专利名称：一种收费站车辆拥堵的检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及高速公路的收费站检测技术，尤其涉及高速公路收费站车辆拥堵排队检测技术，具体的讲是一种收费站车辆拥堵的检测方法及系统，为车辆的快速通行提供有力支撑。
背景技术：
目前有些高速公路收费站排队拥堵非常严重，引发了用户对高速公路极大的不满。为了解决高速拥堵问题，现有的一些收费站规定，如果排队超过指定长度，或者排队车辆数超过指定车辆数，则需要免费放行，以提高收费站的通行效率。由于收费广场及收费轧道场景差异过大，目前还没有一种检测方法及系统能够对收费轧道及收费广场车辆排队同时进行检测。而且，目前能够对车辆排队进行检测的主要是视频排队检测，其存在的问题主要是单一视频检测很难将收费站轧道的车辆及收费广场的车辆同时计数；由于存在收费亭遮挡，会导致轧道车辆计数存在误差；由于车辆遮挡问题，会导致视频检测车辆排队数据准确性不够。
发明内容
本发明的目的是提出一种收费站车辆拥堵的检测方法及系统，以解决现有技术中存在的对收费站车辆拥堵情况检测较慢且准确度不高的问题。为了达到上述目的，本发明实施例公开了一种收费站车辆拥堵的检测方法，包括 获取收费站进入端的高清图像数据，根据车辆定位及车牌定位，生成驶入车辆的数量数据及车长数据；通过收费车道地感线圈获取驶出车辆的数量数据及车长数据；根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度；根据所述驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度；将所述收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率；根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果。为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种收费站车辆拥堵的检测系统，包括摄像机，用于获取收费站进入端的高清图像数据；收费站地感线圈，包括收费亭地感线圈及栏杆机地感线圈，用于获取驶出车辆触发所述每一地感线圈的次数及时间；主控装置， 用于根据所述高清图像数据及地感线圈获取的数据，生成检测结果，其中，所述主控装置包括驶入信息生成单元，用于根据车辆定位、车牌定位及所述高清图像数据，生成驶入车辆的数量数据及车长数据；驶出信息生成单元，用于根据所述收费站地感线圈获取的驶出车辆触发所述每一地感线圈的次数及时间，生成所述驶出车辆的数量数据及车长数据；开放车道总长度生成单元，用于根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度；广场车辆总长度生成单元，用于根据所述驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度；拥堵比率生成单元，用于将所述收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率；检测结果生成单元，用于根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果。本发明实施例的收费站车辆拥堵的检测方法及系统，能够同时对收费站轧道和收费广场上的车辆同时计数，并提出拥堵比率的思想，快速且直观的反应车辆拥堵情况，故可以快速、准确的检测收费站拥堵程度，从而动态的开启收费出口的个数及采用复式收费的时机，并对可能的拥堵提前报警，让收费管理人员提前做好预案准备，从而提高车辆通行效率及服务质量，为车辆的快速通行提供有力支撑。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例的收费站车辆拥堵的检测方法的方法流程图；图2为本发明的一种计算驶入车辆的车长数据的实施例的示意图；图3为本发明实施例的一种收费站车辆拥堵的检测系统的结构示意图；图4为图3所示实施例的主控装置3的结构示意图；图5为图4所示实施例的驶入信息生成单元301的结构示意图；图6为图4所示实施例的驶出信息生成单元302的结构示意图；图7为图3中的主控装置3的另一个实施例的结构示意图；图8为本发明一个具体实施例的单位时间内驶入车辆个数随时间变化的曲线图；图9为本发明一个具体实施例的广场内车辆剩余个数随时间变化的曲线图；图10为本发明一个具体实施例的广场内拥堵比率随时间变化的曲线图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明实施例的收费站车辆拥堵的检测方法的方法流程图，如图所示，本实施例的检测方法包括步骤S101，获取收费站进入端的高清图像数据，根据车辆定位及车牌定位，生成驶入车辆的数量数据及车长数据；步骤S102，通过收费车道地感线圈获取驶出车辆的数量数据及车长数据；步骤S103，根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度， 