专利名称：交通事故图像记录装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种图像记录装置、数字图像处理与压缩的方法、无线数传与海量数据记录的方法。
背景技术：
在交通事故越来越频繁的今天，急需一种能用图像可靠地记录下事故发生前后，车辆行驶状况的仪器，帮助交通部门、保险公司、司法机关及时准确地处理事故。
目前有一种汽车事故图像记录器，它采用的方法是用通用数码摄像头内置于汽车驾驶室中，摄取行驶时的前向图像，但不立即记录；用触发传感器组(包括气囊传感器、启动传感器、撞击传感器等)感应汽车的运行状态，当发生事故时，立即记录当时摄取的图像。这种方案有许多缺陷首先，只能根据事故时记录下来的汽车向前行驶方向的图像来作出判断，真实可靠性很难有保证；其次，由于采用的传感器种类与数量较多，记录器的工作稳定性降低，且与汽车系统组合时难度较大；再次，这种方案只能适用于轿车类，没有通用性；最后，它增加了汽车的成本，所以很难得到普及，也就达不到使用的目的。
发明内容
；本发明的目的是相对上述方案，提供一种交通事故记录装置和方法，此装置可灵活地置于交通事故频繁发生的路段旁(如置于路灯旁)，成像视场大，记录的结果真实可靠，可以为有关部门提供可靠的依据；装置运行的稳定性大大提高，安装与维护方便；易于普及，并且改进后同样适用于其他领域图像记录的实现。
近年来，以IP网络实现数字监控成为一种趋势。在网络层采用传输控制协议TCP/IP协议可以屏蔽不同网络的下层细节，在上层达到统一，可以将数据、语音、图像、视频等均封装到IP包中，实现对网络的无缝连接。把模拟的视频监控信号转化为数字信号引入IP网，即可随时随地的实现必要的监控功能，IP网络监控系统基于最为广泛使用的传输控制协议TCP/IP协议，将监控的功能与网络技术完美地结合，拥有强大的技术优势，而这里面的核心部分就是一个可以直接连入以太网的视频采集设备，提供实时的图像采集、压缩和传输的功能。
本发明采用先进的图像处理算法、图像压缩算法、无线局域网技术相结合的方法，设计一种可供普及的交通事故图像记录装置，为有关部门再现事故发生前后一段时间的真实图像。具体技术方案交通事故图像记录装置包括图象传感器，视频A/D转换器，数据缓冲器，数据存储器，程序存储器，其特征是该装置还包括数字图象处理与系统控制单元，无线数据发送器，其连接关系和工作程序是图像传感器捕获的模拟图像信号，经视频A/D转换成数字信号，经过数据缓冲器缓冲，然后送入数字图像处理与系统控制单元，由数据存储器、程序存储器协助，完成对数字图像的处理、压缩，并控制整个系统的运行，处理后的数据经无线数据发送器发送，由局域网上的PC服务器接收并记录下来。
交通事故图像记录装置图像处理与记录的步骤如下请见附图1<1>首先将图像传感器捕获的模拟图像信号(每秒3-10祯)，经视频A/D转换成数字信号，完成图像数字化；<2>步骤<1>数字化后的信号经过数据缓冲器缓冲，以防止数据丢失，然后送入数字图像处理与系统控制单元。
<3>数字图像处理与系统控制单元接受步骤<2>的数据，由数据存储器、程序存储器协助，完成对数字图像的处理、压缩，并控制整个系统的运行。
<4>步骤<3>处理后的数据经无线数据发送器发送，由局域网上的PC服务器接收并记录下来。PC服务器可以阶段性更新被记录的图像数据。(如果被记录的过程无事故，则数据可刷新)步骤<3>的图像处理流程为见附图2a.首先进行灰度变换，将图像信号划分为不同的灰度级，抽象出灰度直方图，便于图像分割。
b.进行图像分割，分割成具有不同灰度的实物图像与背景。其中有我们所关心的部分(如运动中的汽车)。
