一种违章掉头车辆行为的检测方法、装置及系统和一种球机与流程

本发明涉及智能交通监控技术领域，特别涉及一种违章掉头车辆行为的检测方法、装置及系统和一种球机。

背景技术：

在日常生活过程中，各大中小城市的大中小学校、医院、繁华商业区、火车站等人、车聚集的场所周边路段，通常为违法掉头多发区域，这些路段中违法掉头车辆与直行交通流形成冲突点，直接影响了机动车、非机动车、行人的正常通行，致使车辆行驶缓慢甚至停止不前，时常引发交通拥阻，也容易引起交通事故。

目前处理此类违法掉头的的手段通常是派交管人员定期现场执法，或者在指挥中心派专人用球机手动抓拍取证对违法停车车辆进行违法处罚，但取得的收效仍比较有限。主要问题在于以下两方面：一、现场执法很难保证执法人员24小时在场，经常存在执法人员在场时秩序井然，执法人员离开后混乱依旧的现象，难以起到有效震慑效果。二、采用云台手动抓拍取证主要存在点位不足、取证不够标准大部分证据不符合目前道路违法取证的公安行业标准，容易引起执法纠纷。

然而，随着计算机视觉技术的不断发展，通过视频分析提取车辆运动轨迹从而检测掉头行为的研究较为成熟，而如何准确高效地对违章掉头车辆抓拍取证成为难点。

因此，在发明人开发智能交通违章掉头车辆行为检测设计的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：

现有技术中获取违章掉头车辆行为取证系统设计复杂，错抓概率较大，且需要配置的人力工作量大。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种违章掉头车辆行为的检测方法，包括：