生成收费站开放车道的总长度；步骤S104，根据所述驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度；步骤S105，将所述收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率；步骤S106，根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果。
在步骤SlOl中，所述高清图像数据通过设置在收费站进入端的摄像机获取。本实施例中，摄像机为高清摄像机，安装在距收费亭100 300米处的收费站广场入口处的L杆上，摄像机高度在6-8米左右，装有补光灯以用于在晚上进行补光。在本实施例中，步骤SlOl中的所述根据车辆定位及车牌定位，生成驶入车辆的数量数据及车长数据，包括首先，根据车辆定位及车牌定位，定位有效车，生成驶入车辆的数量数据，并建立所述驶入车辆的车辆跟踪链；其次，在所述的车辆跟踪链中，根据获取的驶入车辆的高清图像数据中的帧间时间间隔，计算所述驶入车辆的车辆平均速度；最后，在所述高清图像中的收费站广场入口处设置一个虚拟线圈，记录所述驶入车辆的车头和车尾触发所述虚拟线圈的时间间隔，将所述车辆平均速度与所述时间间隔相乘，生成驶入车辆的车长数据及数量数据。本实施例中，收费站入口处场景比较单一稳定，可以通过周期更新和全图更新的方法得到稳定的背景，当前帧与背景对应点像素作差以得到背景差图，用OTSU进行二值化，在背景差二值图上寻找面积大于设定区域的连通域，根据白点连通性进行定位寻找车辆；在定位出来的候选区域上根据颜色和纹理信息进行车牌定位、车牌字符切割、字符识别，检测定位出来的车辆区域是否能够准确提取出车牌信息，当有车牌识别结果时建立一个新的跟踪链，跟踪链保存有车辆在每一帧的车辆位置、车牌位置、车牌识别结果、车型及车身颜色等信息，可以根据用户需求进行添加。为了提高处理效率和抑制干扰，车辆在收费站入口处速度有一个大概范围，在第一次定位出有效车之后，以车牌为参照物，按照预定速度范围预测下一帧车辆应该到达位置，在第二帧图像处理时，以该位置为基准上下各扩大一定区域进行车辆定位和车牌定位，这样能够减少全图定位所消耗的时间，并抑制干扰，同时根据这两帧时间间隔及车牌移动距离算出车辆实际运行速度，用该速度替代上一帧中预测速度，继续下面的车辆位置预测、车辆定位、车牌定位及字符识别。例如，车辆跟踪链长度为5帧图像，如果5帧中有2帧有车牌识别结果，便认为是一辆车，驶入广场内的车辆数增 1，消除跟踪链。否则为干扰，消除该跟踪链。在一种实施例中，可以采取以下方法计算驶入车辆的车长在一辆车完整的跟踪链上，每一帧记录了该处车牌位置，利用图像数据中的帧间时间间隔，求取车牌五帧内的平均速度V。在图像上的收费站广场入口处设置1个虚拟线圈，记录驶入车辆的车头和车尾触发该虚拟线圈的时间间隔t，便可计算出车长nlnLen = Vt0在另一种实施例中，计算驶入车辆的车长还可以采取如下方法在图像中设置两条虚拟线，如图2所示，并在实际中换算出这两条虚拟线之间的实际距离S。假设两条线距离足够短，并且车辆在这两条线之间是勻速行驶，通过帧差和背景差检测出车辆刚闯入时车头经过起始线的时间tl，检测车尾驶过起始线的时间t2，车头驶过终止线的时间t3，则车辆速度为s/α3-、)，车长IiInLeni = s U2I1)/(、-、)。在步骤S102中，通过收费车道线圈获取驶出车辆的数量数据及车长数据的方法包括所述收费车道线圈包括收费亭地感线圈以及栏杆机地感线圈，两个线圈已知的间距为L，根据所述驶出车辆触发所述地感线圈的次数，生成所述驶出车辆的数量数据。驶出车辆触发收费亭地感线圈与栏杆机地感线圈的次数是相同的，地感线圈可以检测出地面上是否有物体，当地感线圈被触发时便认为有车辆驶出，驶出车辆数加1。