专利名称：纯视频公路车辆测速方法
技术领域：
本发明涉及一种非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法，属机器视觉领域。
背景技术：
双目视觉线索是人类感知距离，获得景物的深度信息的主要方法之一。模拟人和某些动物的视觉生理机能建构计算机视觉系统，从两个或多个摄像机系统所拍摄到的序列图像中分析出其中的差异来求得三维空间信息，这就是体视分析方法。这样的立体视觉系统不需要特殊装置，构造简便，较适于凸多面体的三维表面分析。在双目立体视觉系统中，两摄像机的光轴可相交，也可以相互平行，成像的几何原理相似。
采用两光轴互相平行的摄像机，交替采集车辆系列图像，分析车辆OCR光学字符特征作为匹配条件，获取车辆位移数值和时间间隔，即可计算出车辆运动速度。同时还可以通过双目视差获得车辆距离参数。
随着我国汽车工业的持续高速发展以及车辆拥有量的不断增加，车辆在道路上按规定的速度行驶，保障道路畅通，处罚超速违规者，并向交通规划部门提供交通流量数据等，都对车辆的识别及速度监测提出更高的要求；而《中华人民共和国公共安全行业标准》的《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》(送审稿)则明确要求在公路车辆智能监测记录系统中具有车辆图像记录、号牌识别等功能。车辆图像包含车辆特征图像(feature image)和全貌图像(panorama image)。
本发明提出基于一种非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法对指定车道上行驶的机动车辆进行自动监测，综合分析车辆信息。当检测出路面机动车辆的行驶速度超出设定范围(最高限速或最低限速)时，通过视频触发控制系统给摄像机以触发信号，摄像机便对违章车辆抓拍车辆图像，通过通信系统将违章图像(压缩图像文件)和违章数据及时的传输至安装在收费站或卡口附近的管理控制中心。当有车辆到达收费站出口时或前方卡口时，安装在出口处的车牌照识别系统自动识别车牌号，通过与违章牌照信息库、布控车辆信息库进行比对，如发现违章超速，布控车辆立刻报警显示，干警便可拦截处罚，也可以将所有的常用信息数据包括地点、日期、时间、车辆的速度等等都被存入高容量的存储卡(PC-card)里作为取证使用，当然也可在终端管理控制系统对车辆信息进行管理操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法主要应用于高速公路车辆速度、流量检测系统、治安卡口、城市交通规划等领域。按该方法设计的测速仪由硬件部分和软件部分组成。该方法及测速仪的应用大大提高了高速公路的交通管理效率，减轻了高速公路巡警的工作强度，降低了危险系数，提高了巡警执法的科学性和准确性。
本发明的一种非接触无损双目视觉技术的纯视频测速方法及测速仪的技术方案为在指定的需对车速进行限速的高等级公路的路边或上方的龙门架上安装车辆测速仪。车辆测速仪由硬件部分和软件部分组成。硬件部分包括视频器、处理器、图像采集卡以及补光照明器。软件部分包括图像采集、计算、识别、匹配、比对、存储、压缩、通信、告警等模块。核心软件《车牌照自动识别系统》采用昆明利普机器视觉公司的《车牌照自动识别系统V1.0，计算机软件著作权登记证书 登记号2002SR3044著作权人昆明利普机器视觉公司》。
本发明的一种非接触无损双目视觉技术的纯视频测速方法，其实现步骤如下1.车辆通过道路，视频探测触发；2.视频器根据环境光照度设定电子快门和曝光强度，在夜间自动开启可控补光照明灯；3.视频器接收到视频探测触发信号，捕获多幅车辆图像；4.测速仪通过识别模块自动识别和分析系列图像；5.采用图像分割技术将车辆与背景分开；6.提取车辆图像上的几何特征包括光学字符特征；7.采用图像计量技术精确测量车辆移动距离和行驶时间；8.计算车辆行驶速度；9.记录车辆信息包括速度、地点、图像、时间、行驶方向、牌照号码等；