获取车辆特征信息；

根据所述车辆特征信息，确定所述车辆位置；

根据车辆位置，判断所述车辆是否发生偏转；

如果所述车辆发生偏转，则对所述车辆进行跟踪检测，并将跟踪检测过程进行记录存储。

优选地，该方法还包括：

预设球机的预置位信息；所述预置位信息包括：车道标志线，车道分界线，测量线，划定车辆检测区域；

所述获取车辆特征信息步骤为：

获取所述划定车辆检测区域内车辆特征信息。

优选地，所述根据所述车辆特征信息，确定所述车辆位置步骤，包括：

根据所述车辆特征信息，确定所述车辆的二维坐标；

将所述车辆的二维坐标转换为三维坐标；

根据所述三维坐标，获取所述车辆的三维跟踪框；所述三维跟踪框包括：车辆位置及角度变化信息。

优选地，该方法，还包括：

预设车辆偏转角度阈值；

所述根据车辆位置，判断所述车辆是否发生偏转步骤为：

根据所述车辆偏转角度阈值与所述三维跟踪框的角度变化信息，判断所述车辆是否发生偏转。

优选地，所述如果所述车辆发生偏转，则对所述车辆进行跟踪检测，并将跟踪检测过程进行记录存储步骤，包括：

当所述车辆的三维跟踪框的角度变化信息超过所述车辆偏转角度阈值，则所述车辆进行横向车检及斜向车检；

如果所述横向车检检测到所述车辆为横向车辆，则发送启动3D定位功能 并发送横向检测信息；所述横向检测信息包括：所述横向车辆的二维跟踪框；

根据所述横向检测信息，确定所述3D定位目标区域；

在3D定位过程中，对所述车辆进行实时横向车检和斜向车检，并根据所述横向检测信息和斜向检测信息对应调整3D定位的目标区域；

当所述斜向车检输出的斜向检测信息达到预定二维跟踪框时，记录存储跟踪视频。

优选地，在所述在3D定位过程中，对所述车辆进行实时横向车检和斜向车检，并对应调整3D定位的目标区域步骤之前，还包括：

在横向检测的过程中，对所述车辆同时进行粒子滤波跟踪，并输出粒子滤波跟踪信息；

当所述横向检测无横向检测信息输出时，根据所述粒子滤波跟踪信息和所述斜向检测信息，对应调整所述3D定位的目标区域。

优选地，该方法还包括：

根据所述记录存储的跟踪视频，进行车牌检测，获取车牌信息。

本发明还提供了一种违章掉头车辆行为的检测装置，包括：

信息获取单元，用于获取车辆特征信息；

定位单元，用于根据所述车辆特征信息，确定所述车辆位置；

判断单元，用于根据车辆位置，判断所述车辆是否发生偏转；

跟踪存储单元，用于如果所述车辆发生偏转，则对所述车辆进行跟踪检测，并将跟踪检测过程进行记录存储。

优选地，该装置还包括：

预设单元，用于预设球机的预置位信息；所述预置位信息包括：车道标志线，车道分界线，测量线，划定车辆检测区域；

所述信息获取单元，用于获取所述划定车辆检测区域内车辆特征信息。

优选地，所述定位单元，还用于根据所述车辆特征信息，确定所述车辆的二维坐标；将所述车辆的二维坐标转换为三维坐标；根据所述三维坐标，获取所述车辆的三维跟踪框；所述三维跟踪框包括：车辆位置及角度变化信息。

优选地，该装置，还包括：

所述预设单元，还用于预设车辆偏转角度阈值；

所述判断单元，还用于根据所述车辆偏转角度阈值与所述三维跟踪框的角度变化信息，判断所述车辆是否发生偏转。

优选地，所述跟踪存储单元，还用于当所述车辆的三维跟踪框的角度变化信息超过所述车辆偏转角度阈值，则所述车辆进行横向车检及斜向车检；

如果所述横向车检检测到所述车辆为横向车辆，则发送启动3D定位功能并发送横向检测信息；所述横向检测信息包括：所述横向车辆的二维跟踪框；

根据所述横向检测信息，确定所述3D定位目标区域；

在3D定位过程中，对所述车辆进行实时横向车检和斜向车检，并根据所述横向检测信息和斜向检测信息对应调整3D定位的目标区域；

当所述斜向车检输出的斜向检测信息达到预定二维跟踪框时，记录存储跟踪视频。

优选地，所述跟踪存储单元，还用于在横向检测的过程中，对所述车辆同时进行粒子滤波跟踪，并输出粒子滤波跟踪信息；

当所述横向检测无横向检测信息输出时，根据所述粒子滤波跟踪信息和所述斜向检测信息，对应调整所述3D定位的目标区域。

优选地，该装置还包括：

车牌检测单元，用于根据所述记录存储的跟踪视频，进行车牌检测，获取车牌信息。

本发明还提供了一种违章掉头车辆行为的检测系统，包括：如上任意一项所述违章掉头车辆行为的检测装置。

本发明还提供了一种球机，包括如上所述违章掉头车辆行为的检测系统。

本发明的技术方案通过单个球机获取车辆特征信息；根据所述车辆特征信息，确定所述车辆位置；根据车辆位置，判断所述车辆是否发生偏转；如果所述车辆发生偏转，则对所述车辆进行跟踪检测，并将跟踪检测过程进行记录存储。从而使得违章掉头车辆行为取证系统简化，错抓率大大降低，还大大降低了人力工作量及人力成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种违章掉头车辆行为的检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种违章掉头车辆行为的检测方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种违章掉头车辆行为的检测装置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种违章掉头车辆行为的检测系统结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种球机结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1为所示为本发明实施例提供的一种结构示意图；该。