c.由于某一路段图像的共同点是背景基本相同，所以对分割后的图像进行背景去除，减小数据量。
d.进行特征提取，从步骤c处理后的图像中提取我们需要的特征部分(识别出运动中的汽车)，去除不必关心的部分。得到简化后的灰度级图像，使数据量大大小于原图像的数据量。
c.对步骤d处理后的数据进行压缩，进一步大程度地缩小数据量。
f.压缩后的数据由无线数据发送器无线传输到局域网，然后由局域网上的PC服务器接收，由于PC服务器可以配备海量存储器，所以足以记录连续几个小时内的交通监控图像数据(已经压缩得远小于原图像的数据量)。海量存储器需要进行定时刷新(比如1-5小时刷新一次)，当发生交通事故时，调出近几小时内的交通监控图像就可以判断事故发生时的情况。
本发明的优点由于采用了特征提取的处理思想，使用灰度变换、图像分割、背景去除、特征提取等步骤，极大限度的缩小了记录图像的数据量，并且以每秒(3-10)帧数据量进行图像采样，完全可以完整地再现事故发生前后的真实情况。
本记录装置，可灵活固定于交通事故频繁的路段旁(如路灯旁、红绿灯旁、路边建筑上等)，如果需要用于其他领域的图像处理与记录，只需修改装置的部分结构(如图像传感器部分、数传部分)；甚至可改装成为手持设备，使用更加方便灵活；装置运行的可靠性大大提高，安装与维护方便；记录的结果真实可靠。
图1是交通事故记录装置的整体结构方框2是数字图像处理的算法步骤流程3为原始图像与处理后的图像对比示意4为交通事故图像记录装置实施例1的原理框5为交通事故图像记录装置实施例2的原理框图
具体实施例方式交通事故图像记录装置实施例1，参照附图4说明图像传感器1采用夏普公司的一种象素大小为2.75平方微米的200万象素CCD图象传感器，型号为“RJ24N3AAOPT”。
视频A/D转换器2选用了12位A/D转换芯片AD9220，该芯片具有单端输入和差分输入两种方式。
数据缓冲器3采用IDT70261，它是美国IDT公司生产的高速16kX16带有中断的双端口SRAM。
数字图像处理与控制单元4由中央处理单元与可编程逻辑器件组成，中央处理单元采用S3C2440X，它是一款基于32位精简指令系统的嵌入式微处理器，工作频率最高达到533MHz。可编程器件采用Xilinx公司的XC95144，用于系统各个部分的逻辑与时序控制。
程序存储器6采用三星的Nand flash K9F1208，64MB，数据存储器5是HY57V561620，32MB。用Wince嵌入式操作系统作为装置的软件平台。
无线数据发送器7采用PCMCIA接口的无线网卡，为了连接PCMCIA接口的无线网卡，采用一款专用的PCMCIA芯片PD6710作为转接。无线网卡是INTEL 2100 802.11b标准的，这个标准应用最广泛。
交通事故图像记录装置实施例2，请见附图5图像传感器1采用美国NI公司的单色CMOS图象采集芯片LM9618，它内部集成了固定模式消噪电路与12位A/D转换电路2，由于它内部集成了A/D转换器，所以输出的是数字信号，使系统可以省去视频A/D采样模块。
数据缓冲器3采用CY7C4265同步FIFO，达到与系统的中央处理单元的无缝连接。
数字图像处理与控制单元4由中央处理单元与可编程逻辑器件组成，中央处理单元采用TMS320C6416高性能数字信号处理器，它是一款专门面向图像处理领域的微处理器。可编程器件采用Xilinx公司的Virtex-E系列的XCV300E，具有30万可用门，用于系统各个部分的逻辑与时序控制。
程序存储器6采用flash 28F128J3A，32MB，数据存储器5仍然采用HY57V561620，32MB。用uCOS-II实时嵌入式操作系统作为装置的软件平台。