10.如果道路上行驶车辆的速度超过规定速度范围(最高速度或最低速度)、或逆向行驶，则测速仪立即现场报警和远程报警，警察可就地拦截处罚；或11.测速仪将违章车辆相关数据通过有(或无)线通信接口传输到收费站或卡口，警察拦截处罚；或12.测速仪将违章车辆相关数据通过有(或无)线通信接口传输到道路管理中心，警察事后进行处罚。
与现有技术相比，本发明具有以下优点；非接触、无损害路面；可为事故管理提供可视图像；可提供大量交通管理信息；单台双目视频器和处理器可检测多车道；系统使用寿命长，维护工作量极低；系统变化调整容易；测速精度高达±1千米/小时；比常用的激光测速仪和雷达测速仪具有更优异的性价比。本发明的车辆图像采集方式，是用视频的方式触发，不必开挖公路路面来预埋车辆检测线圈，既保护了高等级公路的路面，又确保设备今后的维修服务方便。同时在安装及维修服务时，不会阻塞交通。
图1为本发明非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法的工作流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明非接触无损双目视觉技术的纯视频测速方法及测速仪作进一步的说明。
1.车辆通过道路，视频探测触发；2.视频器根据环境光照度设定电子快门和曝光强度，在夜间自动开启可控补光照明器；3.视频器接收到视频探测触发信号，捕获多幅车辆图像；4.测速仪通过识别模块自动识别和分析系列图像；5.采用图像分割技术将车辆与背景分开；6.提取车辆图像上的几何特征包括光学字符特征；7.采用图像计量技术精确测量车辆移动距离和行驶时间；
8.计算车辆行驶速度；9.记录车辆信息包括速度、地点、图像、时间、行驶方向、牌照号码等；10.如果道路上行驶车辆的速度超过规定速度范围(最高速度或最低速度)、或逆向行驶，则测速仪立即现场报警和远程报警，警察可就地拦截处罚；或11.测速仪将违章车辆相关数据通过有(或无)线通信接口传输到收费站或卡口，警察拦截处罚；或12.测速仪将违章车辆相关数据通过有(或无)线通信接口传输到道路管理中心，警察事后进行处罚。
本发明所述的非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法及测速仪也可应用于城市治安110卡口的监控系统中，以实现联网布控，发现、堵截、抓获超速违章、逃逸、盗抢车辆。
在城市的各主要治安110卡口安装纯视频公路车辆测速仪，该测速仪全天候全自动实时根据采集到的车牌号码和车辆图像与数据库中的黑名单上的车牌号码和车辆图像进行比对匹配；如发现匹配结果一致，则装置调用报警模块发出声光报警提示信号，值班警察接到报警可现场堵截、抓获超速违章、逃逸、盗抢车辆。该装置还可实现对车流量、平均车速、道路占有率、车型分类、车流密度、车间距的测量，为交通管理和规划部门提供实时的准确数据。
上述的非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法及测速仪由硬件部分和软件部分组成。硬件部分包括视频器、处理器、图像采集卡以及补光照明器。该测速仪采用的是开放式硬件构架，在市场上都能购买到成熟的产品。软件部分包括图像采集、识别、匹配、比对、存储、压缩、通信、告警等模块。图像采集卡、通信模块和告警模块同样在市场上都能购买到成熟的产品。核心软件《车牌照自动识别系统》采用昆明利普机器视觉公司的《车牌照自动识别系统V1.0，计算机软件著作权登记证书登记号2002SR3044著作权人昆明利普机器视觉公司》。尤其要说明的是本发明的车辆图像采集方式，是采用纯视频触发。关键的一点是该测速仪已满足现场工程的技术指标要求，如在全天候条件下，测速精度高达±1千米/小时；匹配比对识别率大于90％，拒识率小于5‰，识别时间小于300毫秒，比常用的激光测速仪和雷达测速仪具有更优异的性价比。