101：获取车辆特征信息；

102：根据所述车辆特征信息，确定所述车辆位置；

103：根据车辆位置，判断所述车辆是否发生偏转；

104：如果所述车辆发生偏转，则对所述车辆进行跟踪检测，并将跟踪检测过程进行记录存储。

基于以上实施例，如图2所示，为本发明实施例提供的另一种违章掉头车辆行为的检测方法；该方法包括：

201：预设球机的预置位信息及预设车辆偏转角度阈值；

所述预置位信息包括：车道标志线，车道分界线，测量线，划定车辆检测区域；

202：获取所述划定车辆检测区域内车辆特征信息；具体的讲就是系统通过在预置位处，即在所述划定车辆检测区域的图像特征中对目标车辆的正向车头或者车尾进行车辆检测；所述车辆检测主要利用大量学习样本，使用方向梯度直方图(Histogrrams of Oriented Gradients，简称HOG)特征和支持向量机(Support Vector Machine，简称SVM)训练检测器，确定出目标车辆；然后，根据目标车辆确定其初始位置信息。

203：根据所述车辆特征信息，确定所述车辆的二维坐标；具体的讲，就是采用光流法对所述目标车辆进行实时跟踪，确定目标车辆的二维坐标。

204：将所述车辆的二维坐标转换为三维坐标；

205：根据所述三维坐标，获取所述车辆的三维跟踪框；所述三维跟踪框包括：车辆位置及角度变化信息。

206：根据所述车辆偏转角度阈值与所述三维跟踪框的角度变化信息，判断所述车辆是否发生偏转。

207：当所述车辆的三维跟踪框的角度变化信息超过所述车辆偏转角度阈值，则所述车辆进行横向车检及斜向车检；所述横向车检基于可变形部件模型(Deformable Parts Model，简称DPM)物体检测方法，一旦检测到横向车辆，认为监测车辆出现掉头迹象。

208：如果所述横向车检检测到所述车辆为横向车辆，则发送启动3D定位功能并发送横向检测信息；所述横向检测信息包括：所述横向车辆的二维跟踪框；

209：根据所述横向检测信息，确定所述3D定位目标区域；具体的讲，就是根据当前目标车辆的车辆位置及角度变化信息，确定所述目标车辆在对侧车道掉头结束时所在的区域；在球机拉近目标的同时，仍继续实时横向车检、斜向车检，跟踪目标车辆，根据所述横向车检的横向检测信息，实时调整球机3D定位的状态，保证目标车辆在掉头过程中始终都在球机的视野范围之内。

需要说明的是，在横向检测的过程中，对所述车辆同时进行粒子滤波跟踪，并输出粒子滤波跟踪信息；

当所述横向检测无横向检测信息输出时，根据所述粒子滤波跟踪信息和所述斜向检测信息，对应调整所述3D定位的目标区域；

具体的讲，就是用横向车检的结果即横向检测信息，更新三维跟踪框，无 横向检测结果且无斜向车检结果时，使用粒子滤波跟踪目标，更新三维跟踪框；根据所述三维跟踪框的位置判断目标车辆掉头情况，随时调整3D定位，保证掉头目标在调头过程中始终在视野范围之内。

210：在3D定位过程中，对所述车辆进行实时横向车检和斜向车检，并根据所述横向检测信息和斜向检测信息对应调整3D定位的目标区域；

需要说明的是，当连续若干帧无横向车检结果，同时在三维跟踪框附近出现斜向车检结果时，则确定目标车辆基本完成掉头，此时目标呈现的形态基本趋于稳定，此时，将横向检测跟踪方法变为斜向车检跟踪方法，即采用归一化互相关(Normalized Cross-Correlation，简称NCC)模板匹配，保存斜向检测结果作为下一阶段的跟踪模板；即根据斜向检测结果调整目标车辆的3D定位目标区域。

211：当所述斜向车检输出的斜向检测信息达到预定二维跟踪框时，记录存储跟踪视频。

212：根据所述记录存储的跟踪视频，进行车牌检测，获取车牌信息。

需要说明的是，在跟踪目标车辆掉头结束时，获取车辆的特写图片并对其进行车牌识别，与此同时，还记录存储所述抓拍车辆掉头图片的抓拍时间、车牌识别结果等数据信息，同时自动保存整个抓拍过程的录像作为执法依据；完成所述违法抓拍后，系统控制球机自动回到预置位，再进行违章掉头车辆行为的检测。

