一种基于人脸识别技术的行人闯红灯行为证据采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及智慧交通技术领域，具体为一种基于人脸识别技术的行人闯红灯行为证据采集装置。


背景技术：

2.现有的智慧交通在管理时，通过新建违法抓拍单元(al摄像头)来进行行人闯红灯违法行为的检测，并把检测结果接入软件平台进行处理和警告，减少行人违规闯红灯的情况，提升城市交通形象。然而现有的行人闯红灯抓拍，一般通过al摄像头录取视频检测的方式，运用人脸识别、目标跟踪、红绿灯信号串口提取等多种关键技术，提取人脸图，感知行人轨迹，结合红绿灯状态综合判断行人闯红灯违法行为并生成证据。
3.这种方式，行人闯红灯抓拍al摄像头、红绿灯信号串口提取装置在建设使用时具有以下缺点：
4.(1)成本高，专用al摄像头的价格和串口信号提取装置的价格昂贵，布设工程施工费用高；
5.(2)工程复杂度高，不仅需要重新立杆部署al摄像头，还需要改造现有行人红绿灯装置接入串口控制器，甚至还需要网络布线；
6.(3)资源浪费，很多人行路口都已经安装有监控摄像头或者人脸监控摄像头，重新布设行人闯红灯al摄像头有部分监控功能重复，视频画面基本相同；
7.(4)架构落后，每个专用al摄像机独立工作，无法最大化利用资源。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种基于人脸识别技术的行人闯红灯行为证据采集装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
9.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
10.一种基于人脸识别技术的行人闯红灯行为证据采集装置，包括：
11.灯柱，所述灯柱上安装有摄像头组，所述摄像头组包括有安装在灯柱下部的仰角摄像头、安装在灯柱中部的平角摄像头、以及安装在灯柱上部的俯角摄像头；所述灯柱的下端安装有灯座，所述灯座的内部安装有cpu芯片模块，所述灯柱的上端安装有显示屏和红绿灯，所述红绿灯的驱动器的信号输出端与cpu芯片模块的信号输入端连接，所述cpu芯片模块连接有证据采集模块，且所述cpu芯片模块的信号输出端与所述显示屏连接。
12.优选的，所述证据采集模块包括有视频处理模块、分布式人脸识别模块、红绿灯信号识别模块、存储模块、行为分析模块、gif图片生成模块和证据合成模块，所述视频处理模块的信号输出端分别与分布式人脸识别模块、红绿灯信号识别模块以及存储模块连接，所述分布式人脸识别模块的信号输出端分别与行为分析模块和证据合成模块连接，所述红绿灯信号识别模块的信号输出端与所述行为分析模块的信号输入端连接，所述行为分析模块的信号输出端分别与gif图片生成模块和证据合成模块连接，所述存储模块的信号输出端
与gif图片生成模块的信号输入端连接，所述gif图片生成模块的信号输出端与证据合成模块的信号输入端连接。
13.优选的，所述cpu芯片模块的信号输出端上还电性连接有远程传输模块，所述远程传输模块设置为5g模块。
14.优选的，所述仰角摄像头、平角摄像头以及俯角摄像头均通过管箍固定安装在灯柱上。
15.优选的，所述证据采集模块由嵌入式集群和通用服务器组成，该嵌入式集群包括有13块嵌入式芯片。
16.优选的，所述视频处理模块的信号输入端口设置为rj45的网口接口。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.1.本实用新型使用监控视频资源来提供行人闯红灯的检测识别功能，输出高清人脸图片和行人违规gif图证据，以达到对行人闯红灯违规欣慰的执法或警示需求。
19.2.本实用新型重复利用已有的摄像头资源，降低行人闯红灯行为监测点位建设的成本，减少工程难度，提高大规模扩展行人闯红灯行为管控的经济性。
附图说明
20.图1为本实用新型的结构示意图；
21.图2为本实用新型的系统连接框图；
22.图3为本实用新型证据采集模块的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施时嵌入式集群的系统框图；
24.图5为现有技术中行人闯红灯证据采集的系统框图。
25.图中：1、灯座；2、灯柱；3、仰角摄像头；4、平角摄像头；5、俯角摄像头；6、红绿灯；61、驱动器；7、显示屏；8、管箍；9、摄像头组；10、 cpu芯片模块；11、远程传输模块；12、证据采集模块。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.请参阅图1
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图4，本实用新型提供一种技术方案：
28.一种基于人脸识别技术的行人闯红灯行为证据采集装置，包括：
29.灯柱2，灯柱2上安装有摄像头组9，摄像头组9包括有安装在灯柱2 下部的仰角摄像头3、安装在灯柱2中部的平角摄像头4、以及安装在灯柱2 上部的俯角摄像头5；灯柱2的下端安装有灯座1，灯座1的内部安装有cpu 芯片模块10，灯柱2的上端安装有显示屏7和红绿灯6，红绿灯6的驱动器 61的信号输出端与cpu芯片模块10的信号输入端连接，cpu芯片模块10 连接有证据采集模块12，且cpu芯片模块10的信号输出端与显示屏7连接。
30.具体的，证据采集模块12包括有视频处理模块、分布式人脸识别模块、红绿灯信号识别模块、存储模块、行为分析模块、gif图片生成模块和证据合成模块，视频处理模块的信