所述收费亭地感线圈以及栏杆机地感线圈被同一驶出车辆触发的时间分别为t1;t2，则所述驶出车辆驶出收费站的速度为ν' =ινα2-、)，如同一线圈检测被触发时的时间为t3，所述驶出车辆驶过后的时间为t4，则驶出车辆长度为nOutLen = LX (Vt3)Z(Vt1)。在步骤SlOl及步骤S102中，计算驶入车辆的数量数据及车长数据、驶入车辆的数量数据及车长数据，还包括对驶入车辆及驶出车辆的残余误差进行消除。在本实施例中，主控装置的算法程序中包含三个队列驶入车辆、驶出车辆及广场内存在车辆。驶入车辆通过图像处理方法检测出车辆的长度，并根据车道开放个数及广场内现存车辆为每一个驶入车辆分配一定的优先级。当收费站出口地感线圈检测到有车辆驶出时，驶出车辆特征与广场内车辆进行匹配，按照优先级从高到低的顺序进行匹配，匹配成功后广场内车辆队列删除该车，对应队列的其他车优先级增1。如果有某个车牌的优先级一直变动或者较高而长时间没有驶出的话则认为是驶入端检测错误或者驶出端没有检测出车辆驶出，为车道内残存误差，残存误差达到一定时间后自动消除。在本实施例中，收费站对每辆车的收费时间没有太大差异，即使对某一辆车收费时间较长而尾部车辆排队过长的话，假设司机驶入每个车道的几率是均等的，司机看到该车道排队队列较长时便进入其他车道，即车辆具有先入先出的原则。刚闯入一辆车驶向每个车道的几率是均等的，驶入端进行车牌识别，识别出来的车牌号为每辆车的唯一标记，然后附带有视频检测出来的车长、车高、车型、颜色等信息。该车优先级为1最高，接下来驶入的车辆优先级依次往后排列2，3，....，当驶出端检测到有车辆驶出时，通过地感线圈检测出车辆的长度和大小车型特征，驶出车辆与驶入车辆按照优先级的高低进行匹配，匹配成功后广场内车辆队列将该车删除。设置特定时间，如果拥堵比较小而有某辆车在很长时间内一直没有消除的话则认为该车是残留误差要消除掉。在步骤S103中，所述根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度， 生成收费站开放车道的总长度，包括所述收费站开放车道的个数为nLaneNums，所述每一开放车道的长度分别为IiLaneLen1, nLaneLen2，. . . nLaneLenn，则所述收费站开放车道总长度为
η
nSumLaneLen 二 ^ YiLaneLeni。
/ 二ι在步骤S104中，所述根据驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度，包括驶入车辆的数量数据为nlnCarNums，驶入车辆的车长数据为nhLen，其中， 所述驶入车辆的数量数据nlnCarNums为根据高清图像数据摄取的驶入车辆的数量总和，所述驶入车辆的车长数据nlnLen为驶入车辆的车长数据的总和；驶出车辆的数量数据为nOutCarNums，驶出车辆的车长数据为nOutLen，其中，所述驶出车辆的数量数据nOutCarNums为根据收费车道地感线圈获取的驶出车辆的数量总和，所述驶出车辆的车长数据nOutLen为驶出车辆的车长数据的总和；所述收费站广场中的车辆总长度= nlnLen-nOutLen。在步骤S105中，所述将收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率，包括nCrowdedRate = (nlnLen-nOutLen)/ nSumLaneLen X 100 %，其中，nCrowdedRate为计算生成的收费站广场的拥堵比率， nSumLaneLen为收费站开放车道的总长度。
在计算所述收费站广场的拥堵比率时，还包括为每一广场内的车辆设置标志位， 当所述标志位自动累加超出设定的阈值时，则认定所述标志位对应的车辆为残留误差，此时，所述拥堵比率为nCrowdedRate = (nlnLen-nOutLen-nCarLen。)/nSumLaneLen X 100 %，其中， HCarLen0为所述标志位对应的车辆的车长数据。在广场内车辆的闯入闯出精度上有一定的误差，有可能闯出车辆要大于闯入车辆，此时要对广场内数量进行清零。为每一辆车设计一定的存在性标志位，随着时间的延续，该标志位自动累加，当达到足够大仍未检测出驶出时，则认为是残留误差给消除掉。预设的残留误差消除的阈值大小与拥堵比成正比关系，拥堵情况越严重时，车辆驶出越慢， 则在广场内停留时间越长。