一种交通违法压线抢占车道行驶行为检测采集系统及方法与流程

本发明属于道路交通领域,具体涉及一种交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统及方法。

背景技术：

城市中机动车数量的快速增加，交通设施的建设速度无法赶上机动车的增长速度，城市拥堵日益严重，交通违法压线抢占车道行驶的行为不仅存在可能发生交通事故的极大隐患，还会干扰了其他车辆的行驶，降低了道路的通行效率，加剧了局部路段的拥堵问题。交通违法压线抢占车道行驶的行为主要包括压禁止跨越对向车行道分界线、禁止跨越同向车行道分界线、导流线等禁止标线后继续行驶的行为，这种行为在城市快速路出入口、高速公路出入口、道路交叉口的出现频率较高。

目前视频监控系统逐步完善，对于交通违法行为的管控力度加强，但通过视频监控系统获取的信息量较大，需要后期通过人工或智能算法进行高强度分析。感应式车辆检测器系统也逐步完善，可以快速准确的获得交通量、车辆速度、车辆种类、车辆行驶方向等交通信息，但获取的信息种类比较单一，无法真实的反映车辆的行驶行为，也不能周期性的汇报车辆违法行驶行为发生的情况，因此针对上述问题还没有提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明提供了一种交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统及方法，通过检测采集车辆的压线行驶速度和行驶方向与禁止标线的夹角即侵入角对过往车辆的行驶行为定性，然后中央控制装置及时从视频缓存装置中选取违章车辆的视频信息存入视频储存装置长期保存，根据预设的通信周期，通过通讯装置及时向交通指挥中心汇报这类违法行为的发生情况。

本发明的技术方案：

一种交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统包括：杆件、高清摄像机、感应式摄像机补光装置、车辆检测装置、视频缓存装置、视频储存装置、中央控制装置、通信装置；

所述车辆检测装置包含各向异性磁阻检测器、坐标采集器、滤波器和模电转换器，各项异性磁阻检测器应布设在禁止标线起始端平行位置的各车道中心，布设数量为一个，然后布设在禁止跨越同向车行道分界线、禁止跨越对向车行道分界线两侧，导流线的外围线两侧，并具有特定编号，安装坐标；

所述中央控制装置包含时间同步单元、计算单元、视频处理单元、信息上报单元；

所述高清摄像机的输出端与视频缓存装置输入端连接，车辆检测装置的输出端与感应式摄像机补光装置输入端连接，车辆检测装置输出端与高清摄像机输入端连接，中央控制装置与车辆检测装置输入端与输出端相互连接，中央控制装置与视频缓存装置输入端与输出端相互连接，中央控制装置与通信装置输入端与输出端相互连接，中央控制装置与视频储存装置输入端与输出端相互连接，中央控制装置与杆件输入端与输出端相互连接。

所述杆件包含高度和旋转角度控制装置，杆件上部安装高清摄像机与感应式摄像补光装置。

所述中央控制装置控制杆件、高清摄像机、感应式摄像机补光装置、车辆检测装置、视频缓存装置、视频储存装置、通信装置。

所述杆件设置数量为2～4个，杆件分别设置在车辆行驶方向的前方和后方杆件，前后方设置的数量相等。

所述高清摄像机拍摄的视频储存于视频缓存装置。

所述车辆检测装置控制高清摄像机启动。

所述感应式摄像机补光装置包含光线感应单元，摄像补光灯。

所述高清摄像机拍摄对象为进入包含禁行标线路段的车辆。

采用所述交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统进行交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集的方法，包括如下步骤：

步骤1：车辆检测装置实时检测车辆通过情况；

步骤2：当车辆检测装置检测到有车通过时，中央控制装置将视频缓存装置、视频储存装置、车辆检测装置、通信装置的时间设置成中央控制装置当前时间；

步骤3：当车辆检测装置检测到有车辆通过时，感应式摄像机补光装置启动，检测环境中光线强度，光线强度达不到拍摄要求时，开启摄像补光灯，然后执行步骤4，否则执行步骤4；

