專利名稱：道路交通安全自動警示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及道路交通安全自動警示裝置。
背景技術：
隨著國家的經濟不斷發展，國民收入不斷增加，擁有汽車的人越來越多，汽車在給人 們帶來便利的同時也帶來了危險和痛苦，據統計每年因車禍死亡的人數在不斷的增加，如 何構建安全和諧的交通道路環境成為全社會關注的焦點。
交通主路與岔路交界處是事故多發地帶， 一般在交界處設置一個交通行人標識牌提示 主路上行駛汽車在通過交叉路段時減速慢行，防止行人或車輛突然從岔路出現，造成交通 事故。
隨著科技發展，交通行人標識牌在原有的傳統技術實現手段水平上有了很大的改進， 一種是利用紅外線技術，在盆道的兩旁設置一對紅外線對射報警裝置，當行人或車輛阻斷 該紅外線時，報警裝置就會報警，提示主路的汽車減速慢行，但是上述紅外線報警裝置的 誤報率很高，主要因為只要運動目標經過紅外線形成阻擋，報警裝置就會發出報警。
另一種報警方式是利用線圏感應器，當車輛通過線圈感應器時，報警裝置就會報警， 提醒主路上行駛的車輛在通過交叉路段時減速慢行，但是線圈感應器報警裝置安裝時需要 破開路面進行施工，將其埋設在地下，由于線圏長時間被雨水侵蝕，承載不斷行駛經過的 汽車重量的反復碾壓，線路老化快，靈敏度下降，造成大量的漏檢、漏報現象。
綜合上述原因，目前還需進一步開發一種使用壽命周期長、安裝簡便，能夠準確檢測 并且及時報警的交通道路標識警示系統。
實用新型內容
本實用新型要解決的問題在于，提供一種道路交通安全自動警示裝置，從而實現準確、 快速的發出預警信號，提示行人和車輛減速慢行、小心通過，減少盆道與主路交叉路段的交通事故的發生。
本實用新型實施例提供的一種道路交通安全自動警示裝置，包括固定桿、基座、 太陽能電池板、警示牌、攝像機和黃閃燈。其特征在于攝像機內部還包括采集卡、處 理器、輸出電路、觸發器和儲能電池，所述采集卡采集的圖像信息通過處理器分析轉換成 相應的電信號，由輸出電路將分析轉換后的電信號輸出到觸發器，觸發器根據收到的電信 號觸發黃閃燈和警示牌發出預警信號。
優選的，所述太陽能電池板收集的電能儲存在儲能電池內，儲能電池將儲存的電能提 供給攝像機、警示牌和黃閃燈以保持正常的工作。
優選的，所述處理器內部包括；背景模型建模模塊、圖像分割模塊、圖像識別模塊和 信號輸出模塊，所述背景模型建模模塊將采集到的場景圖像進行背景模型的建立，圖像分 割模塊將當前輸入的圖像進行圖像分割，將分割后的前景圖像發送到圖像識別模塊進行處 理，處理后的結果通過信號轉換輸出模塊進行輸出。
優選的，所述圖像識別模塊包括
目標檢測單元根據背景模型，在像素級上判斷運動目標物體，同時將運動目標物體 進行標注，獲得每個運動目標物體的大小、位置、運動速度信息；
目標分類單元根據目標檢測單元檢測出來的信息與預設的正常行人或車輛的特征范 圍內的相應信息進行匹配、對照，基于概率統計的方法，進行運動目標的分類，主要區分 出行人、車輛或二者以外的其他運動目標物體；
目標判斷單元如果目標分類的結果符合車輛或人的特征則發出預警信號，如果目標 分類的結果不符合車輛或人的特征則發出正常信號。
采用本實用新型提供的一種道路交通安全自動警示裝置，通過對場景圖像的采集，
將采集的背景圖像在處理器中建立背景模型，根據所建立的背景模型分割出當前的前景
圖像，將分割出來的前景模型與預定范圍內行人或車輛的特征比較，判斷出運動目標是否為行人或車輛，然后處理器通過輸出電路和觸發器，發出預警信號，在岔道和主路的 交點附近有行人或車輛，提示行人或車輛減速慢行、小心通過。
本實用新型的其它優點在后續的文字中有詳盡的敘述。
圖1是道路交通安全自動警示裝置外觀圖1-1、 1-2、 l-3和l-4是道路交通安全自動警示裝置的其它外觀圖； 圖2是圖1實施例中攝像機內部元件實施框圖； 圖3是圖2實施例中處理器結構的實施例框圖； 圖4是圖3實施例中圖像識別模塊結構的實施例框圖。
具體實施方式
產品安裝輸入
(1)根據場景設置感興趣區域， 一般為多邊形，如四邊形、五邊形等邊數通常大于 三條的圖形，目前多邊形個數可以限定為一個。
(2 )觸發報警規則及相關參數運動目標物體在系統所設置的感興趣區域內的停留 時間，目標類型比如行人、車輛，運動目標的行進方向限制等。
(3 )根據場景條件和用戶需求設置的算法參數。