假设t时刻时，有某一辆长度为IiCarLenci的车在广场内停留时间超过特定阈值仍然没有消除掉，则认为该车是残留误差要消除掉，此时广场拥堵比为 nCrowdedRate = (nlnLen-nOutLen-nCarLen。)/nSumLaneLen X 100%。在步骤S106中，所述根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果，包括如果拥堵比率上升，则发出预警，指示增加开放车道数量或免费放行，以提高收费站的通行效率，降低拥堵。图3为本发明实施例的一种收费站车辆拥堵的检测系统的结构示意图，如图所示，所述检测系统包括摄像机1，用于获取收费站进入端的高清图像数据；收费站地感线圈2，包括收费亭地感线圈201及栏杆机地感线圈202，用于获取驶出车辆触发所述每一地感线圈的次数及时间；主控装置3，用于根据所述高清图像数据及地感线圈获取的数据，生成检测结果。 本实施例中，摄像机1为高清摄像机，安装在距收费亭300米处的收费站广场入口处的L杆上，摄像机高度在6-8米左右，并且装有补光灯以用于在晚上进行补光。主控装置为一套 FPGA+DSP双核架构主控处理平台，用于快速、准确检测收费站排队拥堵问题。其中，如图4所示，所述主控装置3包括驶入信息生成单元301，用于根据车辆定位、车牌定位及所述高清图像数据，生成驶入车辆的数量数据及车长数据；驶出信息生成单元302，用于根据所述收费站地感线圈获取的驶出车辆触发所述每一地感线圈的次数及时间，生成所述驶出车辆的数量数据及车长数据；开放车道总长度生成单元303，用于根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度；广场车辆总长度生成单元304，用于根据所述驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度；拥堵比率生成单元305，用于将所述收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率；检测结果生成单元306，用于根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果。在本实施例中，如图5所示，所述驶入信息生成单元301包括车辆定位模块 3011，用于进行车辆定位，生成驶入车辆的数量数据；车牌定位模块3012，用于进行车牌定位；车辆跟踪链建立模块3013，用于根据所述车辆定位及车牌定位，定位有效车，建立所述驶入车辆的车辆跟踪链；驶入车辆平均速度计算模块3014，用于在所述建立的驶入车辆的车辆跟踪链中，根据获取的驶入车辆的高清图像数据中的帧间时间间隔，计算所述驶入车辆的车辆平均速度；时间间隔生成模块3015，用于在所述高清图像中的收费站广场入口处设置一个虚拟线圈，记录所述驶入车辆的车头和车尾触发所述虚拟线圈的时间间隔；车长数据生成模块3016，用于将所述车辆平均速度与所述时间间隔相乘，生成驶入车辆的车长数据。本实施例中，车辆定位模块3011进行车辆定位时，由于收费站入口处场景比较单一稳定，可以通过周期更新和全图更新的方法得到稳定的背景，当前帧与背景对应点像素作差以得到背景差图，用OTSU进行二值化，在背景差二值图上寻找面积大于设定区域的连通域，根据白点连通性进行定位寻找车辆；车牌定位模块3012进行车牌定位时，在定位出来的候选区域上根据颜色和纹理信息进行车牌定位、车牌字符切割、字符识别，检测定位出来的车辆区域是否能够准确提取出车牌信息，当有车牌识别结果时，车辆跟踪链建立模块 3013建立一个新的跟踪链，跟踪链保存有车辆在每一帧的车辆位置、车牌位置、车牌识别结果、车型及车身颜色等信息，可以根据用户需求进行添加。为了提高处理效率和抑制干扰， 车辆在收费站入口处速度有一个大概范围，在第一次定位出有效车之后，以车牌为参照物， 按照预定速度范围预测下一帧车辆应该到达位置，在第二帧图像处理时，以该位置为基准上下各扩大一定区域进行车辆定位和车牌定位，这样能够减少全图定位所消耗的时间，并抑制干扰，同时根据这两帧时间间隔及车牌移动距离算出车辆实际运行速度，用该速度替代上一帧中预测速度，继续下面的车辆位置预测、车辆定位、车牌定位及字符识别。例如，车辆跟踪链长度为5帧图像，如果5帧中有2帧有车牌识别结果，便认为是一辆车，驶入广场内的车辆数增1，消除跟踪链。否则为干扰，消除该跟踪链。