步骤4：高清摄像机启动开始拍摄视频；

步骤5：高清摄像机将拍摄的视频实时传输到视频缓存装置中；

步骤6：视频缓存装置将拍摄的视频储存，并实时复制，将复制实时视频传输给中央控制装置；

步骤7：中央控制装置实时判断拍摄角度，如果拍摄视频存在拍摄死角，中央控制装置调整杆件高度和拍摄角度，执行步骤8，否则，执行步骤8；

步骤8：车辆检测装置实时检测是否存在禁止标线两侧的各向异性磁阻检测器被先后触发的情况，如果有将触发的检测器编号、对应的检测器坐标、对应的检测器触发时间段、对应的检测器处理波形发送给中央控制装置，执行步骤9，否则，执行步骤；

步骤9：中央控制装置将接收到的检测器编号、检测器触发时间段、检测器坐标、检测器处理波形根据检测器触发时间段的先后，两个为一组进行编组，每个编组记为一辆车辆k，车辆k触发的第一个检测器u1的检测器触发时间段为[tk1，tk2]，触发的第二个检测器u2的检测器触发时间段为[tk3，tk4]，车辆k触发u1的检测器处理波形的最高波峰对应的波峰时间为tkup1，车辆k触发u2的检测器处理波形的最高波峰对应的波峰时间为tkup2，车辆k触发u1的检测器处理波形的波谷对应的最低波谷时间为tkdown1，车辆k触发u2的检测器处理波形的最低波谷对应的波谷时间为tkdown2，u1的检测器坐标为(xu1，yu1),u2的检测器坐标为(xu2，yu2)，中央控制装置计算车辆k的压线行驶速度vk和侵入角θk；

以车辆k为例计算车辆压线行驶速度vk：

侵入角θk：

步骤10：中央控制装置储存车辆k的压线行驶速度和侵入角，判断车辆k的驾驶行为是否属于交通违法压线抢占道路行驶行为，条件为：

vk∈[0,vs](1)

θk∈[0,90°](2)

其中vs为该路段的限制车速；

如果车辆的压线行驶速度满足条件1，同时侵入角满足条件2，中央控制装置判断该车辆的行驶行为为交通违法压线抢占道路行驶行为，计算截取时间δt，截取u1检测器触发时间前δt至u2检测器结束触发之后δt的视频，复制视频，将复制视频和计算获得的视频中对应车辆的压线行驶速度vk和侵入角θk通过通信装置发送至交通指挥中心，执行步骤11，否则，执行步骤11；

以车辆k为例计算δt：

其中δt为截取时间，d为该行驶方向道路宽度，vk为车辆压线行驶速度；

步骤11：中央控制装置时间每过一个统计周期，统计周期内发生交通违法压线抢占道路行驶行为的次数，向控制中心汇报，如果有交通违法压线抢占道路行驶行为发生，中央控制装置将交通违法压线抢占道路行驶行为视频中添加发生时间、检测器编号、检测器坐标、压线行驶速度、侵入角标记后，压缩后发送至视频储存装置以高保真格式保存，然后对非交通违法压线抢占道路行驶行为视频压缩后发送至视频储存装置以占用储存空间低的格式保存，清空视频缓存装置中的视频，否则，将全部视频以占用储存空间低的格式保存，清空视频缓存装置中的视频。

有益效果：

本发明应用于道路交通领域，实时获取交通违法压线抢占道路行驶行为的视频、图像、压线行驶速度、侵入角，适用于目前道路上机动车交通违法压线抢占道路行驶行为的取证抓拍，通过分析违法车辆的压线行驶速度、侵入角可以判断车辆行驶行为的危险程度，将交通违法压线抢占道路行驶行为的发生时间、检测器编号、检测器坐标、压线行驶速度、侵入角在视频中标记后，并长期储存，便于后期的调用、数据统计、分析和研究。本发明采用的杆件、高清摄像机、感应式摄像机补光装置可以保证拍摄的视频具有较高的清晰度、辨识度，同将高清摄像机结合车辆检测装置协同控制在无车通过的情况下停止拍摄，节约储存资源和电能。本发明采用的通行装置实时上传数据的方法，可以使交通控制中心实时获取交通违法压线抢占道路行驶行为发生的情况，便于及时执法，和预测重大交通事故的发生。本发明也对车辆违法压线抢占道路行驶行为予以了威慑，具有实际效益，节约了有限的警力资源，提高了机动车驾驶员的守法意识。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统框架图；