(4)定標信息反映運動目標物體尺寸大小的實際物理測量值與圖像像素點陣區域 測量值的關系，例如，普通行人的實際大小的物理測量值與各個測量值在攝像機攝入的圖 像中的位置所對應的像素點陣的測量值的對應關系。
識別算法軟件的運行輸入
(1 )為RGB或YUV圖像格式，圖像分辨率不低于320x240, (2 )傳入視頻圖像的幀速率(fps)與算法處理速度有關， 一般來說不低于10fps比 較合適。為了滿足這個要求，則要求針對每幀圖像的算法處理時間小于100ms。 (3)傳入圖像的.同時也應傳入當前的系統時間(精確到毫秒ms)。 信號輸出、
(1 )檢測出運動目標物體的相關信息運動目標的個體標識ID、運動軌跡、運動目標類型信息(如行人、車輛)、所在位置、 運動速度；
(2)產生報警信號，輸出給道路行人標識牌的黃閃燈或其他裝置進行顯示或發出報 警信息。
如圖1和圖2所示，太陽能電池板101利用光電效應原理將太陽能轉換成電能，轉 換后的電能一部分存儲在攝像機102儲能電池201內，另一部分電能直接提供給攝像機 102、黃閃燈103和警示牌104工作，當道路交通安全自動警示裝置處在陰天或黑夜時， 太陽能電池板101停止電能轉換工作，這時，由攝像機102內部的儲能電池201提供能電 能維持各電子器件的正常工作， 一般儲能電池存儲的電量能持續供能4至5天。太陽能電 池板IOI、攝像機102、黃閃燈103、警示牌104都固定在固定桿105上，固定桿105可 以固定在位于路旁的基座106上。
如圖1-1、 1-2、 1-3、 l-4所示是本實用新型的其他外觀形勢，根據裝置的外觀不同安 裝方法不同，本實施例不再詳細說明安裝的具體方法。
如圖1和圖2所示攝像機102內部的采集卡202采集當前的圖像信息，采集到的圖 像信息通過處理器203進行處理，處理后的信息通過輸出'電路204輸出電信號，觸發器 205接收輸出電路204發出的電信號，觸發黃閃燈103和警示牌104對行人或車輛發出預 警信號。
如圖2和圖3所示，背景模型建模模塊301根據采集卡202采集的圖像信息建立背景 模型，將已建立的背景模型傳輸到圖像分割模塊302,圖像分割模塊302將當前輸入視頻 幀的圖像分割成前景圖像和背景圖像，前景圖像經過圖像識別模塊303的檢測，如果檢測 前景圖像內運動物體的形狀、大小和運動速度在預定的行人或車輛的行為規則范圍內，則 信號轉換輸出模塊,檢測的圖像信息轉換成相應的電信號并且輸出該轉換后的電信號。
如圖4和圖3,目標檢測單元401根據圖像分割模塊302分割后得到的前景圖像，在 像素級上判斷運動目標物體，同時將運動目標物體進行標注，獲得每個運動目標物體的大
6小、位置、運動速度信息，目標分類單元402根據目標檢測單元檢測出來的信息與預設的正常行人或車輛的特征范圍內的相應信息進行匹配、對照，基于概率統計的方法，進行運動目標的分類，主要區分出行人、車輛或二者以外的其他運動目標物體，目標判斷單元403根據目標分類單元402分類出來的結果判斷，如果分類的目標符合行人或車輛的特征則發出預警信號，如果分類的目標不符合行人或車輛的特征則發出正常信號。
背景模型描述場景的背景情況，需要對于攝像機輸入的視頻信號進行多幀緩存，基于統計進行背景模型的建立；在實際應用中，由于圖像噪聲、光照變化等影響，背景圖像并非固定不變。因此把背景和前景差異小于一定閾值的像素集合作為前景區域。
為了解決閾值取值問題，利用統計模型來描述背景圖像的顏色變化。在假設噪聲為高
斯分布的前提下，背景圖像在位置(x, y)上t時刻的像素值I(x,y)(t)的分布可以用顏色的
均值和協方差矩陣來描述。該分布函數hx,y(Xt)描述了該像素位置(x,y)，某個顏色Xt屬于背
景的概率。每個像素位置的可以通過對多幅背景圖像進行統計獲得。
在系統初始化階段，獲得大約20 ~ 40幀時長的多幀視頻數據后，就可以建立背景模
型。具體方法如下
假設r代表7V幅連續圖像，K'(x)是第/幀圖像中x位置上像素的灰度，O"(X)和A(X)是r中所有圖像;c位置上像素灰度的標準方差和中值。則針對x位置上像素灰度值F(x),
我們來定義一下的含義=maxz{Kz(x)}, 公式(1)
maxz{|"(x)-Fz—J(x)|}
其中，m(x)代表第Z幀圖像中x位置上像素的最小灰度值；n(x)代表代表第Z幀圖像中x位置上像素的最大灰度值；d(x)代表代表第Z幀圖像與第(Z-l )幀圖像中;c位置上像素的灰度差值的最大值。
在實時運行階段，采用公式(2)對視頻幀/執行像素級上的運動目標物體檢測。
雖)=
((T"'(x) - m(x)) < A;《
