專利名稱：視頻測速儀方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明是依據圖像處理技術領域中運動檢測技術、目標圖像跟蹤技術和計算機技術研制而成，測速精度可達±1km/h。
背景技術：
隨著國發經濟的快速發展，我國高速公路建設日新月異。公路上行駛的車輛密度越來越大，速度也越來越快，超速交通肇事案件呈上升勢頭，這已成為交通部門急待解決的問題。
目前可完成測速系統有雷達測速、激光測速和視頻測速，其原理如下(1)激光測速激光測速是利用對運動物體多次測距與時間之比測得運動速度。激光測速系統安裝位置應該正對著運動物體的運動方向，偏差角度小于10度。否則不可能測到真正的位移量，當然不可能測得真正車速。
(2)雷達測速雷達測速系統采作多普勒雷達體制，當發射源和接收器之間有相對徑向運動時，信號頻率將發生變化，據此可測得運動物體速度。
雷達測速系統安裝位置應正對著運動物體的運動方向，測量差角應小于10度。近距離測速受車型影響很嚴重，若安裝在固定龍門架上，向下俯視測量，很難得到準確數據，精度達不到±1km/h。
(3)精確視頻測速精確視頻機動車測速儀的方法和原理，完全克服了激光測速和雷達測速中存在的對測速角度要求高的要求，非常適合于安裝在道路上方，俯視路面進行監測。
由于視頻處理的獨特優勢，在交通監控系統采用視頻處理已成為現代智能交通(ITS)的發展方向和趨勢，現在多數大城市中闖紅燈系統已經由線圈和雷達等工作方式過渡到視頻處理方式，并取得了良好效果；流量、速度監控系統也逐漸采用了視頻處理方式，在漢城機場高速路，香港海底隧道等近年投入的工程項目中，采用視頻方式的系統逐漸增多，視頻圖像檢測已成為ITS的關鍵核心技術之一。
多車道實時精確視頻機動車測速系統的出現，更說明了視頻技術的飛速發展，將會在道路監控領域中起到越來越大的作用。
發明內容
本發明采用圖像處理和圖像識別理論來實現的，提供一種純視頻檢測的機動車超速監控方法，克服現有技術中的不足，提高了機動車測速的精度。
圖1是幀(場)圖像；圖2是相關匹配區間；圖3是檢測流程圖；圖4是車流量檢測5是車流量統計直方圖；圖6是本發明的系統結構示意圖具體實施方式
參見圖3以下是對本發明方法作進一步說明，其主要部分的具體內容如下1.平均瞬時位置速度1.1視場附圖1說明。
幀圖像768×576場圖像768×288稀化行384或256Li=3844=96]]>Mi＝64→128(待定)1.2運動檢測攝像機固定在空中架桿上，俯視車道，如圖1所示，車道數可為2-4個。常用的運動目標檢測方法是差分法。差分法是利用相鄰兩幀或兩場圖像像素的灰度差來提取目標信息的。對于連續圖像中穩定不動部分，其灰度值近似為0，而運動部分則是現出一定的灰度差。因此，差圖像中只有運動部分的信息。
設f(xi，yi，ti)為以前幀(或場)圖像，f(xj，yj，tj)為當前幀(或場)圖像，則差分圖像Dtitj可表示為
Dtitj(x，y)＝|f(xi，yi)-f(xj，yj)|............................(1)實際路面上，一般可有2-4個車道，檢測車速時，可用Li·Wj用來分別檢測各國產窗口內有無車輛。
1.3軌跡描述(1)初始軌跡點確定如有車輛，則計算出16×16局部區域的形心坐標點，計算式為Xc=ΣXiN]]>Yc=ΣYiN]]>……………………………………………………(2)位置(Xc，Yc)則為初始軌跡點(或第1個軌跡點)(2)軌跡點描述用16×16灰度圖像區域作為模板，用MAD法將此模板分別與第2，3，4幀的第1場圖像相匹配，分別求出車輛的運動4個軌跡點。
MAD匹配算式為D(x,y)=1MNΣμ=1NΣv=1M|R(μ+x,υ+y)-S(μ,v)|]]>…………………………(3)匹配區域為區配區域附圖2說明。
匹配區間為t＝50ns，S(μ，v)＝16×16，t＝5～10ms減法時間t＝50ns，S(μ，v)＝32×32，t＝5～10ms考慮到四個車道實時檢測，建議S(μ，v)＝16×16，MAD要隔行隔列匹配，使匹配時間降為2.1ms.