图2是本发明具体实施方式的交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统的位置布设示意图；

图3是本发明交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集方法场景示意图；

图4是本发明具体实施方式的交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统的杆件结构及设备安装示意图；

图5是本发明交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集方法流程示意图；

其中，1-车辆k，2-禁止跨越同向车行道分界线，3-向异性磁阻检测器，4-导流线外围线，5-杆件及其安装设施放置位置，6-高清摄像机，7-感应式摄像机补光装置，8-杆件的立杆，9-高度和旋转角度控制装置，10-地面，11-车辆k触发的第一个检测器u1，12-车辆k触发的第二个检测器u2，13-未触发的检测器，14-车辆k的侵入角θk，15-位于车道中央的各异性磁阻检测器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，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除、完整地描述，显然所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当在本发明保护的范围之内。

特别说明，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“车辆k”、“检测器u1”、“检测器u2”等是用于泛指符合特定条件下的对象，不是特指一个对象，同时应当理解为该类对象使用的数据在适当情况下可以下在顺序等方面发生变化，以便这里描述的本发明的实施例能够在图示或描述以外的类似场景中实施；此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，本发明中的交通违法压线抢占道路行驶行为泛指所有机动车压过或跨过禁止跨越对向车行道分界线、禁止跨越同向车行道分界线、导流线等禁止标线后继续行驶的行为。

根据本发明实施例，提供了一种交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统及方法，需要说明的是，在附图的系统框架图的系统框架和监测采集方法可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，在使用计算机模拟的交通系统中执行。

一种交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统包括：杆件、高清摄像机、感应式摄像机补光装置、车辆检测装置、视频缓存装置、视频储存装置、中央控制装置、通信装置，如图1所示。

车辆检测装置是用来检测车辆的通过情况，车辆检测装置会对各向异性磁阻检测器进行编号，并拥有对应安装各向异性磁阻检测器的地理位置坐标信息，各向异性磁阻检测器通过磁阻效应感知车辆通过的，当车辆通过各向异性磁阻检测器的检测范围时对检测磁场造成扰动，造成电阻变化，生成检测波，原始检测波通过去燥，平滑处理后，车辆检测装置将检测器处理波形、检测器编号、检测器坐标、检测器触发时间段发送至中央控制装置。

车辆检测装置的各向异性磁阻检测器检测半径为2米，如图2所示各向异性磁阻检测器的布设方式为在禁止标线起始端平行位置的各车道中心，布设数量为一个，然后沿道路标线不同侧对应布设，同方向各向异性磁阻检测器布设间距为2.5米，各向异性磁阻检测器与标线距离为1.25米，沿道路标线布设的方式也可以如图3不同侧交替布设，同方向各异性磁阻检测器布设间距仍未2.5米，各异性磁阻检测器与标线距离仍未1.25米。

如图3所示侵入角θ为指编组后触发的两个各异性磁阻检测器中心点(xu1，yu1)和(xu2，yu2)连线与标线相交的锐角，当出现车辆同时触发多个各异性磁阻传感器的情况，将位于标线同侧的各异性磁阻检测器视做一个检测器，然后取位于标线同侧检测器中心连线的中点作为(xu1，yu1)和(xu2，yu2)，两侧检测器中心连线的中点连线与标线的相交锐角为侵入角。

如图3所示车辆压线行驶速度计算方法中，当出现车辆同时触发多个各异性磁阻传感器的情况，将位于标线同侧的各异性磁阻检测器视做一个检测器，然后取位于标线同侧检测器中心连线的中点作为(xu1，yu1)和(xu2，yu2)。