无线数据发送器7采用CF接口的无线网卡，用一款专用芯片PD6710作为CF接口的扩展芯片。市面上基于802.11b标准的CF无线网卡都可以满足要求。
本发明可以应用于需要视频实时监控的各种场合，如机动车辆事故记录、井下作业监控、工业自动化监控、商店超市防盗等领域。
权利要求
1.交通事故图像记录装置，包括图象传感器(1)，视频A/D转换器(2)，数据缓冲器(3)，数据存储器(5)，程序存储器(6)，其特征是该装置还包括数字图象处理与系统控制单元(4)，无线数据发送器(7)，图像传感器(1)捕获的模拟图像信号，经视频A/D(2)转换成数字信号，经过数据缓冲器(3)缓冲，然后送入数字图像处理与系统控制单元(4)，由数据存储器(5)、程序存储器(6)协助，完成对数字图像的处理、压缩，并控制整个系统的运行，处理后的数据经无线数据发送器(7)发送，由局域网上的PC服务器接收并记录下来。
2.交通事故图像记录装置图像处理与记录的方法，其特征在于<1>首先将图像传感器(1)捕获的模拟图像信号，经视频A/D(2)转换成数字信号，完成图像数字化；<2>步骤<1>数字化后的信号经过数据缓冲器(3)缓冲，以防止数据丢失，然后送入数字图像处理与系统控制单元(4)；<3>数字图像处理与系统控制单元接受步骤<2>的数据，由数据存储器(5)、程序存储器(6)协助，完成对数字图像的处理、压缩，并控制整个系统的运行；<4>步骤<3>处理后的数据经无线数据发送器(7)发送，由局域网上的PC服务器接收并记录下来，PC服务器可以阶段性更新被记录的图像数据；
3.按照权利要求2所述的交通事故图像记录装置图像处理与记录的方法，其特征在于步骤<3>的图像处理流程为a.首先进行灰度变换(8)，将图像信号划分为不同的灰度级，抽象出灰度直方图，便于图像分割；b.进行图像分割(9)，分割成具有不同灰度的实物图像与背景，其中有我们所关心的部分(运动中的汽车)；c.由于某一路段图像的共同点是背景基本相同，所以对分割后的图像进行背景去除(10)，减小数据量；d.进行特征提取(11)，从步骤c处理后的图像中提取我们需要的特征部分(识别出运动中的车辆)，去除不必关心的部分。得到简化后的灰度级图像，使数据量大大小于原图像的数据量；e.对步骤d处理后的数据进行压缩(12)，进一步大程度地缩小数据量；f.压缩后的数据由无线数据发送器无线传输到局域网，然后由局域网上的PC服务器接收，由于PC服务器可以配备海量存储器，所以足以记录连续几个小时内的交通监控图像数据，海量存储器需要进行定时刷新，当发生交通事故时，调出近几小时内的交通监控图像就可以判断事故发生时的情况。
4.按照权利要求2或3所述的交通事故图像记录装置图像处理与记录的方法，其特征在于图像传感器(1)以每秒3-10祯的数据量捕获模拟图像信号，海量存储器每隔1-5小时定时刷新一次。
全文摘要
本发明涉及独特的图像记录方法，图像记录装置是利用数字图像处理的方法，将数字图像通过灰度变换、图像分割、背景去除、特征提取、数据压缩等处理，并进行无线传输，由PC服务器接收记录。本发明采用数字图像处理方法，可以完整地记录被监控目标的动态图像信号、无线传输并且及时存储更新。具体实施例由图像传感器、视频A/D转换器、数据缓冲器、数字图像处理与控制单元、程序存储器、数据存储器、无线模块组成。本发明经修改扩充后可以应用于需要图像记录的各种场合，井下作业监控、工业自动化监控等领域。
文档编号G06T1/00GK1897066SQ20051011907
公开日2007年1月17日 申请日期2005年12月16日 优先权日2005年12月16日
发明者李豫东, 郭伟强 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所