈值相结合的方法，进行车辆存在检测。最后，计算车辆数、交通流、车道占有率和空间平均速率等交通参数。”但它的有效性和实用性，还有待进一步的实践检验。
[0005]中国专利《视频方式获取交通参数的方法》(CN02111725.X)，公开了一种视频方式获取交通参数的方法.方法的步骤为:“1)在视频图像中划定一个或多个指定的区域，区域为长方形，单个区域的宽度为广7米，长度为I飞米；2)在指定区域附近的道路上画一条白线或放置一根长杆子等明显标志物，计算标志物的长度和标志物在图像中的长度之比B。
3)在指定的区域内进行图像拐角特征查找，根据图像拐角特征的数量和位置的变化来获得车流量，车速和平均车速。交通检测方法安装简便，无须开挖路面，无须因维修而中断交通。同时一个摄像头可以覆盖多达8条车道。采用指定区域计算的方式，大大降低了对系统计算能力的要求。能够在不利的天气条件下正常工作，黎明或傍晚时的车辆阴影对系统不会造成影响，夜晚无需另外照明光源。”但它的检测范围小、需借助外物标定后才能测量；在图像分析判断车辆轨迹时，需要根据车辆外部特征点的跟踪进行判断；在计算车辆平均速度时，它是根据车辆最长特征链的提取进行计算；这些不足之处，使得测量方法复杂、测量中介参照物的变化和不确定性大，这都使它测量准确性和可靠性大大降低。[0006]目前在智能视频交通检测领域，急需一种交通参数测量准确、稳定而全面的交通参数测量方法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术不足之处，提供一种交通测量简捷、准确率高、参数覆盖面广的基于视频的交通参数测量方法。
[0008]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种基于视频的交通参数测量方法，其特征在于:
⑴在测量道路路口的前上方，安装摄像机；
⑵在道路上选取参照实物a、b、C、d，并量取各线段的实际距离；
⑶将各线段实际数据输入到视频分析模块，确定系统图像坐标系与世界坐标系的映射关系以便于系统对车辆速度的计算；
⑷建立映射关系后，系统可对道路上任意区域的交通参数进行检测；
(5)当检测区域为ABCD时，当车辆进入线段AB时，视频分析模块开始对车辆轨迹进行跟踪并开始计时；
(6)当车辆驶出线段DC时，视频分析模块停止计时，并自动计算车辆通过AD线段所需时间，以上数据传输至交通参数测量模块；
(7)当车辆驶出线段DC时，视频分析模块对通过车辆进行计数，以上数据传输至交通监测分析仪中的交通参数测量模块；
⑶交通参数测量模块根据系统`要`求，统计单位时间内通过参照物区域的车辆数量，计算出车流量；根据通过检测区域车辆的时间，计算出车辆通过检测区域的平均速度。
[0009]具体阐明交通参数的检测方法:当AB线段的某一车道上有车辆通过时，自动跟踪程序启动，并开始计时，这时刻为tl ;在正常情况下，DC线段先有车辆通过，当首先进入AB线段的第I辆车离开DC线段时，车辆累计记数为1，自动跟踪终止，并结束计时，这时刻为t2,同样，当进入AB线段的第2辆车离开DC线段时，车辆累计计数为2，……，直到t2时亥IJ，进入AB线段的最后一辆车离开DC线段时，车辆累计计数为N，这时在Λ t时间内(Λ t=t2 - tl)，该车道上的车流量N就准确地检测出来了 ；当车流同时在检测区域内的多条车道上行驶时，系统可单独对每辆车进行跟踪，这时系统可以按车道数量划分检测区域，进行分道检测，综合统计，检测出该条道路的单向车流量、双向车流量，快速准确的实施对于道路路面的整体检测。
[0010]当测量单车的平均速度时，我们已设定检测区AB⑶中，AB到⑶的直距离为L，系统跟踪、检测出它通过检测区的时间为At，按公式，可计算出单车平均速度V:
V= L / Δ t (M/S)
同样，当测量单向车道上，车辆的平均速度时，只要把在这段At时间内，通过该区的各车辆的的单车平均速度进行累计平均即可。同理，一条道路的双向车流量、一条道路的车辆平均速度、当道口是三岔口、十字道口、或多条道口交叉时，全道口的车流量和车辆平均速度都可准确地检测出来。
