本发明涉及智能交通监控领域，特别涉及一种交通违法动态识别方法和系统。
背景技术：
现有技术中，传统的交通违法行为通常是采用手动抓拍系统进行抓拍。具体的，手动抓拍系统依靠人工操作摇杆和键盘的方式，通过控制前端监控球机云台转动，对车辆违法运动轨迹进行全程追踪；通过控制镜头调焦、变倍拉近距离，看清车辆号牌，从而实现记录完整的交通违法过程。
然而，现有技术存在如下缺陷：手动抓拍系统的整个取证过程需要人工全程干预，导致取证复杂度高，且取证的效果完全依赖于业务人员的个人技术能力。
另外，在技术实现上，传统的手动抓拍系统存在着无法解决的“控制信号响应与监视图像不能协调同步”的矛盾，具体表现在：云台控制信号相较于视频信号数据量极小，其传输耗时基本可以忽略，而视频图像信号需要经过长距离传输、视频数据编码，耗时至少超过100ms以上。举例说明，当发现识别目标车辆时，人工控制球机去追踪所述目标车辆，往往会出现球机跟不上目标车辆或球机转动过快越过目标车辆视野范围等的情况，最终导致“控制信号响应与监视图像不能协调同步”。
基于以上分析，传统的交通违法手动抓拍系统对车辆违法行为的监管效果较差，无法有效遏制交通违法行为的发生。
因此，有必要基于现有的手动抓拍系统提出一种新型的交通违法动态识别方法，以能够有效对违法行为进行自动识别抓拍。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种交通违法动态识别方法和系统，本发明通过图像采集装置对道路监控图像进行实时查看，利用图像采集装置对车辆违法行为进行自动追踪取证，从而简化传统交通违法手动抓拍取证的复杂度，同时使得本发明能够从根本上解决“控制信号响应与监控图像不同步”的矛盾，大大提升取证效果。
为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种交通违法动态识别方法，包括：采集图像并缓存预定时长的图像；从图像中确定识别目标并生成目标识别指令；发出目标识别指令以识别目标特征和/或目标行为；发出目标追溯指令，以基于缓存图像追溯过去目标行为；和/或发出目标追踪指令，以采集图像追踪以后目标行为。
其中，所述基于缓存图像追溯过去目标行为的步骤包括：调取所述识别目标对应的缓存图像；从所述缓存图像中查找存在违法行为的违法图像；对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。
其中，所述对违法图像进行处理的步骤包括：提取至少两张存在违法行为的违法图像；合成所述至少两张违法图像。
其中，所述方法还包括：获取违法目标的车牌信息和/或车型信息；将所述违法图像、车牌信息和/或车型信息合成以生成目标违法信息。
其中，所述采集图像追踪以后目标行为的步骤包括：实时采集目标图像；在所述采集图像中查找存在违法行为的违法图像；对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。
其中，所述对违法图像进行处理的步骤包括：提取至少两张存在违法行为的违法图像；合成所述至少两张违法图像。
其中，所述方法还包括：获取违法目标的车牌信息和/或车型信息；将所述违法图像、车牌信息和/或车型信息合成以生成目标违法信息。
其中，当满足下述条件至少之一时，结束所述追踪以后目标行为的步骤：判断追踪识别目标的时间是否超出预定时限，如果是，则结束追踪识别目标；判断是否丢失识别目标，如果是，则结束追踪识别目标；判断是否收到停止追踪指令，如果是，则结束追踪识别目标。
其中，所述从图像中确定识别目标的步骤包括：在采集图像上选定识别目标所在位置；提取识别目标的位置信息。
其中，所述生成目标违法信息的步骤之后还包括：将所述识别目标以及对应的目标违法信息存入违章数据库中。
其中，所述目标特征至少包括：目标的车牌信息和/或车型信息；所述目标行为至少包括下述其中之一或多项：违法停车、违法变道、违法压线、逆行、闯红灯、违反限行规定。
根据本发明的另一方面，提供了一种交通违法动态识别系统，包括：多个图像采集装置和中央管理平台；多个图像采集装置，用于实时采集图像并获取目标特征和/或目标行为；中央管理平台，分别连接到所述多个图像采集装置，用于从采集图像中识别目标特征和/或目标行为，追溯识别目标的过去目标行为和/或追踪识别目标的以后目标行为。
