确认车辆鸣笛的方法和系统与流程

本申请涉及交通道路信息处理领域，尤其涉及一种确认车辆鸣笛的方法和系统。

背景技术：

一般机动车鸣笛抓拍系统，在检测到鸣笛声之后，通过有若干传声器组成的声阵列设备进行声源定位，同时使用高清交通摄像机抓拍图像，然后根据声源定位的坐标在图像上定位违章车辆。上述现有技术要求要求摄像机的视野区域必须与声阵列的测量区域完全匹配，否则声源定位点无法准确地转换到图像中。

图1为高清摄像机的视野区域示意图，高清摄像机的视野区域由水平和垂直两个方向的视角确定，形成一个四方锥体形状，在某一个距离处围成的矩形就是可视的图像区域。对于声阵列而言，其测量开角范围具有同样的几何特性。图2为两个区域关系的平面示意图，为简单起见，仅仅示意了某一个方向的关系，在另外一个方向上具有相同的原理。图2中，高清摄像机的镜头中心点为o1，所在平面为p1，视角为2θ1，视野区域为a1o1b1，声阵列的中心点为o2，所在平面为p2，测量开角为2θ2，测量区域为a2o2b2。高清摄像机镜头的焦距、感光部件尺寸等参数确定了高清摄像机的视角，可以直接将此视角作为声阵列的计算开角范围。但是只有当镜头中心点o1和声阵列中心点o2重合，并且镜头平面p1和声阵列平面p2也重合时，视野区域a1o1b1才和测量区域a2o2b2相同。

为此一般声阵列设备会自带一个尺寸较小的摄像机，该自带摄像机位于声阵列中心位置，并且其镜头面在声阵列平面上，镜头中心点和声阵列中心点重合，此时自带摄像机的视角范围就是声阵列的测量开角范围。但是声阵列自带摄像机由于尺寸较小，其清晰度不足以进行图像中的汽车车牌识别，因此实际使用中需要另外配置体积较大的交通专用的高清摄像机。

此时将出现新的问题，声阵列和高清摄像机就是两个分离的部件，当两者分别安装在交通道路上方的横杆上时，两者中心位置不同，声阵列平面和高清摄像机镜头平面也不在同一个平面上，因此高清摄像机的视野区域就无法当做声阵列的测量开角范围使用，从而需要一些方法将两者进行匹配。一种方法是从摄像机图像中截取一部分包含被测量道路的区域，同时丈量该道路区域尺寸，然后通过几何变换进行匹配；另一种方式是对比声阵列自带摄像机的视野区域和高清摄像机的视野区域，通过调整高清摄像机的角度和位置，使得两个图像区域基本重合，实现粗略的匹配。

上述两种匹配方式，除了误差难以消除之外，还需要非常复杂的现场操作，而且一旦安装匹配之后就不能移动或调整角度，否则又需要重新进行上述匹配操作。在实际使用中无法将整套系统当做可移动式装置进行使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种确认车辆鸣笛的方法和系统，能够实现现场安装后无需进行声阵列测量区域与高清摄像机视野区域的匹配操作，从而实现移动式应用。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的第一方面，提出一种确认车辆鸣笛的方法，该方法包括：根据预设摄像机获取图像；根据预设摄像机的参数确定声阵列的第二视角范围，所述参数包括预设摄像机位置参数、镜头参数以及感光部件参数；通过声阵列获取声音，所述声音包括车辆的鸣笛声；根据所述声音及所述第二视角范围确定所述声音的位置坐标；根据所述位置坐标与所述图像确定鸣笛的车辆。

在本申请的一种示例性实施例中，根据预设摄像机的参数确定声阵列的第二视角范围，包括：根据所述镜头参数以及所述感光部件参数确定预设摄像机的第一视角范围及视野距离；根据所述位置参数确定预设摄像机与声阵列的第一中心距离与第二中心距离；根据所述第一视角范围、所述视野距离、所述第一中心距离以及所述第二中心距离确定所述第二视角范围。

在本申请的一种示例性实施例中，根据所述第一视角范围、所述视野距离、所述第一中心距离以及所述第二中心距离确定所述第二视角范围，包括：

其中，θ1为所述第一视角范围，θ3、θ4为所述第二视角范围，s为所述视野距离，d、h分别为所述第一中心距离、所述第二中心距离。

在本申请的一种示例性实施例中，根据所述声音及所述第二视角范围确定所述声音的位置坐标包括：使用波束形成方法确定所述位置坐标。

在本申请的一种示例性实施例中，根据所述位置坐标与所述图像确定鸣笛的车辆包括：根据所述位置坐标在所述图像中定位鸣笛车辆；通过车牌识别算法获取所述鸣笛车辆的车辆信息。