在本实施例中，如图6所示，所述驶出信息生成单元302包括驶出车辆平均速度计算模块3021，用于根据所述收费亭地感线圈以及栏杆机地感线圈的间距L，以及每一地感线圈被同一驶出车辆触发的时间t1; t2，计算所述驶出车辆驶出收费站的速度为ν' =LZ(Vt1)；驶出车辆长度计算模块3022，用于根据所述驶出车辆经过同一地感线圈， 检测到被触发时的时间t3，以及驶过后的时间t4，计算所述驶出车辆的长度为nOutLen = LX (Vt3)Z(Vt1)。本实施例中，所述的驶入信息生成单元301和驶出信息生成单元302用于计算驶入车辆的数量数据及车长数据、驶入车辆的数量数据及车长数据，还用于对驶入车辆及驶出车辆的残余误差进行消除。在本实施例中，主控装置3的算法程序中包含三个队列驶入车辆、驶出车辆及广场内存在车辆。驶入车辆通过图像处理方法检测出车辆的长度，并根据车道开放个数及广场内现存车辆为每一个驶入车辆分配一定的优先级。当收费站出口地感线圈检测到有车辆驶出时，驶出车辆特征与广场内车辆进行匹配，按照优先级从高到低的顺序进行匹配，匹配成功后广场内车辆队列删除该车，对应队列的其他车优先级增1。如果有某个车牌的优先级一直变动或者较高而长时间没有驶出的话则认为是驶入端检测错误或者驶出端没有检测出车辆驶出，为车道内残存误差，残存误差达到一定时间后自动消除。在本实施例中，收费站对每辆车的收费时间没有太大差异，即使对某一辆车收费时间较长而尾部车辆排队过长的话，假设司机驶入每个车道的几率是均等的，司机看到该车道排队队列较长时便进入其他车道，即车辆具有先入先出的原则。刚闯入一辆车驶向每个车道的几率是均等的，驶入端进行车牌识别，识别出来的车牌号为每辆车的唯一标记，然后附带有视频检测出来的车长、车高、车型、颜色等信息。该车优先级为1最高，接下来驶入的车辆优先级依次往后排列2，3，....，当驶出端检测到有车辆驶出时，通过地感线圈检测出车辆的长度和大小车型特征，驶出车辆与驶入车辆按照优先级的高低进行匹配，匹配成功后广场内车辆队列将该车删除。设置特定时间，如果拥堵比较小而有某辆车在很长时间内一直没有消除的话则认为该车是残留误差要消除掉。在本实施例中，所述开放车道总长度生成单元用于根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度，包括所述收费站开放车道的 ^ nLaneNums，|^ii*一开方文￠: 的分另Ij 为 IiLaneLen1, nLaneLen2, . . . nLaneLenn,
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则所述收费站幵放车道总长度为〃^^^〃〃^^〃 = Yj HLaneLen1。
/=1在本实施例中，所述广场车辆总长度生成单元用于根据驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度，包括驶入车辆的数量数据为nlnCarNums，驶入车辆的车长数据为nhLen，其中，所述驶入车辆的数量数据nlnCarNums为根据高清图像数据摄取的驶入车辆的数量总和，所述驶入车辆的车长数据nlnLen为驶入车辆的车长数据的总和；驶出车辆的数量数据为nOutCarNums，驶出车辆的车长数据为nOutLen，其中，所述驶出车辆的数量数据nOutCarNums为根据收费车道地感线圈获取的驶出车辆的数量总和，所述驶出车辆的车长数据nOutLen为驶出车辆的车长数据的总和；所述收费站广场中的车辆总长度=nlnLen-nOutLen。在本实施例中，所述拥堵比率生成单元用于将收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率，包括mCrowdedRate = (nlnLen-nOutLen)/nSumLaneLenX 100%，其中，nCrowdedRate 为计算生成的收费站广场的拥堵比率，nSumLaneLen为收费站开放车道的总长度。在另一实施例中，如图7所示，计算主控装置3还包括标志位设置单元307， 用于为每一广场内车辆设置标志位，当所述标志位自动累加超出设定的阈值时，则认定所述标志位对应的车辆为残留误差，此时，所述拥堵比率为mCrowdedRate = (nInLen-nOutLen-nCarLen0) /nSumLaneLen X 100 %，其中，nCarLen0 为所述标志位对应的车辆的车长数据。在广场内车辆的闯入闯出精度上有一定的误差，有可能闯出车辆要大于闯入车辆，此时要对广场内数量进行清零。