专利名称：多车道车辆监控方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及多车道车辆监控方法及系统。
背景技术：
多车道车辆监控和方法是未来道路发展的一个趋势，从市场上看，国家对于道路 监控、电子警察等的投入将会越来越多，全面加大所有路段的安全信息监控，市场非常大； 从资源方面看，该方法有效的减少资源的浪费，具备节能，减耗等功能，同时，简单的施工及 简洁的布局将会得到客户的青睐。传统的车辆监控系统是基于小视场CCD (Charge Coupled Device，电荷藕合器件) 摄像系统，由于视场小，单个系统只能实现单个车道的车辆抓拍、车辆识别及监控。在高速 公路、城市主干道以及国道等多车道的地方，为了实现单向车道的车辆监控，常常需要安装 多台车辆监控系统，以及配备多套相关设备，例如灯光补偿系统，每套设备监控1条车道， 使得单向车道的监控成本变得昂贵，工程施工难度加大，而且对于在车道交叉处抓拍的车 辆常常由于获取的图像信息只有部分而无法实现车辆识别。也有些技术提出利用全景相机进行多车道视频监控图像的采集，利用多摄像头采 集多幅图像进而拼接成一幅全车道的视频图像，但是，其成本、复杂性并未得到改善。
发明内容
本发明提供一种多车道车辆监控方法，用以降低成本、减轻施工难度、保证良好的 车辆监控效果，该方法包括多车道上安装的全车道触发线圈感知有车辆经过；所述全车道触发线圈触发电荷藕合器件C⑶采集所述经过车辆的图像，其中，所 述CCD的视场覆盖所述多车道的所有车道；根据所述采集的图像进行车辆识别和车道监控。较佳的，该方法进一步包括根据所述多车道的整体宽度、龙门架高度、以及全车道触发线圈安装位置与龙门 架的垂直距离，确定采集车辆图像所需(XD的视场角；根据确定的视场角选择(XD安装于龙门架之上。较佳的，根据确定的视场角选择CCD安装于龙门架之上，包括根据所述确定的视场角对应CCD的图像畸变量，调整所述确定的视场角；根据调整后的视场角选择(XD安装于龙门架之上。较佳的，根据所述采集的图像进行车辆识别和车道监控，包括对采集的图像进行畸变校正；根据校正后的图像进行车辆识别和车道监控。较佳的，所述对采集的图像进行畸变校正，包括利用嵌入式数字信号处理器DSP查询畸变图像与理想图像的空间对应关系表，根据查询结果生成所述采集的图像对应的校正后的图像；其中，所述空间对应关系表在CCD镜头标定后获得，并存储到所述嵌入式DSP中。较佳的，根据查询结果生成所述采集的图像对应的校正后的图像，包括根据查询结果计算出畸变校正参数；根据所述畸变校正参数，生成校正后的图像。本发明实施例还提供一种多车道车辆监控系统，用以降低成本、减轻施工难度、保 证良好的车辆监控效果，该系统包括全车道触发线圈，安装于多车道上，用于感知车辆经过；以及，在感知到到有车辆 经过时，触发(XD进行图像采集；CCD,其视场覆盖所述多车道的所有车道，用于根据全车道触发线圈的触发，对经 过车辆进行图像采集；识别和监控模块，用于根据(XD采集的图像进行车辆识别和车道监控。较佳的，所述CCD根据视场角选择并安装于龙门架之上，所述视场角根据所述多 车道的整体宽度、龙门架高度、以及全车道触发线圈安装位置与龙门架的垂直距离而确定。较佳的，所述视场角还根据所述确定的视场角对应CCD的图像畸变量进一步调
iF. o较佳的，所述识别和监控模块包括畸变校正单元，用于对采集的图像进行畸变校正；识别监控单元，用于根据校正后的图像进行车辆识别和车道监控。较佳的，所述畸变校正单元包括查询子单元，用于利用嵌入式数字信号处理器DSP查询畸变图像与理想图像的空 间对应关系表；生成子单元，用于根据查询子单元的查询结果，生成所述采集的图像对应的校正 后的图像。较佳的，所述生成子单元进一步用于根据查询结果计算出畸变校正参数；根据所 述畸变校正参数，生成校正后的图像。本发明中，多车道上安装的全车道触发线圈感知有车辆经过时，则触发电荷藕合 器件CCD采集所述经过车辆的图像，其中，所述CCD的视场覆盖所述多车道的所有车道；根 据所述采集的图像进行车辆识别和车道监控；从而基于大视场(XD实现对多车道车辆的监 控，其单个系统即能实现单向所有车道的车辆抓拍、车辆识别及监控，相对于现有技术中需 要安装多台车辆监控系统或利用全景相机实现单向车道车辆监控的技术方案，可以降低成 本，减轻施工难度，并且也不会出现获取的图像信息只有部分而无法实现车辆识别的情况， 保证了车辆识别的成功率、具有良好的车辆监控效果。在对采集的图像进行畸变校正之后， 根据校正后的图像进行车辆识别和车道监控，可以解决多车道视场覆盖与车辆识别的矛 盾，提高整体车辆监控效果。