根据本申请实施例的第二方面，提出一种确认车辆鸣笛的，该系统包括：预设摄像机，用于获取图像；声阵列，具有一第二视角范围，用于获取第二视角范围内的声音，所述声音包括车辆的鸣笛声；视角范围模块，用于根据预设摄像机的参数确定所述第二视角范围，所述参数包括预设摄像机的位置参数、镜头参数以及感光部件参数。

在本申请的一种示例性实施例中，确认车辆鸣笛的系统还包括计算处理单元，用于根据所述声音及所述第二视角范围确定所述声音的位置坐标；以及根据所述位置坐标与所述图像确定鸣笛车辆。

在本申请的一种示例性实施例中，确认车辆鸣笛的系统还包括固定支架，用于固定所述声阵列与所述预设摄像机。

在本申请的一种示例性实施例中，所述固定支架还用于保证预设摄像机的镜头平面与声阵列平面平行。

在本申请的一种示例性实施例中，所述声阵列可以是平面式的，也可以是立体式的。

根据本申请的确认车辆鸣笛的方法和系统，能够实现现场安装后无需进行声阵列测量区域与高清摄像机视野区域的匹配操作，从而实现移动式应用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据现有技术示出的高清摄像机的视野区域示意图。

图2是根据现有技术示出的摄像机视野区域和声阵列测量区域的关系图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的方法的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的方法的示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的方法的流程图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的方法的流程图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的系统的原理框图。

图8是根据另一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的系统的原理框图。

图9是根据另一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的系统的示意图。

图10是根据另一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的系统的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本发明将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。

附图仅为本发明的示意性图解，图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的步骤还可以分解，而有的步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

下面结合附图对本发明示例实施方式进行详细说明。

根据本申请的确认车辆鸣笛的方法，能够实现现场安装后无需进行声阵列测量区域与高清摄像机视野区域的匹配操作，从而实现移动式应用。

图3是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的方法的流程图。参照图3，确认车辆鸣笛的方法可以如下所示：

在步骤s310中，根据预设摄像机获取图像。其中，预设摄像机为高清摄像机。

在步骤s320中，根据预设摄像机的参数确定声阵列的第二视角范围，所述参数包括预设摄像机位置参数、镜头参数以及感光部件参数。其中，预设摄像机与声阵列分别具有第一视角范围、第二视角范围。预设摄像机的第一视角范围为预设摄像机的视角范围，可例如为图2中的θ1；声阵列的第二视角范围为声阵列的测量开角范围，可例如为图2中的θ2。预设摄像机的第一视角范围由预设摄像机的焦距、感光部件尺寸等参数确定。可以根据预设摄像机的第一视角范围以及预设摄像机与声阵列的相对位置确定声阵列的第二视角范围。

根据示例实施例，步骤s320可以包括：根据镜头参数以及感光部件参数确定预设摄像机的第一视角范围及视野距离；根据位置参数确定预设摄像机与声阵列的第一中心距离与第二中心距离；根据第一视角范围、视野距离、第一中心距离以及第二中心距离确定第二视角范围。其中，视野距离为预设摄像机与被拍摄对象的距离。可根据预设摄像机与声阵列的相对距离计算第一中心距离与第二中心距离，例如当预设摄像机镜头中心与声阵列中心处于同一纵轴线时，第一中心距离与第二中心距离分别为水平距离与垂直距离。当预设摄像机镜头中心与声阵列中心在横轴、纵轴、竖轴上均没有处于一条直线时，还可以包括一第三中心距离。本发明对此不作特殊限定。

根据示例实施例，如图4所示，o1为预设摄像机的镜头中心，o2为声阵列中心，根据第一视角范围、视野距离、第一中心距离以及第二中心距离确定第二视角范围的计算方式可如下所示：

其中，θ1为第一视角范围，θ3、θ4为第二视角范围，s为视野距离，d、h分别为第一中心距离、第二中心距离。当预设摄像机镜头中心与声阵列中心具有第三中心距离时，可根据实际情况通过其他转换公式确定第二视角范围。应该理解，本发明的技术方案并不以前述公式为限，还可以根据具体情况通过其他转换公式确定第二视角范围。

在步骤s330中，通过声阵列获取声音，所述声音包括车辆的鸣笛声。其中，声阵列可以声音的提取特征量为依据，通过一定的模式识别智能算法筛选并获得车辆的鸣笛声，用以根据车辆的鸣笛声确认所述车辆的位置坐标。

在步骤s340中，根据所述声音及第二视角范围确定所述声音的位置坐标。其中，声音的位置坐标的表示以声阵列的测量区域为基准。根据示例实施例，可以使用波束形成方法确定所述位置坐标，所述波束形成方法包括延迟累加法和/或music法。其中，波束形成方法为基于最大输出功率的可控波束形成技术，它的基本思想是将各阵元采集来的信号进行加权求和形成波束，通过搜索声源的可能位置来引导该波束，修改权值使得传声器阵列的输出信号功率最大。应该理解，本发明的技术方案还可以采用其他的定位算法对所述声音进行定位，例如基于高分辨率谱估计的方法、基于声达时延差(tdoa)的方法。