1.4平均速度計算若從點(xk-1，yk-1，tk-1)移動到點(xk，yk，tk)的位移量為ΔXk＝Xk-Xk-1ΔYk＝Yk-Yk-1Δt＝tk-tk-1則瞬時位置速度為
|Vk|=[(ΔXk)2+(ΔYk)2]12/Δtk]]>………………………………(4)平均位置瞬時速度 為|V-|=1NΣi=14Vi]]>………………………………(5)1.5超速判別在市內行駛時，超過80km/h時為超速，違法。我們就是判別出那些車速≥80km/h車輛。車在固定視場內，若相鄰兩幀內車走過≥35行時(相當于≥80km/h)，則判為超速違法。
1.6檢測流程本發明檢測流程附圖3說明。
框圖1(運動檢測(車))是檢測各車道有無車輛。
框圖2(形成16×16模板，計算出第1個軌跡點)是計算各車道車輛模板形狀。
框圖3(用MAD法分別找出車輛的第2，3，4個軌跡點)是分別找出各車輛的第2，3，4個軌跡點。
框圖4(求平均速度 )是求各車輛的平均速度。
框圖6(存入活動硬盤(R，G，B)，將超速車圖像存入硬盤，有一場近景違法車輛，有一場遠景違法車輛周邊環境。
框圖7(用軟件讀出(后臺軟件))讀出格式如附超速車輛卡片。
2車流量統計2.1車流量檢測附圖4具體說明。
(1)檢測窗口1，2，3，4尺寸分別為96×64各車道分別檢測，均在20ms檢測完。
(2)運動檢測算法檢測超過各個窗口車輛的個數(注一個車只應檢測一次)2.2統計附圖5說明。
(1)用直方圖法統計(2)曲線可隨時檢看
權利要求
1.平均瞬時速度計算，包括下列步驟(1)視場中車道個數的確定(2)運動檢測(3)軌跡描述(4)平均速度計算(5)超速判別(6)車流量統計
2.如權利要求1所述視場中車道個數的確定，由下列方法得出幀圖像768×576場圖像768×288稀化行384或256Li=3844=96]]>Mi＝64→128(待定)
3.如權利要求1所述的運動檢測方法，其特征在于攝像機固定在空中架桿上，俯視車道，如圖1所示，車道數可為2-4個。常用的運動目標檢測方法是差分法。差分法是利用相鄰兩幀或兩場圖像像素的灰度差來提取目標信息的。對于連續圖像中穩定不動部分，其灰度值近似為0，而運動部分則是現出一定的灰度差。因此，差圖像中只有運動部分的信息。設f(xi，yi，ti)為以前幀(或場)圖像，f(xj，yj，tj)為當前幀(或場)圖像，則差分圖像Dtitj可表示為Dtitj(x，y)＝|f(xi，yi)-f(xj，yj)|……………………(1)實際路面上，一般可有2-4個車道，檢測車速時，可用Li·Wj用來分別檢測各國產窗口內有無車輛。
4.如權利要求1所述的軌跡描述，方法如下(1)初始軌跡點確定如有車輛，則計算出16×16局部區域的形心坐標點，計算式為Xc=ΣXiN]]>Yc=ΣYiN...(2)]]>位置(Xc，Yc)則為初始軌跡點(或第1個軌跡點)(2)軌跡點描述用16×16灰度圖像區域作為模板，用MAD法將此模板分別與第2，3，4幀的第1場圖像相匹配，分別求出車輛的運動4個軌跡點。MAD匹配算式為D(x,y)=1MNΣμ=1NΣv=1M|R(μ+x,v+y)-S(μ,v)|...(3)]]>匹配區域為區配區域附圖2說明。匹配區間為t＝50ns，S(μ，v)＝16×16，t＝5～10ms減法時間t＝50ns，S(μ，v)＝32×32，t＝5～10ms考慮到四個車道實時檢測，建議S(μ，v)＝16×16，MAD要隔行隔列匹配，使匹配時間降為2.1ms.
5.如權利要求1所述的平均速度計算方法，其特征在于若從點(xk-1，yk-1，tk-1)移動到點(xk，yk，tk)的位移量為ΔXk＝Xk-Xk-1ΔYk＝Yk-Yk-1Δ＝tk-tk-1則瞬時位置速度為|Vk|=[(ΔXk)2+(ΔYk)2]12/Δtk...(4)]]>平均位置瞬時速度 為|V‾|=1NΣi=14Vi...(5)]]>
6.如權利要求1所述的超速的判定，其特征在于在市內行駛時，超過80km/h時為超速，違法。我們就是判別出那些車速≥80km/h車輛。車在固定視場內，若相鄰兩幀內車走過≥35行時(相當于≥80km/h)，則判為超速違法。
7.如權利要求1所述的車流量統計，其方法如下(1)檢測窗口1，2，3，4尺寸分別為96×64各車道分別檢測，均在20ms檢測完。(2)運動檢測算法檢測超過各個窗口車輛的個數(注一個車只應檢測一次)
8.一種視頻測速系統，其特征包括視頻輸入設備，其攝取圖像信息，生成視頻模擬圖像；模數轉換部件，其將所述視頻模擬圖像進行數字化轉化；計算機系統，其設有目標特征數據庫，對所述數字化的視頻圖像進行處理和判別。
9.一種視頻測速系統，其特征在于所述視頻輸入設備有遠景攝像機和近景攝像機，遠景攝像機用于抓捕超速車輛，近景攝像機用于抓拍超速車尾牌。所述運景攝像機的近景攝像機連接視頻矩陣切換器，所述視頻矩陣切換器還分別連接實時圖像采集卡、通訊接口傳輸控制模塊和系統報警與處理平臺，通過所述通訊接口傳輸控制模塊連接計算機總線，接受計算機主機的指令，進行通訊切換，接受所述檢測攝像機的圖像并發送給所述實時圖像采集卡，接受計算機主機發出的報警控制指令，向系統報警與處理平臺發送報警信號以及相關檢測圖像，由系統報警與處理平臺將其生成的警報信息和相關圖像送至與其連接的交通控制顯控器顯示。所述計算機主機還通過計算機總線連接圖像處理數據分析單元和隨機圖像存儲器。所述數據分析單元與所述計算機主機通信，根據計算機主機控制器的指令進行數據分析，所述隨機圖像存儲器同計算機主機控制器通信，用于數據的隨機存儲。
全文摘要
本發明涉及視頻測速檢測方法，該方法包括運動檢測、軌跡描述、平均速度計算、超速判別和車流量統計等，它是依據圖像處理技術領域中的運動檢測技術、圖像跟蹤技術和計算機技術而研制成的。該方法所用硬件平臺是攝像機和計算機硬件系統，實現了本方法，可廣泛用于道路上機動車測速或其它類似場合。
文檔編號G01P3/36GK1963884SQ20061016583
公開日2007年5月16日 申請日期2006年12月13日 優先權日2006年12月13日
發明者王海燕 申請人:王海燕