[0011]同理，应用上述检测方法和检测结果，其它的交通参数，如车辆瞬时速度(At缩短即可)、队列长度、车头时距、车道占有率、时间占有率等准确而方便地检测和统计出来，不再赘述。只是本发明系统可以按照不同城市和各个区域的交通特征，参照国家《交通信息采集标准》(GB/T 24726-2009),对上述检测参数进行有特色定义、定规和选取，以便简单而高效地进行道口的智能交通监管。
[0012](9)上述所检测的交通参数、图像和数据等交通信息，通过交通检测分析仪的网络输出端口，传输至交通指挥中心的数据库中。
[0013]按所述方法，所述的交通参数有:车流量、车辆瞬时速度、车辆平均速度、队列长度、车头时距、车道占有率、时间占有率。
[0014]按所述方法，所述的摄像机可以采用枪式高清摄像机。
[0015]与现有技术相比，本发明专利的有益效果是:
I测量范围大
本发明方法使用时，在摄像机视角内均是测量区域，其受检视频区域宽可达5 — 18M,长度可达20 - 60M
2测量参考点设置合理而科学
本发明方法，可根据道路现有参照物，设置测量参考点并进行标定，设备安装时，仅提供实际距离参数即可进行数据提取和分析计算；不像有的现有技术中，需借助外物标定后，才能设置参考点进行测量计算。
[0016]3、车辆轨迹判断准确快捷
本发明方法，按所采集的视频判断车辆轨迹时，是根据内设触发条件进 行判断；而有的现有技术中，是根据外部车辆特征的跟踪进行判断。
4、车辆速度测量准确
本发明方法采用一整套合理有效的摄像机坐标定位、车辆跟踪、车辆计数等测量方法，在测量车辆平均速度时，是按照设置参考点时所设定的标准距离进行计算的，能快速获得一系列高精度的交通信息参数，为公平合理的交通监管实时提供了大容量的交通信息和可靠的违章证据。而有的现有技术中，是根据车辆最长特征链的提取进行计算的，特征链拍摄、计算误差极大，影响了车辆的简捷和准确性。
[0017]总之，本发明基于视频的交通参数测量方法，安装方便，测量简捷可靠，所测量得到的交通参数准确、即时，在视频交通参数的检测中，有明显的技术进步。
[0018]
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明系统测量方法示意图【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例，对本发明方法进行进一步详细的说明:如图1所示，摄像机安装在道路前上方4 - 8米左右的横杆(或者道路旁立杆)上，并按上述方法进行调整、标定后，其交通参数的测量，实现步骤为:
(I)如图1，在道路上选取参照实物a、b、c、d，并量取各线段的实际距离；
⑵将各线段实际数据输入到视频分析模块，确定系统图像坐标系与世界坐标系的映射关系以便于系统对车辆速度的计算；⑶建立映射关系后，系统可对道路上任意区域的交通参数进行检测，本例中检测区域为 ABCD ；
⑷当车辆进入线段AB时，视频分析模块开始对车辆轨迹进行跟踪并开始计时；
(5)当车辆驶出线段DC时，视频分析模块停止计时，并自动计算车辆通过AD线段所需时间，以上数据传输至交通参数测量模块；
(6)当车辆驶出线段DC时，视频分析模块对通过车辆进行计数，以上数据传输至交通参数测量模块；
⑴交通参数测量模块根据系统要求，统计单位时间内通过参照物区域的车辆数量，计算出车流量；根据通过检测区域车辆的时间，计算出车辆通过检测区域的平均速度。
[0021]具体阐明交通参数的检测方法:当AB线段的某一车道上有车辆通过时，自动跟踪程序启动，并开始计时，这时刻为tl ;在正常情况下，DC线段先有车辆通过，当首先进入AB线段的第I辆车离开DC线段时，车辆累计记数为1，自动跟踪终止，并结束计时，这时刻为t2,同样，当进入AB线段的第2辆车离开DC线段时，车辆累计计数为2，……，直到t2时亥IJ，进入AB线段的最后一辆车离开DC线段时，车辆累计计数为N，这时在Λ t时间内(Λ t=t2 - 11 )，该车道上的车流量N就准确地检测出来了 ；当车流同时在检测区域内的多条车道上行驶时，系统可单独对每辆车进行跟踪，这时系统可以按车道数量划分检测区域，进行分道检测，综合统计，检测出该条道路的单向车流量、双向车流量，快速准确的实施对于道路路面的整体检测。