在步骤s350中，根据所述位置坐标与所述图像确定鸣笛的车辆。其中，当声阵列的测量区域与预设摄像机的测量区域相同时，鸣笛声在声阵列测量区域内的位置坐标与鸣笛车辆在图像中的位置坐标相同，从而完成声音位置到图像位置的转换。

根据示例实施例，步骤s350可以包括：根据位置坐标在图像中定位鸣笛车辆；通过车牌识别算法获取所述鸣笛车辆的车辆信息。其中，本发明对车牌识别算法的具体方式并不作特殊限定，其通常步骤为：车牌定位；字符分割；字符识别。

根据本申请的确认车辆鸣笛的方法，通过物理关系与几何变化，将摄像机的第二视角范围转换为声阵列的第一视角范围，能够实现现场安装后无需进行声阵列测量区域与高清摄像机视野区域的匹配操作，从而实现移动式应用。

图5是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的方法的流程图。参照图5，确认车辆鸣笛的方法可以包括：

步骤s510，根据镜头参数以及感光部件参数确定预设摄像机的第一视角范围及视野距离。其中，预设摄像机的视角范围是由镜头参数以及感光部件参数确定的。

步骤s520，根据所述位置参数确定预设摄像机与声阵列的第一中心距离与第二中心距离。其中，位置参数指预设摄像机镜头中心与声阵列中心的相对距离，可以根据水平相对位置和垂直相对位置拆分为第一中心距离与第二中心距离。

步骤s530，根据第一视角范围、视野距离、第一中心距离以及第二中心距离确定第二视角范围。其中，如图4所示，可以根据如下计算方式确定声阵列的第二视角范围：

其中，θ1为预设摄像机的第一视角范围，θ3、θ4为声阵列的第二视角范围，s为视野距离，d、h分别为第一中心距离、第二中心距离。当通过一定方式将预设摄像机镜头中心设置于与声阵列中心重合位置时，

第一中心距离与第二中心距离取值为0。此时，第二视角范围的计算公式如下：

θ3＝90-θ1

θ4＝90+θ1

图6是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的方法的流程图。参照图6，确认车辆鸣笛的方法可以包括：

步骤s610，根据摄像机参数，确定其视角范围±θ1。其中，θ1为摄像机的第一视角范围。摄像机的第一视角范围是由摄像机的感光元件参数、镜头参数确定的。

步骤s620，根据摄像机与声阵列的位置参数，确定中心距h和d。其中，h可以是摄像机与声阵列的水平距离，d可以是摄像机与声阵列的垂直距离。当摄像机与声阵列在横轴、竖轴、纵轴上均没有处于一条直线时，还可以计算一纵轴中心距离y，此处不再赘述。

步骤s630，根据视野距离s和中心距h、d，通过几何变换，计算对应的声阵列的第二视角范围θ3～θ4。其中，视野距离为摄像机与被拍摄车辆的距离。摄像机与声阵列的相对位置关系如图4所示，由视野距离s和中心距h、d确定声阵列第二视角范围的计算方式可以如下所示：

当摄像机镜头中心与声阵列中心重合时，h、d取值为0，前述已经说明此时声阵列第二视角范围θ3、θ4的计算方式，在此不再赘述。

步骤s640，使用波束形成方法，在第二视角范围θ3～θ4内，计算鸣笛声源位置。其中，波束形成方法可例如为延迟累加法和/或music法，本发明对此不作特殊限定。

步骤s650，通过声源位置在图像中该位置上标注鸣笛声，并定位汽车和车牌识别。其中，由于调整第二视角范围后的声阵列与其匹配的摄像机具有相同的测量区域，因此声阵列测出的鸣笛声位置与鸣笛车辆在图片中位置相同。车牌识别算法可通过图像处理，对车牌进行识别。车牌识别通常可分为三个步骤：一、车牌区域检测；二、字符分割；三、字符识别。

根据本申请的确认车辆鸣笛的方法，根据摄像机的参数以及与声阵列的位置参数确定声阵列的测量区域，使声阵列的测量区域与摄像机视野区域相匹配，能够实现现场安装后无需进行声阵列测量区域与高清摄像机视野区域的匹配操作，从而实现移动式应用。综上，本申请的确认车辆鸣笛的方法通过将摄像机与声阵列固定，使其具有固定的相对位置，并通过几何参数确定声阵列的视角范围，同时摄像机视角范围到声阵列测量开角范围的变换关系也就确定了。在现场安装时，就无需任何匹配操作，从而实现移动式应用。

图7是根据一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的系统的原理框图。参照图7，确认车辆鸣笛的系统可以包括：预设摄像机710、声阵列720以及视角范围模块730。