图1为本发明实施例中多车道车辆监控方法流程图；图2为本发明实施例中畸变校正算法采用圆点靶板标定的靶板效果图3为本发明实施例中大视场CCD多车道车辆监控方法在一个具体实例中的实施 示意图；图4为本发明实施例中多车道车辆监控系统的结构示意图；图5为本发明实施例中传统的车辆监控系统在一个具体实例中的安装示意图；图6为本发明实施例中采用大视场CCD的多车道车辆监控系统在一个具体实例中 的示意图。
具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细说明。如图1所示，本发明实施例中，多车道车辆监控方法流程可以包括步骤101、多车道上安装的全车道触发线圈感知有车辆经过；步骤102、所述全车道触发线圈触发电荷藕合器件(XD采集所述经过车辆的图像， 其中，所述(XD的视场覆盖所述多车道的所有车道；步骤103、根据所述采集的图像进行车辆识别和车道监控。在实施上述方法流程之前，需要在多车道上安装全车道触发线圈、及采集车辆图 像的(XD。车道上采用全车道触发线圈，无论哪一车道有车辆经过都将触发(XD去采集图 像。在安装(XD之前，需要选用合适的(XD以达到覆盖多车道的所有车道的目的。本 发明实施例中采用大视场CCD摄像系统作为前端视频输入，其视场覆盖单向车道的所有车 道，可以保证采集到经过多车道上任一车道车辆的全部图像，即使车辆经过时位于占用不 止一个车道，也能完整获取车辆图像信息。视场角度可以根据车道的数量而定。在具体计 算出所需的CCD镜头视场角之后，可以据此选择相应的大视场镜头。一个实施例中，可以根据所述多车道的整体宽度、龙门架高度、以及全车道触发线 圈安装位置与龙门架的垂直距离，确定采集车辆图像所需CCD的视场角；进而根据确定的 视场角选择CCD安装于龙门架之上。考虑到一般而言，大视场CCD采集的图像边缘可能有畸变，则可以在前述根据所 述多车道的整体宽度、龙门架高度、以及全车道触发线圈安装位置与龙门架的垂直距离，确 定采集车辆图像所需CCD的视场角之后，根据所述确定的视场角对应CCD的图像畸变量，调 整所述确定的视场角；后续根据调整后的视场角选择CCD安装于龙门架之上。另外，由于一般而言大视场CCD采集的图像具有较大的畸变，若不进行畸变校正， 将可能影响车道监控和车辆识别，则在一个实施例中，可以在根据所述采集的图像进行车 辆识别和车道监控时，先对采集的图像进行畸变校正；后续再根据校正后的图像进行车辆 识别和车道监控。当然，实施中也不排除大视场CCD的性能较好、采集的图像无需进行畸变 校正、前述视场角无需进行调整的情况。对采集的图像进行畸变校正的方式可以有多种，只要是能实现图像畸校正的技术 均可。本发明实施例中，为了保证畸变校正的实时性、并提高校正速度，考虑利用嵌入式 DSP (Digital Signal Processor，数字信号处理器)对CCD采集的图像进行下位机的图像 畸变校正，校正时主要采用查找表技术，预先计算出每个图像点的空间对应关系，并嵌入到 DSP 中。
畸变校正的算法可以采用圆点靶板标定，其靶板效果图见图2。在CCD镜头标定后 可获得畸变图像与理想图像的空间对应关系表，本发明实施例中将此空间对应关系表作为 一个固定的查找表模式存储到嵌入式DSP中，以便查询并通过算法优化实时生成校正后的 图像，此图像将作为车辆识别以及车道监控的最终图像。实施中在(XD采集到车辆图像后，利用嵌入式数字信号处理器DSP查询畸变图像 与理想图像的空间对应关系表，根据查询结果生成所述采集的图像对应的校正后的图像， 后续根据校正后的图像进行车辆识别和车道监控。在生成校正后的图像时，可以先根据查询结果计算出畸变校正参数；再根据所述 畸变校正参数，生成校正后的图像。