其中，所述图像采集装置在采集到所述图像后，缓存预定时长的图像，使得中央管理平台从图像中确定识别目标并生成目标识别指令，并向所述图像采集装置发出目标识别指令。
其中，所述图像采集装置在接收到所述目标识别指令后，获取包含目标特征和/或目标行为的图像，并将所述图像发送给中央管理平台。
其中，所述中央管理平台在接收到所述图像后，从所述图像中识别目标特征和/或目标行为。
其中，所述中央管理平台进一步包括：目标追溯单元和目标追踪单元；目标追溯单元，用于发出目标追溯指令，以基于缓存图像追溯过去目标行为；和/或目标追踪单元，用于发出目标追踪指令，以采集图像追踪以后目标行为。
其中，所述目标追溯单元通过以下操作追溯过去目标行为：调取所述识别目标对应的缓存图像；从所述缓存图像中查找存在违法行为的违法图像；对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。
其中，所述目标追溯单元对违法图像进行以下处理：提取至少两张存在违法行为的违法图像；合成所述至少两张违法图像。
其中，所述目标追溯单元还执行以下操作：获取违法目标的车牌信息和/或车型信息；将所述违法图像、车牌信息和/或车型信息合成以生成目标违法信息。
其中，所述目标追踪单元通过以下操作追踪以后目标行为：控制图像采集装置实时采集目标图像，使得中央管理平台在所述采集图像中查找存在违法行为的违法图像，并对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。
其中，所述目标追踪单元对违法图像进行如下处理：提取至少两张存在违法行为的违法图像；合成所述至少两张违法图像。
其中，所述目标追踪单元还执行以下操作：获取违法目标的车牌信息和/或车型信息；将所述违法图像、车牌信息和/或车型信息合成以生成目标违法信息。
其中，所述中央管理平台还包括：追踪结束单元，用于当满足下述条件至少之一时，目标追踪单元结束所述追踪以后目标行为；判断追踪识别目标的时间是否超出预定时限，如果是，则结束追踪识别目标；判断是否丢失识别目标，如果是，则结束追踪识别目标；判断是否收到停止追踪指令，如果是，则结束追踪识别目标。
其中，所述中央管理平台在从图像中确定识别目标时，执行以下操作：在采集图像上选定识别目标所在位置；提取识别目标的位置信息。
其中，所述中央管理平台在生成目标违法信息之后，将所述识别目标以及对应的目标违法信息存入违章数据库中。
其中，所述目标特征至少包括：目标的车牌信息和/或车型信息；所述目标行为至少包括下述其中之一或多项：违法停车、违法变道、违法压线、逆行、闯红灯、违反限行规定。
本发明通过图像采集装置对道路监控图像进行实时查看，利用图像采集装置对车辆违法行为进行自动追踪取证，该过程无需人工干预，从而简化了传统交通违法手动抓拍取证的复杂度，同时使得本发明能够从根本上解决“控制信号响应与监控图像不同步”的矛盾，大大提升取证效率。
附图说明
图1是本发明的交通违法动态识别系统的结构示意图；
图2是本发明的交通违法动态识别方法的流程图；
图3是本发明的步骤s2的流程示意图；
图4是本发明的步骤s4的流程示意图；
图5是本发明的步骤s5的流程示意图；
图6是本发明的步骤s43和步骤s53的流程示意图；
图7是本发明的另一可选实施方式的流程示意图。
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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是本发明的交通违法动态识别系统的结构示意图。
如前所述，传统的交通违法手动抓拍系统中，需要依靠人工操作摇杆和键盘的方式，通过控制前端监控球机云台转动，对车辆违法运动轨迹进行全程追踪。由于视频图像信号需要经过长距离传输、视频数据编码，耗时至少超过100ms以上，导致存在“控制信号响应与监视图像不能协调同步”的问题。例如，当发现识别目标车辆时，取证员人工控制球机去追踪，往往跟不上车或转动过快越过车辆视野范围等情况。
