专利名称：基于动态背景分析和监控带扫描的车辆监测方法
技术领域：
本发明为基于动态背景提取和监控带扫描的智能车辆监测系统，用于测量或测试过程控制，在实时的交通中，可以应用于交通流量监测、控制，同时可以对已经录下的视频进行分析从而对车辆信息进行收集。
背景技术：
对车辆进行监测一般包括两种方法，一是通过在地面安装硬件设施进行统计，另一种方法是拍摄视频或图像，然后通过计算机进行处理分析。前者可获得的信息较少，而且通常只适用于一些收费点；后者包含有大量可用信息，而且使用范围广，可以在道路上安装摄像头拍摄，然后通过电脑处理。基于视频或图像处理的一般都是基于一个静态的背景，然后对其他图像对比背景进行分析，通过匹配车辆的一些特征参数而确定车辆的数目。但是实际过程中，背景由于天气或者阳光的变化都会发生不同，同时不同车辆的特征有很大差别，很容易造成误判。本方法通过采用对比相邻图像之间的差别，以达到动态提取背景的功能，同时对画面边缘进行监测扫描，可以很容易判断出车辆的数目，简易高效。
发明内容
本发明主要是读取一段交通监控视频，监测通过监测点的车辆，动态显示监测结果，并记录车辆的数目，同时可以辅助测量车辆信息(包括速度，颜色，通过的时间)。通道可以模拟汽车过境通道或者拍摄双向车道的一侧。可能会有多个目标同时出现在画面中， 车辆大小尺寸可能不同。视频的来源摄像机水平安装在通道一侧，其到目标的安装位置距离适中；无目标通过时被监测的通道背景画面静止。本发明要解决的上述技术问题所采用的技术方案如下一种基于动态背景分析和监控带扫描的车辆监测方法，步骤包括1)读取一段交通监控视频首先打开目标视频源，对目标进行播放，然后定时得到视频中的图像，保存图像；2)实时对图像进行处理提取记载所述图像的图片，进行相邻图片间的差值处理，得到只剩下车辆形状的黑白二值化图片；3)对所述二值化图片进一步处理，得到车辆数目，步骤如下先在图片上设定一条监控带，监控带是一个细长的长方形，监控带的长度与图片的宽度相同；再对监控带扫描，如果扫描到大量点，则表示有车辆进入监控带，如果扫描到的点数几乎为零，则表示没有车辆进入监控带；对于有车辆进入监控带情况，在监控带长度方向上得到所述大量点的起点和终点，即所有车辆在监控带长度方向的起点和终点；在所述起点和终点之间对监控带内连续的图像进行扫描，获得所有车辆起点和终点之间的空隙数量；车辆离开时，读取空隙的数目，空隙数目加1为车辆数；空隙是否为车辆之间的空隙的判断方法如下二值化后，有车的地方图像RGB值为255 ；在起点和终点之间扫描，每次扫描一个矩形区域，这个矩形区域宽是沿着图像的水平方向，高是沿着图像的竖直方向；如果这个矩形区域内的点小于阀值，则认为是两车之间的空隙；那么接着扫描，直至这个空隙的终点，此时便可记录这个空隙的起点和终点；空隙的终点可能是另一辆车，那么从这辆车开始，根据上述方法，继续扫描下一个空隙，直到终点。所述步骤幻后包括步骤4)判断车辆颜色和车辆速度，同时将这些信息存进数据库，判断车辆颜色，是对步骤1)得到的图像，分析图像中车辆位置的RGB值来确定；判断车速测量，在步骤2)得到的二值化图片中，首先扫描出车辆的车头到车尾的长度，然后除以车辆通过监控带的时间，再乘以比例系数。 所述监控带设在图像的边缘。所述步骤2)中，对于一张图片，2. 1)首先把上一张图片导入到内存中，做为背景，然后把当前图片到导入内存中， 对当前图像进行扫描，减去背景图片，得到只有车辆的图片；2. 2)然后进行灰度化处理，进行二值化得到黑白图片；步骤2. 2)中，如果由于光线的变化，前后两张图片的差值有时会很大，则消去光线的影响。