举一例如图3所示，大视场(XD多车道车辆监控方法实施时，车道上采用全车道触 发线圈，无论哪一车道有车辆经过都将触发CCD去采集图像；图像采集模块中的CCD感光成 像器件采用大视场的镜头，其视野覆盖全车道，本例中由于采用大视场CCD摄像系统采集 的图像畸变严重，例如，对于90°视场角的(XD，其最大畸变量达到20%，则进行畸变校正， 为保证不影响后期的车辆识别、车辆监控，本例中利用嵌入式DSP进行快速实时的畸变校 正。在摄像机标定后可得出畸变图像与理想图像的空间对应关系表，本例中将此表作为一 个固定的查找表模式存储到嵌入式DSP中，以便查询并通过算法优化实时生成校正后的图 像，此图像将作为车辆识别以及车道监控的最终图像。基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种多车道车辆监控系统，其结构如图4 所示，可以包括全车道触发线圈401，安装于多车道上，用于感知车辆经过；以及，在感知到到有 车辆经过时，触发(XD进行图像采集；CCD402，其视场覆盖所述多车道的所有车道，用于根据全车道触发线圈的触发，对 经过车辆进行图像采集；识别和监控模块403，用于根据(XD采集的图像进行车辆识别和车道监控。一个实施例中，CCD402根据视场角选择并安装于龙门架之上，所述视场角根据所 述多车道的整体宽度、龙门架高度、以及全车道触发线圈安装位置与龙门架的垂直距离而 确定。实施中，所述视场角还可以根据所述确定的视场角对应CCD的图像畸变量进一步调
iF. o一个实施例中，识别和监控模块403还可以包括畸变校正单元404，用于对采集的图像进行畸变校正；识别监控单元405，用于根据校正后的图像进行车辆识别和车道监控。一个实施例中，畸变校正单元404还可以包括查询子单元406，用于利用嵌入式数字信号处理器DSP查询畸变图像与理想图像 的空间对应关系表；生成子单元407，用于根据查询子单元的查询结果，生成所述采集的图像对应的校 正后的图像。一个实施例中，生成子单元407还可以用于根据查询结果计算出畸变校正参数； 根据所述畸变校正参数，生成校正后的图像。为了清楚说明本发明实施例技术方案的优势所在，下面举一例将传统的车辆监控
7系统与本发明实施例的大视场CCD多车道车辆监控系统进行对比图5为本例中传统的车辆监控系统的安装示意图，由图5可见，传统的摄像系统 分别由1台摄像机监控1条车道，每条车道安放一个单独的触发线圈。假设龙门架高6m， 车辆触发点距离龙门架垂直距离为20m，车道宽为3. 75m，则单个摄像机视场角度约为 10. 26°。图5中共需4套完整的车辆监控系统(包含摄像机装置、灯光补偿装置等)才能 实现单向车道的监控，成本昂贵，施工难度高，并且对于在交叉车道上触发的车辆，例如图5 中的车辆3，摄像机2和3只能采集部分图像而无法实现识别。图6为本例中采用大视场(XD的多车道车辆监控系统的示意图，由图6可见本发 明实施例方案的设计效果，采用大视场CCD的摄像系统，对于单向车道的监控只需1套车辆 监控系统即可覆盖所有的车道，触发线圈采用全车道触发模式，大大节省了成本(相对于 图5，图6中节约3/4的车辆监控系统)，减轻现场施工难度，并提高了车辆监控效果，例如， 图6中的车辆3即可识别。图6中，CCD镜头的视场角所需65.5°，由于在后期进行畸变校 正时，边缘图像会损失一部分，故这里采用80°以上的视场角镜头。本发明实施例中，多车道上安装的全车道触发线圈感知有车辆经过时，则触发电 荷藕合器件CCD采集所述经过车辆的图像，其中，所述CCD的视场覆盖所述多车道的所有车 道；根据所述采集的图像进行车辆识别和车道监控；从而基于大视场(XD实现对多车道车 辆的监控，其单个系统即能实现单向所有车道的车辆抓拍、车辆识别及监控，相对于现有技 术中需要安装多台车辆监控系统或利用全景相机实现单向车道车辆监控的技术方案，可以 降低成本，减轻施工难度，并且也不会出现获取的图像信息只有部分而无法实现车辆识别 的情况，保证了车辆识别的成功率、具有良好的车辆监控效果。进一步的，在对采集的图像进行畸变校正之后，根据校正后的图像进行车辆识别 和车道监控，可以解决多车道视场覆盖与车辆识别的矛盾，提高整体车辆监控效果。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范 围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种多车道车辆监控方法，其特征在于，该方法包括多车道上安装的全车道触发线圈感知有车辆经过；所述全车道触发线圈触发电荷藕合器件CCD采集所述经过车辆的图像，其中，所述CCD的视场覆盖所述多车道的所有车道；根据所述采集的图像进行车辆识别和车道监控。