还需要说明的是，所述3D定位功能，是指将跟踪目标车辆的跟踪过程平移至视野中心并进行放大，即从预置位监测状态转换为锁定放大。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种违章掉头车辆行为的检测装置； 该装置包括：

信息获取单元301，用于获取车辆特征信息；

定位单元302，用于根据所述车辆特征信息，确定所述车辆位置；

判断单元303，用于根据车辆位置，判断所述车辆是否发生偏转；

跟踪存储单元304，用于如果所述车辆发生偏转，则对所述车辆进行跟踪检测，并将跟踪检测过程进行记录存储。

需要说明的是，该装置还包括：

预设单元，用于预设球机的预置位信息；所述预置位信息包括：车道标志线，车道分界线，测量线，划定车辆检测区域；

所述信息获取单元301，用于获取所述划定车辆检测区域内车辆特征信息。

还需要说明的是，所述定位单元302，还用于根据所述车辆特征信息，确定所述车辆的二维坐标；将所述车辆的二维坐标转换为三维坐标；根据所述三维坐标，获取所述车辆的三维跟踪框；所述三维跟踪框包括：车辆位置及角度变化信息。

还需要说明的是，所述预设单元，还用于预设车辆偏转角度阈值；

所述判断单元303，还用于根据所述车辆偏转角度阈值与所述三维跟踪框的角度变化信息，判断所述车辆是否发生偏转。

还需要说明的是，所述跟踪存储单元304，还用于当所述车辆的三维跟踪框的角度变化信息超过所述车辆偏转角度阈值，则所述车辆进行横向车检及斜向车检；

如果所述横向车检检测到所述车辆为横向车辆，则发送启动3D定位功能并发送横向检测信息；所述横向检测信息包括：所述横向车辆的二维跟踪框；

根据所述横向检测信息，确定所述3D定位目标区域；

在3D定位过程中，对所述车辆进行实时横向车检和斜向车检，并根据所述横向检测信息和斜向检测信息对应调整3D定位的目标区域；

当所述斜向车检输出的斜向检测信息达到预定二维跟踪框时，记录存储跟踪视频。

还需要说明的是，所述跟踪存储单元304，还用于在横向检测的过程中， 对所述车辆同时进行粒子滤波跟踪，并输出粒子滤波跟踪信息；

当所述横向检测无横向检测信息输出时，根据所述粒子滤波跟踪信息和所述斜向检测信息，对应调整所述3D定位的目标区域。

还需要说明的是，该装置还包括：

车牌检测单元，用于根据所述记录存储的跟踪视频，进行车牌检测，获取车牌信息。

如图4所示，为本发明实施例提供的一种违章掉头车辆行为的检测系统；该系统包括：如上所述任一一项所述的违章掉头车辆行为的检测装置。

如图5所示，为本发明实施例提供的一种球机；该球机包括：如上所述违章掉头车辆行为的检测系统。

本发明的技术方案通过单个球机获取车辆特征信息；根据所述车辆特征信息，确定所述车辆位置；根据车辆位置，判断所述车辆是否发生偏转；如果所述车辆发生偏转，则对所述车辆进行跟踪检测，并将跟踪检测过程进行记录存储；实现了单球机锁定，抓拍及存储记录目标违法掉头车辆违规全过程。因此，简化了现场安装调试球机程序，降低了调试难度；且通过一个球机完成同一个违法车辆连续跟踪，抓拍机存储记录全过程，对于目标违法车辆进行实时检测定位，定位检测结果作为反馈控制球机移动，与球机实现信息交互和互动，从而大大降低了错抓概率；由于本发明技术方案采用的单球机实时自动抓拍技术，可以根据交管需求，进行全天或者分时段进行实时抓拍跟踪违章掉头车辆行为，从而大大提高了抓拍违章掉头车辆行为的效率，降低人力成本，进而能够缓解城市道路交通拥堵程度、减少违章掉头引发的交通事故。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非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作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。