消去光线的影响中现有的技术中，一般是定时进行一次背景的再判断，比如对一段视频处理，如果不知道图像的背景将在哪一处发生变化，那个可以每隔T秒对图像进行一次背景提取，以取代上次的背景，那么即使发生错误也可以控制在T秒内。但是这种方法效率不高，因为如果T取的大，那么错误可能会多，但是如果T较小，则频繁的背景处理会显得冗余，耗时。本技术方案中，选择一条监控带(一般监控带可以选择在图像的边缘)，监控带为一个细长的长方形，监控带的长与图像的宽度，宽度可以自行选择，宽度较小。对监控带进行扫描，扫描到大量点表示车辆进入，当点数几乎为零时，表示车辆离开或此时没有车进入。同时扫描后可以得到车辆进入时候在监控带内的起点和终点，即车辆在水平方向的起点和终点。当车辆进入未离开是，在起点和终点之间对连续的图像进行扫描，从而得到所要的一些参数信息，如起始点之间一共有几个空隙，哪些空隙为车辆之间的空隙，空隙的起点和终点；是否有较大的车进入，是否有两辆车靠的太近，起点和终点是否有了改变等。车辆离开时，读取空隙的数目，空隙数目加1为车辆数。比如有两个空隙，则有三辆车。统计车辆的时候可以同时进行车辆颜色的判断和车辆速度，以及车辆通过时的的判断，同时将这些信息存进数据库，以便以后的调用。车辆颜色的判断通过分析图像中车辆位置的RGB值。车速的测量，首先扫描出车辆在画面中车头到车尾的长度，然后除以车辆通过监控带的时间，再乘以比例系数即可。与最接近的现有技术的不同的技术特征是背景的处理，采用相邻间图像进行对比分析，以达到动态的背景处理，(而以往的技术是首先分析图像的前几百帧，提取出背景，以后的图像处理都是依据此背景的，这种方法耗费时间长，且当图像的背景变化后(比如光线变化，摄像机位置改变)，以后的图像都将出现误差和错误)；采用监控带统计车辆，监控带为一段窄小的区域，但是当车辆通过时都可以进行扫描到，然后根据扫描得到的空隙和车辆的大小，进行比较分析，车辆更容易统计，处理也更加高效，统计更加精确，正确率更高；完善的系统，不仅可以统计车辆数目，而且对车辆通过的时间，颜色和速度等信息都可以得到，同时用数据库存储车辆信息，方便以后调用。
图1为进行二值化处理后的图像，图2为采用对监控带进行扫描，得到车的起始线a和终点线b ；图3. 1为有车辆通过时的情况，图3. 2为车辆离开时的情况；图3. 1和3. 2中，区域c为监控带，其中，(从图中，看不出图3. 1和3. 2有差异)图4给出了一种多辆车通过时的情况。可以看出起始线a和终线b之间有一个空隙，所以有两辆车。
具体实施例方式下面结合附图对本发明如何自动完成监控车辆并进行存储做进一步说明先打开文件，读取视频，选择播放后，系统将自动进行分析。首先定时得到视频窗口区的图像(定时的时间根据实际情况而得，一般IOOms — 次)，并进行存储，提取图片，进行一些预处理，包括滤波，灰度化，接着对相邻图片间进行差值处理(当前图像减去前一幅背景图像)，然后进行二值化，得到只有车辆成像的黑白二值化图片，如图1。参考图2 图4，对处理过的、只有车辆的二值化图片进行处理，选择一条监控带， 对监控带进行扫描，扫描到大量点表示车辆进入，当点数几乎为零时，表示车辆离开。同时得到车辆进入时候在监控带内的起点和终点，即水平方向的起点，终点。当车辆进入而其未离开时，在起点和终点之间对连续的图像进行扫描，从而得到所要的一些参数信息，如起始点之间一共有几个空隙，哪些空隙为车辆之间的空隙，空隙的起点和终点；是否有较大的车进入，是否有两辆车靠的太近，起点和终点是否有了改变等。此时需要考虑车辆进入时所有的组合方式。综合考虑后，当车辆离开时，便可根据以上信息，排除一些可能的干扰，根据空隙数目得到车辆数目。如果图像中出现行人或摩托车干扰时，可以通过宽度和速度进行排除。本发明的实践意义在于通过对视频图像的处理可以实时监控目标区域的车辆，为合理调节交通流量提供了理论依据。为了更好的满足实际需要，本发明还对车辆的颜色和速度，以及其通过的时间都进行了测量，通过access数据库进行存储。可以随时人为查看数据库，得到历史信息，帮助解决交通问题包括一些超速行为，摩托车上高速等违法现象。
