专利名称：基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法
技术领域：
本发明属于智能交通管理技术领域，具体涉及ー种基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法。
背景技术：
机动车闯红灯行为是指机动车在其对应红灯相位时越过停止线并继续行驶的行为。闯红灯自动记录系统是在具有交通信号控制的交叉路口和路段对机动车闯红灯行为进行不间断自动检测和记录的系统，它是智能交通系统(ITS)中的ー个重要组成部分。它是集可视化技术、图像处理技木、自动控制技术、计算机通讯技术及数据库管理技术的综合系统。它能对违章机动车进行记录、拍摄照片，给交通管理部门提供非现场执法能力，促使驾驶员自觉遵守交通规则，增强道路交通安全意识，減少违章和事故。 目前闯红灯车辆处理系统主要使用埋在车道下的磁感应线圈来检测机动车是否通过，结合红绿灯控制信号判断是否有车辆闯红灯，然后触发监摄仪自动拍摄。中国专利公告号CN102110369A便采用了此类技木。这种方法由于其检测的高度可靠性得到了广泛的验证，它成为了车辆检测研究領域中的标准參照系统，此类产品已得到广泛地开发与应用。这种方法也存在明显不足(I)系统的安装需要开槽路面来埋置线圈，在一定程序上破坏了路面，影响路面寿命；(2)易因重型车辆、路面修理及路面受热膨胀等因素而遭到损坏，维护不够方便。随着多媒体和计算机技术的迅速发展，直接利用视频图像特征检测技术来检测机动车是否闯红灯并给予记录已成为可能。国外已有相关的实用系统，国内也正在研究实验这种检测技术。基于视频图像处理技术和交通检测方法，通过安装在道路旁边或者中间隔离带的支架上的摄像机和图像采集设备将实时的视频信息采入，经过对视频图像的实时处理分析可以得出各种交通信息。这种方法具有以下优点(I)从视频数字图像中可以提取高质量的车辆和交通场景的信息；(2)视频传感器的视野范围大，能够检测更大的场景面积，減少传感器的安装数目；(3)视频传感器易于安装和调试，对路面和土木设施不会产生破坏，使用和维护的费用相对较低，并且有利于改善环境质量。当前基于视频图像处理的闯红灯自动记录系统大多采用虚拟线圈技术。虚拟线圈是路ロ图像中用来代替实际路面下地感线圈的检测区域，利用车辆进入或离开虚拟线圈区域时引起区域灰度变化的这ー特点，对违章车辆进行触发抓柏。实际应用中这种方法存在明显的缺点(I)对抓拍对象非常盲目，不能区分机动车和非机动车或行人；(2)记录的有效率常常比较低，会抓拍ー些红灯相位下右转的机动车；(3)取证图像的图片中车辆位置太近，不能完整显示违章过程，使得取证结果没有说服カ。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供ー种取证及时、准确，取证结果说服力強的基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法。
本发明提出的基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法，基于高清视频，利用目标检测和跟踪技术，具体步骤如下
(1)利用高清摄像机对场景持续拍摄，获得高清视频流。高清图像应涵盖该交通路ロ，具体包括交通控制信号灯，对面道路斑马线区域，路口和己方停止线区域；
(2)采用目标检测技术和目标跟踪技术监控道路，获得车道内机动车轨迹信息。目标检测是数字图像处理和模式识别领域中ー个重要研究内容，是ー种基于目标几何和统计特征的图像分割技术，它将目标的分割和识别合ニ为一。目前目标检测有很多成熟通用的算法，如AdaBoost、H0G-SVM、多层神经网络和随机森林等。目标跟踪是指基于对图像序列的处理，从复杂的背景中识别出目标，并对目标的运动规律加以预测，实现对目标的连续、准确的跟踪。近年来发展很多用于目标跟踪的算 法，如 Mean-Shift、Ensemble Tracking 和 Particle Filter 等。(3)根据交通灯信号状态和机动车轨迹行为，识别机动车是否闯红灯违章。交通信号灯状态可以通过图像识别获取，也可以直接通过交通灯控制信号获取。当信号灯处于红灯相位时，机动车依次经过停止线、己方斑马线、路ロ、对面斑马线，则判定该机动车是否为闯红灯违章。为正确区分机动车右转行为与闯红灯违章行为，需要判别机动车是否经过对面斑马线。(4)參考《闯红灯自动记录系统通用技术条件》(GA/T496-2004)，完成对闯红灯违章机动车的图像抓拍过程。《闯红灯自动记录系统通用技术条件》(GA/T 496- 2004)中要求，闯红灯自动记录系统应记录机动车闯红灯过程中两至三个位置的信息以反映机动车闯红灯违法过程，第一个位置的信息应能清晰辨别机动车压在或越过停止线的情况，第二和第三个位置的信息应能反映整个车身已经越过停止线的情况。本发明按照要求选取具典型代表的三张图片，分别记录着闯红灯违章机动车的三个位置
(a)机动车处理停止线区域；
(b)机动车越过停止线和己方斑马线，处于ロ路的中央位置；
(C)机动车越过路ロ，处于对面斑马线区域。(5)将抓拍结果整理为满足信息交換格式的取证图像，同时形成机动车违章取证视频。參考《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》(GA/T 832-2009)国家标准，将三张抓拍结果整理为两张JPEG格式的取证照片
Ca)由抓拍结果的第一张图片和特写图片合成；