为每一辆车设计一定的存在性标志位，随着时间的延续，该标志位自动累加，当达到足够大仍未检测出驶出时，则认为是残留误差给消除掉。预设的残留误差消除的阈值大小与拥堵比成正比关系，拥堵情况越严重时，车辆驶出越慢， 则在广场内停留时间越长。假设t时刻时，有某一辆长度为IiCarLenci的车在广场内停留时间超过特定阈值仍然没有消除掉，则认为该车是残留误差要消除掉，此时广场拥堵比为 nCrowdedRate = (nlnLen-nOutLen-nCarLen。)/nSumLaneLen X 100%。检测结果生成单元306用于根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果，包括如果拥堵比率上升，则发出预警，指示增加开放车道数量或免费放行，以提高收费站的通行效率，降低拥堵。以下实施例为利用本发明实施例的检测方法及系统，对某高速路收费站进行测试统计，在一段时间内的驶入驶出情况及拥堵比情况示意图。图8为单位时间内驶入车辆个数随时间变化的曲线图；图9为广场内车辆剩余个数随时间变化的曲线图；图10为广场内拥堵比率随时间变化的曲线图。图8中曲线代表单位时间内驶入车辆个数，可以看出，随着时间的推移，驶入车辆逐渐增多，数据流变大，曲线向上偏移，最开始开放车道数较少，驶出车辆少；图9中显示的曲线最开始也是上升的，表示驶入车辆个数远大于驶出车辆个数，广场内车辆一直累加；图10显示广场内拥堵比率逐渐增大，此时检测系统提出预报警，通知工作人员开放车道个数过少，于是在图8中，点画线开始上升，表示开放车道数增多，于是在图9中右侧曲线开始下降，广场内车辆数逐渐减少，在图10中，拥堵比率也随着广场内车辆数目的减少而降低。如果车流量较大，有一个不收费自动放行的过程，如果车流量较小，随着收费站车道开放个数的增多便能减少广场内的车辆数以达到降低拥堵比率的效果。本发明实施例的一种收费站车辆拥堵的检测方法及系统，提出拥堵比率的思想， 并能够同时对收费站轧道和收费广场上的车辆同时计数，快速且直观的反应车辆拥堵情况，故可以快速、准确的检测收费站车辆排队拥堵问题，从而提高了车辆通行效率及服务质量，为车辆的快速通行提供有力支撑。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种收费站车辆拥堵的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括获取收费站进入端的高清图像数据，根据车辆定位及车牌定位，生成驶入车辆的数量数据及车长数据；通过收费车道地感线圈获取驶出车辆的数量数据及车长数据；根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度；根据所述驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度；将所述收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率；根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述高清图像数据通过设置在收费站进入端的摄像机获取，且所述摄像机装有补光灯。
3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据车辆定位及车牌定位，生成驶入车辆的数量数据及车长数据，包括根据车辆定位及车牌定位，定位有效车，生成驶入车辆的数量数据，并建立所述驶入车辆的车辆跟踪链；在所述的车辆跟踪链中，根据获取的驶入车辆的高清图像数据中的帧间时间间隔，计算所述驶入车辆的车辆平均速度；在所述高清图像中的收费站广场入口处设置一个虚拟线圈，记录所述驶入车辆的车头和车尾触发所述虚拟线圈的时间间隔，将所述车辆平均速度与所述时间间隔相乘，生成驶入车辆的车长数据及数量数据。
4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述通过收费车道线圈获取驶出车辆的数量数据及车长数据，包括所述收费车道线圈包括收费亭地感线圈以及栏杆机地感线圈，两个线圈间距为L，根据所述驶出车辆触发所述地感线圈的次数，生成所述驶出车辆的数量数据；当所述收费亭地感线圈以及栏杆机地感线圈被同一驶出车辆触发的时间分别为t1;t2， 则所述驶出车辆驶出收费站的速度为ν' =ινα2-、)，如同一线圈检测被触发时的时间为 t3，所述驶出车辆驶过后的时间为t4，则驶出车辆长度为nOutLen = LX (Vt3)Z(Vt1)。