权利要求
1.一种基于动态背景分析和监控带扫描的车辆监测方法，其特征是步骤包括1)读取一段交通监控视频首先打开目标视频源，对目标进行播放，然后定时得到视频中的图像，保存图像；2)实时对图像进行处理提取记载所述图像的图片，进行相邻图片间的差值处理，得到只剩下车辆形状的黑白二值化图片；3)对所述二值化图片进一步处理，得到车辆数目，步骤如下先在图片上设定一条监控带，监控带是一个细长的长方形，监控带的长度与图片的宽度相同；再对监控带扫描，如果扫描到大量点，则表示有车辆进入监控带，如果扫描到的点数几乎为零，则表示没有车辆进入监控带；对于有车辆进入监控带情况，在监控带长度方向上得到所述大量点的起点和终点，即所有车辆在监控带长度方向的起点和终点；在所述起点和终点之间对监控带内连续的图像进行扫描，获得所有车辆起点和终点之间的空隙数量；车辆离开时，读取空隙的数目，空隙数目加1为车辆数目。
2.根据权利要求1所述的基于动态背景分析和监控带扫描的车辆监测方法，其特征是所述步骤幻后包括步骤4)判断车辆颜色和车辆速度，同时将这些信息存进数据库，判断车辆颜色，是对步骤1)得到的图像，分析图像中车辆位置的RGB值来确定；判断车速测量，在步骤2)得到的二值化图片中，首先扫描出车辆的车头到车尾的长度，然后除以车辆通过监控带的时间，再乘以比例系数。
3.根据权利要求1或2所述的基于动态背景分析和监控带扫描的车辆监测方法，其特征是所述监控带设在图像的边缘。
4.根据权利要求1或2所述的基于动态背景分析和监控带扫描的车辆监测方法，其特征是所述步骤幻中，对于一张图片，2. 1)首先把上一张图片导入到内存中，做为背景，然后把当前图片到导入内存中，对当前图像进行扫描，减去背景图片，得到只有车辆的图片；2. 2)然后进行灰度化处理，进行二值化得到黑白图片；步骤2. 2)中，如果由于光线的变化，前后两张图片的差值有时会很大，则消去光线的影响。
5.根据权利要求1所述的基于动态背景分析和监控带扫描的车辆监测方法，其特征是空隙是否为车辆之间的空隙的判断方法如下二值化后，有车的地方图像RGB值为255 ；在起点和终点之间扫描，每次扫描一个矩形区域，这个矩形区域宽是沿着图像的水平方向，高是沿着图像的竖直方向；如果这个矩形区域内的点小于阀值，则认为是两车之间的空隙；那么接着扫描，直至这个空隙的终点，此时便可记录这个空隙的起点和终点；空隙的终点可能是另一辆车，那么从这辆车开始，根据上述方法，继续扫描下一个空隙，直到终点。
全文摘要
本发明为基于动态背景分析和监控带扫描的车辆监测方法，可以分析对单向车道拍摄的视频文件，从而统计出通过的车辆数目，并附带统计车辆颜色，车辆速度，通过的时间等信息，并将信息存入数据库，以便随时查阅。本发明对相邻间的图片进行处理，采用差分分析，然后二值化处理，实现了动态的背景处理，克服了背景变化的影响，方法更加有效。监测车辆时，选取了一条监控带，可以反映出所有通过此监控带的车辆信息，这样处理更加简便，方法更加高效，对车辆的统计采用扫描车辆之间的间隙，得到车辆数目。
文档编号G08G1/065GK102280028SQ20111011881
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者伏星源, 李波 申请人:东南大学