号输出端分别与分布式人脸识别模块、红绿灯信号识别模块以及存储模块连接，分布式人脸识别模块的信号输出端分别与行为分析模块和证据合成模块连接，红绿灯信号识别模块的信号输出端与行为分析模块的信号输入端连接，行为分析模块的信号输出端分别与gif图片生成模块和证据合成模块连接，存储模块的信号输出端与gif图片生成模块的信号输入端连接，gif图片生成模块的信号输出端与证据合成模块的信号输入端连接。
31.其中，cpu芯片模块10的信号输出端上还电性连接有远程传输模块11，远程传输模块11设置为5g模块。仰角摄像头3、平角摄像头4以及俯角摄像头5均通过管箍8固定安装在灯柱2上。证据采集模块由嵌入式集群和通用服务器组成，该嵌入式集群包括有13块嵌入式芯片。视频处理模块的信号输入端口设置为rj45的网口接口。
32.具体实施时，本装置主要用于已有视频资源的场景，其中
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监控视频流”为装置的输入，应通过rj45的网口接入视频处理模块，监控视频画面中应包含行人红绿灯装置以及完成人行道，分辨率在1080p以上，码流不得少于 2m/s。
33.其中，视频处理模块由多块嵌入式芯片组成，芯片数量node≥视频流数量＊4，使用嵌入式芯片自带的硬解码模块进行视频流的解码，将监控视频的rtsp流解码成标准的h.264视频流并分解成图片。
34.其中，存储模块由存储的硬盘和对象存储组件组成，将处理好的图片进行存储，所有的图片需要带有时间标签。
35.其中，分布式人脸识别模块由多块带有分布式人脸识别算法的嵌入式芯片组成，芯片数量node≥视频流数。(node≥2)输入图片后会输出截取的人脸图片，人脸像素位置，截取时间，人脸像素大小等信息。
36.其中，红绿灯信号识别模块：由多块带有红绿灯信号识别的模块组成，芯片数量node≥视频流数，输入视频后会输出红绿灯的状态信息。
37.其中，行为分析模块：由通用服务器提供，输入分布式人脸模块和红绿灯信号识别模块的输出数据后，通过内置服务进行判断行人是否由闯红灯的行为。判断的逻辑为：当红灯后行人才开始走上斑马线并穿过，则判定为闯红灯。其中行人的轨迹数据由人脸的中心位置和像素大小来判断。当判定为由违规行为时，输出信号给gif图片生成模块。
38.其中，gif图片生成模块由通用服务器提供，接收到有违规行为的信号后，从存储模块读取时间轴内的图片，并进行抽帧压缩组成红灯开始后到行人闯红灯结束的gif图片，抽取的数量目前为总共40帧，可以根据实际效果调整。
39.其中，证据合成模块由通用服务器提供，将gif图片生成模块输出的gif 图和分布式人脸识别模块输出的人脸图组成一组消息，作为行人闯红灯的证据数据输出，可以输出给软件平台(软件平台不包含在本装置内，设置在智慧交通警察部)。
40.如图4所示，本实用新型实施时，将模块分别封装在了两台设备中，其中嵌入式集群包含了分布式人脸识别模块、红绿灯信号识别模块和视频处理模块，通用服务器包含了行为分析模块、存储模块、证据合成模块和gif图片生成模块。安装好符合要求的摄像头(画面包含红绿灯装置和完整斑马线)，嵌入式集群配置共有13块嵌入式芯片，其中1块用于视频处理模块，4块用于红绿灯信号识别模块，8块用于分布式人脸识别模块。
41.使用装置时：
42.第一步，摄像头通过交换机将视频流输出给视频处理模块，视频处理模块将视频
解码并分解成图片后，分别输出给红绿灯信号识别模块、分布式人脸识别模块和存储模块；
43.第二步，红绿灯信号识别模块将红绿灯的状态信息输出给行为分析模块，分布式人脸识别模块将人脸图、人脸中心位置信息、像素大小信息等数据同步输出给行为分析模块和证据合成模块；
44.第三步，行为分析模块接受数据后，判断是否有行人闯红灯行为，如果有，将判断结果和红绿灯状态信息输出给gif图片生成模块；
45.第四步，gif图片生成模块接收到判断结果和红绿灯状态信息后，从存储模块获取相关时间轴的原图，进行抽帧拼接和压缩，生成闯红灯全过程的gif 图片，输出给证据合成模块；
46.第五步，证据合成模块将gif图片和人脸图片组合，输出一组证据数据给软件平台用于处理违规行为。
47.综合以上，本装置中的人脸识别单元、红绿灯识别单元和gif图片生成单元都是基于嵌入式芯片的；本装置使用分析图像中两个点位亮度差的嵌入式芯片来进行红绿灯的信号识别；本装置证据生成单元使用的是抽帧拼接压缩违规行为过程图片生成gif图的嵌入式芯片；本装置中分布式人脸识别模块使用的是嵌入式芯片，且使用了分布式架构，其中尤其以基于嵌入式芯片结合分布式架构来实现人脸识别功能的部分；且生成闯红灯证据的组件除了 gif图片生成单元，也可以是图片合成单元或者是视频截取单元，本装置使用了gif因为相对图片效果好相对视频又不占存储空间，但不排除另两种证据实现模块的使用可能。
48.本装置输出的证据也可以保存在装置中的存储模块中，如图5中的现有技术所示，相比较于现有技术，通过本装置可以在现有的路口监控摄像头进行行人闯红灯行为的检测识别并输出违规人员人脸图片和证据，起到一个电子警察的作用，避免了布设专用al摄像头和串口控制器的高昂成本并达到较好的证据生成效果。通过分布式架构的人脸识别模块，调度多个嵌入式芯片的算力进行人脸识别计算，提高了系统的可靠性和资源利用率，相比于现有技术，降低了成本。
49.本实用新型中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。