在确认车辆鸣笛的系统中，预设摄像机710用于获取图像。其中，预设摄像机为高清摄像机。

声阵列720具有一第二视角范围，用于获取第二视角范围内的声音，所述声音包括车辆的鸣笛声。根据示例示例实施例，声阵列可以是平面式的，也可以是立体式的，本发明对此不作特殊限定。

视角范围模块730用于根据预设摄像机的参数确定所述第二视角范围，所述参数包括预设摄像机的位置参数、镜头参数以及感光部件参数。其中，预设摄像机与声阵列分别具有第一视角范围、第二视角范围。预设摄像机的第一视角范围由预设摄像机的焦距、感光部件尺寸等参数确定。可以根据预设摄像机的第一视角范围以及预设摄像机与声阵列的相对位置确定声阵列的第二视角范围。

根据示例实施例，视角范围模块730可用于：根据镜头参数以及感光部件参数确定预设摄像机的第一视角范围及视野距离；根据位置参数确定预设摄像机与声阵列的第一中心距离与第二中心距离；根据第一视角范围、视野距离、第一中心距离以及第二中心距离确定第二视角范围。其中，视野距离为预设摄像机与被拍摄对象的距离。可根据预设摄像机与声阵列的相对距离计算第一中心距离与第二中心距离，例如当预设摄像机镜头中心与声阵列中心处于同一纵轴线时，第一中心距离与第二中心距离分别为水平距离与垂直距离。当预设摄像机镜头中心与声阵列中心在横轴、纵轴、竖轴上均没有处于一条直线时，还可以包括一第三中心距离。本发明对此不作特殊限定。参考图4，第二视角范围的计算方式具体可表示如下：

其中，θ1为第一视角范围，θ3、θ4为第二视角范围，s为视野距离，d、h分别为第一中心距离、第二中心距离。

根据示例实施例，确认车辆鸣笛的系统还可以包括一计算处理单元，用于根据所述声音及所述第二视角范围确定所述声音的位置坐标；以及根据所述位置坐标与所述图像确定鸣笛车辆。其中，根据所述声音及所述第二视角范围确定所述声音的位置坐标，具体可以使用波束形成算法，如延迟累加法、music法等进行声音定位，获取鸣笛声在第二视角范围内的坐标。根据所述位置坐标与所述图像确定鸣笛车辆，具体可以根据高清摄像机实时图像中的相应坐标位置中定位该位置处的机动车，然后进行车牌识别操作。计算处理单元可以是一台独立的计算机，也可以是在声阵列820或高清摄像机810内部的嵌入式系统。

根据示例实施例，确认车辆鸣笛的系统还可以包括一固定支架，用于固定所述声阵列与所述预设摄像机。固定支架还可用于保证预设摄像机的镜头平面与声阵列平面平行。

图8是根据另一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的系统的原理框图。参照图8，确认车辆鸣笛的系统可以包括高清摄像机810、声阵列820以及固定支架830。

在确认车辆鸣笛的系统中，固定支架830用于安装高清摄像机810以及声阵列820，其安装后的系统示意图如图9所示，该系统可使高清摄像机810与声阵列820的位置和角度相对固定，并使高清摄像机的镜头中心点o1与声阵列中心点o2具有固定的间隔，水平间隔为h，垂直间隔为d。应该理解，固定支架830的形式并不限于图8示出的直角形结构，还可以是其他形式的固定支架，只需通过合理设计，使高清摄像机810与声阵列的820的相对位置固定即可。

当将高清摄像机810与声阵列820按照前述要求安装在固定支架830后，高清摄像机810的视野区域与声阵列820的测量区域，在相同的距离上，大小相同并且处于同一个平面，但位置上相差固定中心距(由h和d表示)。此时根据视野距离s和中心距h和d，如图4所示，使用几何变换，可将摄像机的第一视角范围转换为声阵列的第二视角范围，图10是根据另一示例性实施例示出的一种确认车辆鸣笛的系统的原理框图。图10所示实际为图9的一种特殊情形：通过合理设计固定支架，使得安装后的两个中心点重合，h＝0、d＝0，此时可无需任何几何变换，声阵列820的视角范围计算公式可如下所示：

θ3＝90-θ1

θ4＝90+θ1

根据本申请的确认车辆鸣笛的系统，通过将声阵列与高清交通摄像机结合在一起，使得两者位置固定，两者中心位置相差固定尺寸，然后将高清摄像机的视角范围进行几何变换，得到声阵列的第二视角范围。该系统在设计时各种几何参数即可确定，同时第一视角范围到第二视角范围的变换关系也就确定了。在现场安装时，就无需任何匹配操作，从而实现移动式应用。

此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其他实施例。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未申请的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不限于这里已经示出的详细结构、附图方式或实现方法，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。