本发明的交通违法动态识别系统将识别目标的追踪和识别操作设置在前端的图像采集装置1上执行，从而有效解决了“控制信号响应与监视图像不能协调同步”的问题。如图1所示，本发明的交通违法动态识别系统包括多个设置在前端的图像采集装置1以及与多个所述图像采集装置1的关联的中央管理平台2，用于实现道路交通违法现象的监控图像的实时采集和自动识别，具体包括下述组件：
多个图像采集装置1设置在前端，例如是监控道路的各个监控点，用于实现道路监控图像的实时采集并缓存预定时长的图像。所述图像包括图片、视频等。多个设置在前端的图像采集装置1，用于追踪识别目标，获取包含识别目标的目标特征和/或目标行为的图像。所述目标特征至少包括：目标的车牌信息和/或车型信息；所述目标行为至少包括下述其中之一或多项：违法停车、违法变道、违法压线、逆行、闯红灯、违反限行规定。每个所述图像采集装置1通过网络(有线网或无线网)关联到后端的中央管理平台2，使得该图像采集装置1获取的包含目标特征和/或目标行为的图像实时传送给关联的中央管理平台2并显示在其显示器上；另一方面，该图像采集装置1也能接收中央管理平台2发出的目标识别指令。当某个图像采集装置1接收到处于后端的中央管理平台2发出的目标识别指令后，该图像采集装置1启动追踪模式和识别模式，自动追踪识别目标，通过自动调焦变倍等方式逐渐放大目标车辆细节，自动获取违法目标的车牌信息和/或车型信息。
图像采集装置1优选的是高清智能取证球机，也可以是其他类型具有视频捕捉功能的图像采集装置。在本发明的优先实施例中，图像采集装置1内嵌有智能追踪算法和车牌识别算法，可以对选定的目标车辆进行自动追踪和号牌识别。
中央管理平台2，分别连接到所述多个图像采集装置1，用于从采集图像中识别目标特征和/或目标行为，追溯识别目标的过去目标行为和/或追踪识别目标的以后目标行为。设置在后端的中央管理平台2，用于在图像采集装置1缓存的图像中发现违法行为时，从图像中确定识别目标并生成目标识别指令，向与其关联的图像采集装置1发出所述目标识别指令。取证员在正常的巡逻监控中，当发现目标违法行为时(如违法停车、违法变道、违法压线、逆行、违反限行规定等)，取证员会及时确定识别目标并生成目标识别指令，向与其关联的图像采集装置1发送所述目标识别指令。取证员确定识别目标的操作，例如可以在采集图像(例如，监控视频画面)上用鼠标或键盘选定(例如，点击或框选)识别目标所在位置，此时中央管理平台2会将取证员选定的识别目标的位置信息，也即在监控画面所在的坐标位置(或坐标位置的范围)提取出来，生成包含该坐标位置的目标识别指令，将指令发送给其关联的前端图像采集装置1。图像采集装置1收到该指令后，提取出识别目标的位置信息，基于该位置信息在监控画面中锁定目标车辆，进而启动追踪模式和识别模式，对该目标车辆进行动态的追踪，直到识别出目标车辆的车牌信息为止。图像采集装置获取包含目标特征和/或目标行为的图像，将所述图像发送给中央管理平台2，中央管理平台2在接收到所述图像后，从所述图像中识别目标特征和/或目标行为。所述目标特征至少包括：目标的车牌信息和/或车型信息。
在本发明中，所述中央管理平台2进一步包括：目标追溯单元21和目标追踪单元22。目标追溯单元21，用于发出目标追溯指令，以基于缓存图像追溯过去目标行为；目标追踪单元22，用于发出目标追踪指令，以采集图像追踪以后目标行为。
所述目标追溯单元21通过以下操作追溯过去目标行为：调取所述识别目标对应的缓存图像；从所述缓存图像中查找存在违法行为的违法图像；对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。所述目标追溯单元21对违法图像进行以下处理：提取至少两张存在违法行为的违法图像；合成所述至少两张违法图像。另一方面，所述目标追溯单元21还执行以下操作：获取违法目标的车牌信息和/或车型信息；将所述违法图像、车牌信息和/或车型信息合成以生成目标违法信息。