公式(2 )
7其中，《是背景模型建立過程中所采用的圖像集合r中所有相鄰兩幀差分最大絕對值集合的中值，A是一個經驗參數，根據現場大量視頻數據進行的反復實驗，當H直取為2時，圖像分割的主觀效果較好。當B(x)=0,則表示該x位置的像素點屬于背景模型；當B(x)=l，則表示該x位置的像素點屬于前景圖像；從而完成了圖像分割，并實現了運動目標物體的初步檢測，該檢測結果會在后續的運動目標分類匹配的過程中進行分類識別。
在獲得像素級上的運動目標物體檢測結果后，采用區域標注的方法得到運動目標物體的位置信息，進而獲取運動目標物體的圖像信息，例如有 一個行人出現在攝像機視野中，經過計算，其所對應的圖像像素點的B(x)-l,本算法軟件就把該行人視為前景，從而將該行人作為一個運動目標物體從背景模型中分割識別出來，達到運動目標物體檢測的效果。
對運動目標物體進行分類的匹配算法
首先需要對場景進行定標利用現場某行人，進行該行人在圖像各個位置中的對應像素構成的區域大小進行尺寸定標。例如 一個行人身高為180cm,身寬為45cm,在攝像機視野內的某一個位置上，假設對應到攝像機攝入的圖像是一個占有60*15個像素的影像區域，則表示該60* 15的像素區域在該圖像場景就代表了該位置該行人的圖像大小，那么，定標過程就是把這二者的量化關系——對應起來的過程。
然后基于運動目標檢測結果，把所檢測出來的運動目標進行運動速度、形狀、大小(高
度、寬度的絕對值、高寬比的相對值等)等信息與預設的正常行人在該場景下的相應信息
進行匹配、對照，基于概率統計的方法，進行運動目標的分類，主要區分出行人、車輛或
二者以外的其他運動目標物體。
當攝像機不斷輸入新的視頻信號，本系統采集到新的圖像數據，則背景模型和前景圖像都會實時發生相應的變化，此時本系統就會循環上述的背景模型建立、運動目標物體檢測和分類過程，從而有效地持續工作下去。
因此，本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，還有很多根據其權
利要求確定的具體的技術性應用方案。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1、一種道路交通安全自動警示裝置，包括固定桿、基座、太陽能電池板、警示牌、攝像機和黃閃燈，其特征在于攝像機內部還包括采集卡、處理器、輸出電路、觸發器和儲能電池，所述采集卡采集的圖像信息通過處理器分析轉換成相應的電信號，由輸出電路將分析轉換后的電信號輸出到觸發器，觸發器根據收到的電信號觸發黃閃燈和警示牌預警。
2、 根據權利要求1所述一種道路交通安全自動警示裝置，其特征在于所述太陽能 電池板收集的電能儲存在儲能電池內，儲能電池將儲存的電能提供給攝像機、警示牌和黃 閃燈以保持正常的工作。
3、 根據權利要求1所述道路交通安全自動警示裝置，其特征在于所述處理器內部 包括背景模型建模模塊、圖像分割模塊、圖像識別模塊和信號輸出模塊，所述背景模型建 模模塊將采集到的場景圖像進行背景模型的建立，圖像分割模塊將建模后的圖像進行圖像 分割，將分割后的圖像發送到圖像識別模塊進行識別處理，識別處理后的結果通過信號轉 換輸出模塊進行輸出。
4、 根據權利要求3所述道路交通安全自動警示裝置，其特征在于所述圖像識別模 塊包括目標檢測單元根據背景模型，在像素級上判斷運動目標物體，同時將運動目標物體 進行標注，獲得每個運動目標物體的大小、位置、運動速度信息；目標分類單元根據目標檢測單元檢測出來的信息與預設的正常行人或車輛的特征范 圍內的相應信息進行匹配、對照，基于概率統計的方法，進行運動目標物體的分類，主要 區分出行人、車輛或二者以外的其他運動目標物體；目標判斷單元如果分類的目標符合行人或車輛的特征則發出預警信號，如果分類的 目標不符合行人或車輛的特征則發出正常信號。
專利摘要一種道路交通安全自動警示裝置，通過對攝像機輸入視頻圖像數據的采集，在處理器中建立場景圖像的背景模型，根據所建立的背景模型分割出前景圖像，將分割出來的前景模型與預定范圍內行人或車輛的特征比較，判斷出運動目標是行人或車輛，然后處理器通過輸出電路和觸發器，發出預警信號，表示在岔道和主路的交匯點附近有行人或車輛，提示行人或車輛減速慢行、小心通過。
文檔編號G08G1/01GK201266435SQ20082017714
公開日2009年7月1日 申請日期2008年11月6日 優先權日2008年11月6日
發明者鄒繪華 申請人:北京匯大通業科技有限公司;鄒繪華