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据所述多车道的整体宽度、龙门架高度、以及全车道触发线圈安装位置与龙门架的 垂直距离，确定采集车辆图像所需CCD的视场角； 根据确定的视场角选择CCD安装于龙门架之上。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据确定的视场角选择CCD安装于龙门架之 上，包括根据所述确定的视场角对应CCD的图像畸变量，调整所述确定的视场角； 根据调整后的视场角选择(XD安装于龙门架之上。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，根据所述采集的图像进行车辆识别和 车道监控，包括对采集的图像进行畸变校正；根据校正后的图像进行车辆识别和车道监控。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对采集的图像进行畸变校正，包括 利用嵌入式数字信号处理器DSP查询畸变图像与理想图像的空间对应关系表，根据查询结果生成所述采集的图像对应的校正后的图像；其中，所述空间对应关系表在CCD镜头标定后获得，并存储到所述嵌入式DSP中。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据查询结果生成所述采集的图像对应的 校正后的图像，包括根据查询结果计算出畸变校正参数； 根据所述畸变校正参数，生成校正后的图像。
7.一种多车道车辆监控系统，其特征在于，包括全车道触发线圈，安装于多车道上，用于感知车辆经过；以及，在感知到到有车辆经过 时，触发CCD进行图像采集；CCD，其视场覆盖所述多车道的所有车道，用于根据全车道触发线圈的触发，对经过车 辆进行图像采集；识别和监控模块，用于根据(XD采集的图像进行车辆识别和车道监控。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述CCD根据视场角选择并安装于龙门架之 上，所述视场角根据所述多车道的整体宽度、龙门架高度、以及全车道触发线圈安装位置与 龙门架的垂直距离而确定。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述视场角还根据所述确定的视场角对应 (XD的图像畸变量进一步调整。
10.如权利要求7、8或9所述的系统，其特征在于，所述识别和监控模块包括 畸变校正单元，用于对采集的图像进行畸变校正；识别监控单元，用于根据校正后的图像进行车辆识别和车道监控。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述畸变校正单元包括查询子单元，用于利用嵌入式数字信号处理器DSP查询畸变图像与理想图像的空间对 应关系表；生成子单元，用于根据查询子单元的查询结果，生成所述采集的图像对应的校正后的 图像。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述生成子单元进一步用于根据查询结 果计算出畸变校正参数；根据所述畸变校正参数，生成校正后的图像。
全文摘要
本发明公开了一种多车道车辆监控方法及系统，该方法包括多车道上安装的全车道触发线圈感知有车辆经过；所述全车道触发线圈触发电荷藕合器件CCD采集所述经过车辆的图像，其中，所述CCD的视场覆盖所述多车道的所有车道；根据所述采集的图像进行车辆识别和车道监控。本发明同时公开一种多车道车辆监控系统。采用本发明可以降低成本，减轻施工难度，保证车辆识别的成功率，具有良好的车辆监控效果。
文档编号H04N7/18GK101807347SQ20091007774
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月16日 优先权日2009年2月16日
发明者晏峰, 林强, 秦绪彬, 范云霞 申请人:汉王科技股份有限公司