高清摄像机为工业级700万像素高清网路摄像机,作为交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统的视频输入设备，视频检测的目标是进入包含禁行标线路段的机动车，高清摄像机拍摄的视频应包含原始拍摄时间。

如图1所示，交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统中高清摄像机的输出端与视频缓存装置输入端连接，车辆检测装置的输出端与感应式摄像机补光装置输入端连接，车辆检测装置输出端与高清摄像机输入端连接，中央控制装置与车辆检测装置输入端与输出端相互连接，中央控制装置与视频缓存装置输入端与输出端相互连接，中央控制装置与通信装置输入端与输出端相互连接，中央控制装置与视频储存装置输入端与输出端相互连接，中央控制装置与杆件输入端与输出端相互连接，连接方式可以为光纤、同轴电缆、电话线、网线等有线通信方式或wifi、蓝牙、zigbee、nfc、rfid等无线通信方式。

感应式摄像机补光装置包含光线感应单元，摄像补光灯，作用是在诸如夜晚，黄昏、阴天等环境光线无法满足拍摄要求的情况下，为摄像机补光以增强拍摄区域的环境光线获得清晰的拍摄效果。

如图4所示杆件上部安装高清摄像机和感应式摄像机补光装置，下部即地面以下设置高度和旋转角度控制装置，用于接收中央控制装置的指令，调整杆件高度和旋转角度，保证高清摄像机的拍摄角度和清晰度可以捕获违章车辆的行驶轨迹、车辆牌照、车辆车型等特征信息。

如图2杆件的位置应在车辆行驶方向前后，并且不应安装在行车道上保证不干扰车辆的正常行驶，设置数量应在2～4个，杆件分布应为前后各1～2个，以保证拍摄视频中包含违章车辆的行驶轨迹、车辆牌照、车辆车型等特征信息。

视频缓存装置的作用是无差别缓存一个统计周期内的每帧高清摄像机拍摄的视频，记录视频储存和调用的时间，视频缓存装置不会对视频进行任何修改，便于中央控制装置随时调用，每过一个统计周期清空一次，统计周期由中央控制装置根据控制中心要求的上报时间间隔设置的。

视频储存装置的作用是分类储存中央控制装置分类并标记后的视频，记录每段视频储存和调用的时间，并不对视频进行任何修改，便于中央控制器或外接端口随时调用。

中央控制装置包含时间同步单元、计算单元、视频处理单元、信息上报单元等智能控制单元，时间同步单元作用是控制系统各部分的时间保持一致，消除时间不一致造成的误差，用于为视频处理单元输入时间值；计算单元作用是接收来自车辆检测装置的检测器编号、检测器触发时间段、检测器坐标、检测器处理波形进行编组，划分检测器编号、检测器触发时间段、检测器坐标、检测器处理波形所属的车辆，计算车辆的压线行驶速度、侵入角，截取时间，根据计算所得的压线行驶速度、侵入角结合压线行驶速度范围、侵入角进行判断，判断车辆的行驶行为是否属于交通违法压线抢占道路行驶行为，如果车辆的行驶行为属于交通违法压线抢占道路行驶行为，将检测器触发时间段和截取时间发送至视频处理单元；视频处理单元接收视频缓存装置中的视频，视频处理单元截取第一个触发的检测器触发时间前δt至第二个检测器结束触发时间之后δt的视频，复制视频，将复制视频和计算获得的视频中对应车辆的压线行驶速度和侵入角发送至通信装置，在视频中添加发生时间、检测器编号、检测器坐标、压线行驶速度、侵入角标记后，压缩后发送至视频储存装置以高保真格式保存，然后对非交通违法压线抢占道路行驶行为视频压缩后发送至视频储存装置以占用储存空间低的格式保存；信息上报单元通过计算每个周期视频储存装置中新接收的高保真格式视频数量统计每周期交通违法压线抢占道路行驶行为的发生次数，统计每周期内交通违法压线抢占道路行驶行为的压线行驶速度和侵入角，发送至通信装置。