5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度，包括所述收费站开放车道的个数为nLaneNums，所述每一开放车道的长度分别为IiLaneLen1, nLaneLen2，…nLaneLenn，则所述收费站开放车道总长度为
6.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述根据驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度，包括驶入车辆的数量数据为nlnCarNums，驶入车辆的车长数据为r^nLen，其中，所述驶入车辆的数量数据nlnCarNums为根据高清图像数据摄取的驶入车辆的数量总和，所述驶入车辆的车长数据nlnLen为驶入车辆的车长数据的总和；驶出车辆的数量数据为nOutCarNums，驶出车辆的车长数据为nOutLen，其中，所述驶出车辆的数量数据nOutCarNums为根据收费车道地感线圈获取的驶出车辆的数量总和，所述驶出车辆的车长数据nOutLen为驶出车辆的车长数据的总和； 所述收费站广场中的车辆总长度=nlnLen-nOutLen。
7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述将收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率，包括nCrowdedRate = (nInLen_nOutLen)/nSumLaneLenX 100%，其中，nCrowdedRate 为计算生成的收费站广场的拥堵比率，nSumLaneLen为收费站开放车道的总长度。
8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，计算所述收费站广场的拥堵比率时，还包括为每一广场内的车辆设置标志位，当所述标志位自动累加超出设定的阈值时，则认定所述标志位对应的车辆为残留误差，此时，所述拥堵比率为nCrowdedRate = (nInLen-nOutLen_nCarLen0)/nSumLaneLenX 100 %，其中，nCarLen0 为所述标志位对应的车辆的车长数据。
9.如权利要求1 8任一项所述的检测方法，其特征在于，根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果，包括如果拥堵比率上升，则发出预警，指示增加开放车道数量或免费放行。
10.一种收费站车辆拥堵的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括 摄像机，用于获取收费站进入端的高清图像数据；收费站地感线圈，包括收费亭地感线圈及栏杆机地感线圈，用于获取驶出车辆触发所述每一地感线圈的次数及时间；主控装置，用于根据所述高清图像数据及地感线圈获取的数据，生成检测结果，其中， 所述主控装置包括驶入信息生成单元，用于根据车辆定位、车牌定位及所述高清图像数据，生成驶入车辆的数量数据及车长数据；驶出信息生成单元，用于根据所述收费站地感线圈获取的驶出车辆触发所述每一地感线圈的次数及时间，生成所述驶出车辆的数量数据及车长数据；开放车道总长度生成单元，用于根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度；广场车辆总长度生成单元，用于根据所述驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度；拥堵比率生成单元，用于将所述收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率；检测结果生成单元，用于根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果。
11.如权利要求10所述的检测系统，其特征在于，所述摄像机装有补光灯。