本发明所述的非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法及测速仪在应用中，其图像识别和测速仪输出的数据有(1)车辆图像数据8位BMP，768*576/4＝110592≈108K；JPEG，10～40多K左右。
(2)车辆图像特征数据为包括车辆图像主要特征的数据，JPEG，共8K。
对于公路收费系统，车辆行驶速度、车牌号码数据和车辆图像数据通过计算机网络传送到道路信息管理中心；道路信息管理中心可同全国或全省的公路信息网相连。
对于城市治安110卡口的监控系统，车辆行驶速度、车牌号码数据和车辆图像数据通过计算机网络传送到公安部门车辆信息管理中心、各卡口的车辆图像自动识别装置中；车辆信息管理中心可同全国或全省的公安信息网相连。
需要说明的是，本发明的特定例已经对本发明所述的基于非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法及测速仪进行了详细的描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.本发明的一种非接触无损双目视觉技术的纯视频公路车辆测速方法，采用两光轴互相平行的摄像机，交替采集车辆系列图像，分析车辆OCR光学字符特征作为匹配条件，获取车辆位移数值和时间间隔，即可计算出车辆运动速度。按该方法设计的测速仪由硬件部分和软件部分组成。硬件部分包括视频器、处理器、图像采集卡以及补光照明器。软件部分包括图像采集、计算、识别、匹配、比对、存储、压缩、通信、告警等模块，其方法的实现步骤如下(1)车辆通过道路，视频探测触发；(2)视频器根据环境光照度设定电子快门和曝光强度，在夜间自动开启可控补光照明灯；(3)视频器接收到视频探测触发信号，捕获多幅车辆图像；(4)测速仪通过识别模块自动识别和分析系列图像；(5)采用图像分割技术将车辆与背景分开；(6)提取车辆图像上的几何特征包括光学字符特征；(7)采用图像计量技术精确测量车辆移动距离和行驶时间；(8)计算车辆行驶速度；(9)记录车辆信息包括速度、地点、图像、时间、行驶方向、牌照号码等；(10)如果道路上行驶车辆的速度超过规定速度范围，即最高速度和最低速度、以及逆向行驶，则测速仪立即现场报警和远程报警，警察可就地拦截处罚。
2.根据权利要求1所述的纯视频公路车辆测速方法，其特征为测速仪将违章车辆相关数据通过有(或无)线通信接口传输到收费站或卡口，警察拦截处罚。
3.根据权利要求1所述的纯视频公路车辆测速方法，其特征为测速仪将违章车辆相关数据通过有(或无)线通信接口传输到道路管理中心，警察事后进行处罚。
4.根据权利要求1所述的纯视频公路车辆测速方法，其特征为所述的视频器是双目摄像机。
5.根据权利要求1所述的纯视频公路车辆测速方法，其特征为所述的车辆图像是车辆的特征图像。
6.根据权利要求1所述的纯视频公路车辆测速方法，其特征为所述的车辆图像是车辆的全貌图像。
全文摘要
纯视频公路车辆测速方法采用两光轴互相平行的摄像机，交替采集车辆系列图像，分析车辆OCR光学字符特征作为匹配条件，获取车辆位移数值和时间间隔，即可计算出车辆运动速度。应用于高速公路车辆测速、流量检测系统、治安卡口、城市交通规划等领域。该方法的应用大大提高了高速公路的交通管理效率，减轻了高速公路巡警的工作强度，降低了危险系数，提高了巡警执法的科学性和准确性。本发明的车辆图像采集方式，是用视频的方式触发，不必开挖公路路面来预埋车辆检测线圈，既保护了高等级公路的路面，又确保设备今后的维修服务方便。同时在安装及维修服务时，不会阻塞交通。
文档编号G01P3/36GK1737578SQ200410059169
公开日2006年2月22日 申请日期2004年8月19日 优先权日2004年8月19日
发明者李一民, 潘晓露, 柯晓兵 申请人:昆明利普机器视觉工程有限公司