(b)由抓拍结果的第二张图片和第三张图片合成。其中特写图片是指从抓拍结果第一张图片中取出含有目标车辆的局部图像。每ー组取证图像都叠加机动车违章类型、闯红灯违法日期、时间、路ロ名称、方向、图像取证设备编号、防伪信息。特别地，取证图像中第一张照片还需要叠加红灯信号保持时间，第二张照片叠加机动车闯红灯违章时的车速。另外，为了有力地再现机动车违章过程，还进行视频取证。其视频的分辨率为640X 480，存取格式为Xvid编码的AVI压缩格式。(6)最后将违章取证结果通过网络传输到执法部门的管理系统，以待进一歩处理。本发明的主要特点有
(I)完全符合《闯红灯自动记录系统通用技术条件》(GA/T 496-2004)和《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》(GA/T 832-2009)国家行业标准；
(2)对机动车闯红灯违章的抓拍位置的定义进行扩展，能有效减少红灯相位下对右转机动车的误抓；
(3)完整记录了机动车闯红灯违章过程，提供了再现违章过程的视频记录。
图I是本发明的步骤流程图。其中A表示机动车经过停止线，B表示机动车在路ロ中央，C表示机动车在对面斑马线，D表示当前是红灯相位。图2是闯红灯违章抓拍位置示意图。
图3是闯红灯违章分析处理图。
具体实施例方式下面结合
本发明的
具体实施例方式 如图2所示，在路ロー侧部署一台高清摄像头，摄像头具有200万以上分辨率，视野能够覆盖2 3个车道，且摄像头视野应能清楚辨别该路ロ的交通信号灯、对面道路斑马线、路口和己方停止线区域。视频违章处理装置与摄像头相接，用于检测和记录机动车闯红灯违章行为。从摄像头获取高清视频流数据，进行闯红灯违章分析，如图3。对输入的高清视频流先进行数字图像处理的操作，如摄像头曝光不足，可以增强图像的整体亮度。通过目标检测和目标跟踪算法对每ー图像分析，获得机动车的行驶轨迹。依照国家标准GA/T496-2004，在输入交通灯信号为红灯相位下判断机动车是否闯红灯违章。对于闯红灯的机动车，追溯高清视频流，获得满足抓拍要求的高清图片。将展示该机动车经过该路ロ三个位置的图像取证合成为两张照片，作为主要的取证凭证。并将记录整个违章过程的视频流组合成取证视频，作为辅助的取证凭证。最后，将违章取证结果通过网络传输到执法部门的管理系统，以待进ー步处理。以上所述均为本发明的较佳实施样例，并非用来限定本发明的实施范围。凡是依本发明做等效变化与修改，均属于本发明的权利要求保护范围内。
权利要求
1.一种基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法，其特征在于具有步骤为 (I)利用高清摄像机对场景持续拍摄，获得高清视频流；所述高清图像涵盖该交通路ロ，具体包括交通控制信号灯，对面道路斑马线区域，路口和己方停止线区域； (2)采用目标检测技术和目标跟踪技术监控道路，获得车道内机动车轨迹信息； (3)根据交通灯信号状态和机动车轨迹行为，识别机动车是否闯红灯违章； (4)參考《闯红灯自动记录系统通用技术条件》—GA/T496-2004,完成对闯红灯违章机动车的图像抓拍过程；其中，选取具典型代表的三张图片，分别记录着闯红灯违章机动车的三个位置 (a)机动车处理停止线区域； (b)机动车越过停止线和己方斑马线，处于ロ路的中央位置； (C)机动车越过路ロ，处于对面斑马线区域； (5)将抓拍结果整理为满足信息交換格式的取证图像，同时形成机动车违章取证视频；其中，取证图像是參考《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》一GA/T 832-2009国家标准，将三张抓拍结果整理为两张JPEG格式的取证照片 Ca)由抓拍结果的第一张图片和特写图片合成； (b)由抓拍结果的第二张图片和第三张图片合成； 所述特写图片是指从抓拍结果第一张图片中取出含有目标车辆的局部图像； (6)最后将违章取证结果通过网络传输到执法部门的管理系统，以待进一歩处理。
2.根据权利要求I所述的基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法，其特征在于步骤(5)中一组取证图像中叠加有机动车违章类型、闯红灯违法日期、时间、地方、路ロ名称、方向、图像取证设备编号、防伪信息。
3.根据权利要求2所述的基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法，其特征在于步骤(5)中一组取证图像的第一张图片，需要叠加红灯信号保持时间，第二张图片叠加机动车闯红灯时的车速。
4.根据权利要求3所述的基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法，其特征在于步骤(5)中取证视频记录机动车闯红灯违章行为的完整过程，视频分辨率为640 ·480，视频格式为Xvid编码的AVI压缩格式。
全文摘要
本发明属于智能交通管理技术领域，具体为一种基于高清视频的机动车闯红灯违章取证方法。本发明采用高清摄像机拍摄视频，根据视频内容的目标检测与跟踪技术对车辆行为轨迹分析。在交通信号灯的红灯相位下对闯红灯行为进行检测，当确认为闯红灯违章后获取有效的违章高清图像，形成符合国家标准(GA/T832-2009)的两张闯红灯取证图片，并且将记录整个闯红灯违章过程的视频流合成取证视频。最后通过网络将取证结果传递到执法部门的管理系统。采用本发明方法不仅完全符合闯红灯自动记录系统的国家标准，并且对于不同城市可以进行针对性地扩展。与现有闯红灯抓拍技术相比，本发明拥有更加高效的记录有效率和捕获率。
文档编号G08G1/01GK102768800SQ20121023988
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者冯瑞, 张翼, 王琰滨, 陈亮, 鲁帅 申请人:复旦大学