所述目标追踪单元22通过以下操作追踪以后目标行为：控制图像采集装置1实时采集目标图像，使得中央管理平台2在所述采集图像中查找存在违法行为的违法图像，并对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。所述目标追踪单元22对违法图像进行如下处理：提取至少两张存在违法行为的违法图像；合成所述至少两张违法图像。另一方面，所述目标追踪单元22还执行以下操作：获取违法目标的车牌信息和/或车型信息；将所述违法图像、车牌信息和/或车型信息合成以生成目标违法信息。
在一实施方式中，所述中央管理平台2还包括：追踪结束单元23，用于当满足下述条件至少之一时，目标追踪单元22结束追踪以后目标行为的条件包括超出取证时限、识别目标丢失或中央管理平台2发出停止追踪指令(即人工停止)等。具体的，当满足下述条件至少之一时，结束所述追踪以后目标行为：判断追踪识别目标的时间是否超出预定时限，如果是，则结束追踪识别目标；判断是否丢失识别目标，如果是，则结束追踪识别目标；判断是否收到停止追踪指令，如果是，则结束追踪识别目标。
在一可选实施方式中，本发明的中央管理平台2在生成违法信息之后，进一步，将所述识别目标以及对应的目标违法信息存入违章数据库中，从而实现系统所有信息和设备的统一管理、调度，实现动态违法行为的识别业务应用。
图2是本发明的交通违法动态识别方法的流程图。
图2所示的交通违法动态识别方法应用于图1所示的交通违法动态识别系统，如图2所示，本发明的交通违法动态识别方法，其包括下述步骤：
步骤s1，采集图像并缓存预定时长的图像。
本步骤中，图像采集装置实时采集各个监控点的图像，并缓存预定时长的图像。所述图像包括图片、视频等。
步骤s2，从图像中确定识别目标并生成目标识别指令。
取证员通过中央管理平台实时接收图像采集装置发送的图像(例如，监控画面)，当发现违法行为(如违法停车、违法变道、违法压线、逆行、闯红灯、违反限行规定等)时，取证员通过中央管理平台及时确定识别目标，中央管理平台根据该确定的识别目标，生成包含该目标位置信息的目标识别指令，并向关联的图像采集装置发送该目标识别指令。
具体执行步骤参见下文图3所示示例。
步骤s3，发出目标识别指令以识别目标特征和/或目标行为。
中央管理平台向图像采集装置发出目标识别指令，当图像采集装置接收到中央管理平台发送的包含该目标位置信息的识别目标目标识别指令后，图像采集装置启动追踪模式和识别模式，对该识别目标进行追踪。在追踪识别目标的过程中，图像采集装置通过自动调焦变倍等方式逐渐放大目标车辆细节，来自动识别目标特征。
步骤s4，发出目标追溯指令，以基于缓存图像追溯过去目标行为。
本步骤中，取证员通过中央管理平台发出目标追溯指令，以基于缓存图像追溯过去目标行为。
具体执行步骤参见下文图4所示示例。
步骤s5，发出目标追踪指令，以采集图像追踪以后目标行为。
本步骤中，取证员通过中央管理平台发出目标追踪指令，以采集图像追踪以后目标行为。
当满足下述条件至少之一时，结束所述追踪以后目标行为的步骤。下面是图像采集装置结束追踪以后目标行为的另外几个触发条件：
本发明中，所述步骤s5中，当满足下列条件的任意一个或多个时，停止执行步骤s5：
步骤s51，判断追踪识别目标的时间是否超出预定时限，如果是，则结束追踪识别目标。
步骤s52，判断是否丢失识别目标，如果是，则结束追踪识别目标。
步骤s53，判断是否收到停止追踪指令，如果是，则结束追踪识别目标。
本发明中，所述取证时限可由用户自定义设置，例如可设置取证时限默认为30秒。
具体执行步骤参见下文图5所示示例。
图3是本发明的步骤s2的流程示意图。
如图3所示，前述步骤s2进一步包括下述步骤：
步骤s21，在采集图像上选定识别目标所在位置。
本步骤中，取证员在常规的巡逻监控过程中，通过中央管理平台实时接收前端的图像采集装置发送的监控画面。当取证员通过中央管理平台的监控画面发现违法行为时(如违法停车、违法变道、违法压线、逆行、违反限行规定等)，取证员会在采集图像(如监控画面)上及时选定识别目标，中央管理平台根据取证员选定的识别目标确定目标车辆。
步骤s22，提取识别目标的位置信息。
本步骤中，取证员在监控视频画面上用鼠标或键盘点击或框选识别目标车辆后，中央管理平台会将取证员选定的目标车辆的位置信息，也即在监控画面所在的坐标位置(或坐标位置的范围)提取出来，以便根据该位置信息进一步生成包含目标位置信息的目标识别指令。