通信装置输入端是中央控制装置的视频处理单元和信息上报单元，输出端是控制中心信息接收装置输入端。

交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统采用能源为电能，供电方式可以为太阳能电池板、输电线路、大型蓄电池等。

如图5所示，采用所述交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集系统进行交通违法压线抢占道路行驶行为检测采集的方法，包括如下步骤：

步骤1：车辆检测装置实时检测车辆通过情况；

步骤2：当车辆检测装置检测到有车通过时，中央控制装置将视频缓存装置、视频储存装置、车辆检测装置、通信装置的时间设置成中央控制装置当前时间；

步骤3：当车辆检测装置检测到有车辆通过时，感应式摄像机补光装置启动，检测环境中光线强度，光线强度达不到拍摄要求时，开启摄像补光灯，然后执行步骤4，否则执行步骤4；

步骤4：高清摄像机启动开始拍摄视频；

步骤5：高清摄像机将拍摄的视频实时传输到视频缓存装置中；

步骤6：视频缓存装置将拍摄的视频储存，并实时复制，将复制实时视频传输给中央控制装置；

步骤7：中央控制装置实时判断拍摄角度，如果拍摄视频存在拍摄死角，中央控制装置调整杆件高度和拍摄角度，执行步骤8，否则，执行步骤8；

步骤8：车辆检测装置实时检测是否存在禁止标线两侧的各向异性磁阻检测器被先后触发的情况，如果有将触发的检测器编号、对应的检测器坐标、对应的检测器触发时间段、对应的检测器处理波形发送给中央控制装置，执行步骤9，否则，执行步骤；

步骤9：中央控制装置将接收到的检测器编号、检测器触发时间段、检测器坐标、检测器处理波形根据检测器触发时间段的先后，两个为一组进行编组，每个编组记为一辆车辆k，车辆k触发的第一个检测器u1的检测器触发时间段为[tk1，tk2]，触发的第二个检测器u2的检测器触发时间段为[tk3，tk4]，车辆k触发u1的检测器处理波形的最高波峰对应的波峰时间为tkup1，车辆k触发u2的检测器处理波形的最高波峰对应的波峰时间为tkup2，车辆k触发u1的检测器处理波形的波谷对应的最低波谷时间为tkdown1，车辆k触发u2的检测器处理波形的最低波谷对应的波谷时间为tkdown2，u1的检测器坐标为(xu1，yu1),u2的检测器坐标为(xu2，yu2)，中央控制装置计算车辆k的压线行驶速度vk和侵入角θk；

以车辆k为例计算车辆压线行驶速度vk：

侵入角θk：

步骤10：中央控制装置储存车辆k的压线行驶速度和侵入角，判断车辆k的驾驶行为是否属于交通违法压线抢占道路行驶行为，条件为：

vk∈[0,vs](1)

θk∈[0,90°](2)

其中vs为该路段的限制车速；

如果车辆的压线行驶速度满足条件1，同时侵入角满足条件2，中央控制装置判断该车辆的行驶行为为交通违法压线抢占道路行驶行为，计算截取时间δt，截取u1检测器触发时间前δt至u2检测器结束触发之后δt的视频，复制视频，将复制视频和计算获得的视频中对应车辆的压线行驶速度vk和侵入角θk通过通信装置发送至交通指挥中心，执行步骤11，否则，执行步骤11；

以车辆k为例计算δt：

其中δt为截取时间，d为该行驶方向道路宽度，vk为车辆压线行驶速度；

步骤11：中央控制装置时间每过一个统计周期，统计周期内发生交通违法压线抢占道路行驶行为的次数，向控制中心汇报，如果有交通违法压线抢占道路行驶行为发生，中央控制装置将交通违法压线抢占道路行驶行为视频中添加发生时间、检测器编号、检测器坐标、压线行驶速度、侵入角标记后，压缩后发送至视频储存装置以高保真格式保存，然后对非交通违法压线抢占道路行驶行为视频压缩后发送至视频储存装置以占用储存空间低的格式保存，清空视频缓存装置中的视频，否则，将全部视频以占用储存空间低的格式保存，清空视频缓存装置中的视频。