[0022]当测量单车的平均速度时，我们已设定检测区AB⑶中，AB到⑶的直距离为L，系统跟踪、检测出它通过检测区的时间为At，按公式，可计算出单车平均速度V:
V= L / Δ t (M/S)` 同样，当测量单向车道上，车辆的平均速度时，只要把在这段At时间内，通过该区的各车辆的的单车平均速度进行累计平均即可。同理，一条道路的双向车流量、一条道路的车辆平均速度、当道口是三岔口、十字道口、或多条道口交叉时，全道口的车流量和车辆平均速度都可准确地检测出来。
[0023]同理，应用上述检测方法和检测结果，其它的交通参数，如车辆瞬时速度(At缩短即可)、队列长度、车头时距、车道占有率、时间占有率等准确而方便地检测和统计出来，不再赘述。只是本发明系统可以按照不同城市和各个区域的交通特征，参照国家《交通信息采集标准》(GB/T 24726-2009),对上述检测参数进行有特色定义、定规和选取，以便简单而高效地进行道口的智能交通监管。
【权利要求】
1.一种基于视频的交通参数测量方法，其特征在于: ⑴在测量道路路口的前上方，安装摄像机； ⑵在道路上选取参照实物a、b、C、d，并量取各线段的实际距离； ⑶将各线段实际数据输入到视频分析模块，确定系统图像坐标系与世界坐标系的映射关系以便于系统对车辆速度的计算； ⑷建立映射关系后，系统可对道路上任意区域的交通参数进行检测； (5)当检测区域为ABCD时，当车辆进入线段AB时，视频分析模块开始对车辆轨迹进行跟踪并开始计时； (6)当车辆驶出线段DC时，视频分析模块停止计时，并自动计算车辆通过AD线段所需时间，以上数据传输至交通参数测量模块； (7)当车辆驶出线段DC时，视频分析模块对通过车辆进行计数，以上数据传输至交通监测分析仪中的交通参数测量模块； ⑶交通参数测量模块根据系统要求，统计单位时间内通过参照物区域的车辆数量，计算出车流量；根据通过检测区域车辆的时间，计算出车辆通过检测区域的平均速度； 具体阐明交通参数的检测方法:当AB线段的某一车道上有车辆通过时，自动跟踪程序启动，并开始计时，这时刻为tl ;在正常情况下，DC线段先有车辆通过，当首先进入AB线段的第I辆车离开DC线段时，车辆累计记数为1，自动跟踪终止，并结束计时，这时刻为t2，同样，当进入AB线段的第2辆车离开DC线段时，车辆累计计数为2，……，直到t2时刻，进入AB线段的最后一辆车离开DC`线段时，车辆累计计数为N，这时在Λ t时间内，Λ t =t2 - tl，该车道上的车流量N就准确地检测出来了 ；当车流同时在检测区域内的多条车道上行驶时，系统可单独对每辆车进行跟踪，这时系统可以按车道数量划分检测区域，进行分道检测，综合统计，检测出该条道路的单向车流量、双向车流量，快速准确的实施对于道路路面的整体检测； 当测量单车的平均速度时，我们已设定检测区ABCD中，AB到CD的直距离为L，系统跟踪、检测出它通过检测区的时间为At，按公式，可计算出单车平均速度V:
V= L / Δ t (M/S) 同样，当测量单向车道上，车辆的平均速度时，只要把在这段At时间内，通过该区的各车辆的的单车平均速度进行累计平均即可；同理，一条道路的双向车流量、一条道路的车辆平均速度、当道口是三岔口、十字道口、或多条道口交叉时，全道口的车流量和车辆平均速度都可准确地检测出来； 同理，应用上述检测方法和检测结果，其它的交通参数，如车辆瞬时速度、队列长度、车头时距、车道占有率、时间占有率等准确而方便地检测和统计出来； ⑶上述所检测的交通参数、图像和数据等交通信息，通过交通检测分析仪的网络输出端口，传输至交通指挥中心的数据库中。
2.根据权利要求1所述的基于视频的交通参数测量方法，其特征是，所述的交通参数有:车流量、车辆瞬时速度、车辆平均速度、队列长度、车头时距、车道占有率、时间占有率。
3.根据权利要求1或2所述的基于视频的交通参数测量方法，其特征是，所述的摄像机可以采用枪式高清摄像机。
【文档编号】G08G1/065GK103456172SQ201310410015
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】黄松涛 申请人:无锡加视诚智能科技有限公司