这里，中央管理平台确定识别目标的操作，例如可以在监控视频画面上用鼠标或键盘点击或框选识别目标车辆，此时中央管理平台会将取证员选定的目标车辆的位置信息，也即在监控画面所在的坐标位置(或坐标位置的范围)提取出来，生成包含该位置信息的目标识别指令，将该指令发送给与其关联的前端图像采集装置后，图像采集装置根据该指令对识别目标进行动态追踪。
图4是本发明的步骤s4的流程示意图。
如图4所示，前述步骤s4进一步包括下述步骤：
步骤s41，调取所述识别目标对应的缓存图像。
如前所述，图像采集装置缓存了预定时长的图像，取证员通过中央管理平台调取识别目标对应的缓存图像。
步骤s42，从所述缓存图像中查找存在违法行为的违法图像。
从图像采集装置缓存的图像中，查找识别目标存在违法行为的违法图像。
步骤s43，对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。
中央管理平台查找到所述违法图像后，对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格(例如，违法图像画面定格)、标记(例如，标记违法图像)、存储(例如，将违法图像另存为)、合成(例如，将至少两张违法图像进行合成)和输出(例如，将合成后的违法图像进行输出)。
具体执行步骤参见下文图6所示示例。
图5是本发明的步骤s5的流程示意图。
如图5所示，前述步骤s5包括：
步骤s51，实时采集目标图像。
图像采集装置实时追踪和采集识别目标的图像。
步骤s52，在所述采集图像中查找存在违法行为的违法图像。
取证员在常规的巡逻监控过程中，通过中央管理平台实时接收前端的图像采集装置发送的监控画面。当取证员通过客户端的监控画面发现违法行为(如违法停车、违法变道、违法压线、逆行、违反限行规定等)的图像。
步骤s53，对所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。
如前所述，中央管理平台对查找出的所述违法图像进行下述至少之一的处理：定格、标记、存储、合成和输出。
具体执行步骤参见下文图6所示示例。
图6是本发明的步骤s43和步骤s53的流程示意图。
如图6所示，前述步骤s43和步骤s53包括如下子步骤：
步骤s431，提取至少两张存在违法行为的违法图像。
本步骤中，中央管理平台从所述违法图像中提取出至少两张存在违法行为(如违法停车、违法变道、违法压线、逆行、违反限行规定等)的违法图像)。
步骤s432，合成所述至少两张违法图像。
查找到违法图像后，将至少两张图像进行合成。
这里，步骤s431和步骤s432既可以在中央管理平台基于缓存图像追溯过去目标行为的过程中执行，也可以在中央管理平台采集图像追踪以后目标行为的过程中执行。
图7是本发明的另一可选实施方式的流程示意图。
如图7所示，本发明的交通违法动态识别方法还包括：
步骤s10，获取违法目标的车牌信息和/或车型信息。
图像采集装置接收到目标识别指令后，对识别目标进行动态追踪。在追踪过程中，通过自动调焦变倍等方式逐渐放大目标车辆细节，自动获取违法目标的车牌信息和/或车型信息。
步骤s20，将所述违法图像、车牌信息和/或车型信息合成以生成目标违法信息。
承接上述步骤432和步骤s10,将所述违法图像、车牌信息和/或车型信息合成以生成目标违法信息。
同样的，步骤s10和步骤s20既可以在中央管理平台基于缓存图像追溯过去目标行为的过程中执行，也可以在中央管理平台采集图像追踪以后目标行为的过程中执行。
在一可选实施方式中，在所述步骤s20之后，还包括将所述识别目标以及对应的目标违法信息存入违章数据库中的步骤。便于后续的取证员通过中央管理平台查找该违法车辆的目标识别信息。
如上所述，详细介绍了本发明的交通违法动态识别方法，通过图像采集装置对道路监控图像进行实时查看，利用图像采集装置对车辆违法行为进行自动追踪取证，从而简化传统交通违法手动抓拍取证的复杂度，同时使得本发明能够从根本上解决“控制信号响应与监控图像不同步”的矛盾，提升取证效率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。