12.如权利要求10所述的检测系统，其特征在于，所述驶入信息生成单元包括 车辆定位模块，用于进行车辆定位，生成驶入车辆的数量数据；车牌定位模块，用于进行车牌定位；车辆跟踪链建立模块，用于根据所述车辆定位及车牌定位，定位有效车，建立所述驶入车辆的车辆跟踪链；驶入车辆平均速度计算模块，用于在所述建立的驶入车辆的车辆跟踪链中，根据获取的驶入车辆的高清图像数据中的帧间时间间隔，计算所述驶入车辆的车辆平均速度；时间间隔生成模块，用于在所述高清图像中的收费站广场入口处设置一个虚拟线圈， 记录所述驶入车辆的车头和车尾触发所述虚拟线圈的时间间隔；车长数据生成模块，用于将所述车辆平均速度与所述时间间隔相乘，生成驶入车辆的车长数据。
13.如权利要求10所述的检测系统，其特征在于，所述驶出信息生成单元包括驶出车辆平均速度计算模块，用于根据所述收费亭地感线圈以及栏杆机地感线圈的间距L，以及每一地感线圈被同一驶出车辆触发的时间t1; t2，计算所述驶出车辆驶出收费站的速度为ν' = LZ(Vt1)；驶出车辆长度计算模块，用于根据所述驶出车辆经过同一地感线圈，检测到被触发时的时间t3，以及驶过后的时间t4，计算所述驶出车辆的长度为nOutLen = LX (t4_t3)/( 2 D ο
14.如权利要求10所述的检测系统，其特征在于，所述开放车道总长度生成单元用于根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度，包括所述收费站开放车道的个数为nLaneNums，所述每一开放车道的长度分别为IiLaneLen1, nLaneLen2，…nLaneLenn，则所述收费站开放车道总长度为
15.如权利要求14所述的检测系统，其特征在于，所述广场车辆总长度生成单元用于根据驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，计算生成收费站广场中的车辆总长度，包括驶入车辆的数量数据为nlnCarNums，驶入车辆的车长数据为r^nLen，其中，所述驶入车辆的数量数据nlnCarNums为根据高清图像数据摄取的驶入车辆的数量总和，所述驶入车辆的车长数据nlnLen为驶入车辆的车长数据的总和；驶出车辆的数量数据为nOutCarNums，驶出车辆的车长数据为nOutLen，其中，所述驶出车辆的数量数据nOutCarNums为根据收费车道地感线圈获取的驶出车辆的数量总和，所述驶出车辆的车长数据nOutLen为驶出车辆的车长数据的总和；所述收费站广场中的车辆总长度=nlnLen-nOutLen。
16.如权利要求15所述的检测系统，其特征在于，所述拥堵比率生成单元用于将收费站广场中的车辆总长度除以所述收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率， 包括nCrowdedRate = (nlnLen-nOutLen)/nSumLaneLen X 100 %，其中，nCrowdedRate 为计算生成的收费站广场的拥堵比率，nSumLaneLen为收费站开放车道的总长度。
17.如权利要求16所述的检测系统，其特征在于，计算主控装置还包括标志位设置单元，用于为每一广场内车辆设置标志位，当所述标志位自动累加超出设定的阈值时，则认定所述标志位对应的车辆为残留误差，此时，所述拥堵比率为nCrowdedRate = (nInLen-nOutLen_nCarLen0)/nSumLaneLenX 100 %，其中，nCarLen0 为所述标志位对应的车辆的车长数据。
18.如权利要求10 17任一项所述的检测系统，其特征在于，根据检测结果生成单元用于根据所述的拥堵比率，生成所述收费站车辆拥堵的检测结果，包括 如果拥堵比率上升，则发出预警，指示增加开放车道数量或免费放行。
全文摘要
本发明公开了一种收费站车辆拥堵的检测系统及方法，包括获取收费站进入端的图像数据，根据车辆定位及车牌定位，生成驶入车辆的数量数据及车长数据；通过收费车道地感线圈获取驶出车辆的数量数据及车长数据；根据预存的收费站开放车道的个数及每一车道对应的长度，生成收费站开放车道的总长度；根据驶入车辆的数量数据及车长数据、驶出车辆的数量数据及车长数据，生成收费站广场中的车辆总长度；将收费站广场中的车辆总长度除以收费站开放车道的总长度，生成收费站广场的拥堵比率；根据拥堵比率，生成收费站车辆拥堵的检测结果。通过本发明，可以快速、准确的检测收费站拥堵程度，提高了车辆通行效率及服务质量，为车辆的快速通行提供有力支撑。
文档编号G07B15/06GK102521891SQ201110401729
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者房颜明, 梁芳芳, 葛雷鸣 申请人:北京万集科技股份有限公司