專利名稱：一種監測車輛違法行為系統的實現方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理領域，尤其是涉及一種用計算機圖像處理技術用于監測道路車輛違法系統的實現方法。
背景技術：
目前，現有的成熟技術，監控系統，包括攝像機和攝像機控制系統，用來監控道路交通狀況。已公開的專利是《一種監測車輛違法行為的嵌入式系統》，公開號CN101783071A，
公開日2010年07月21日，申請號200910163257. 8，公開了一種監測車輛違法行為的嵌入式系統，包括圖像采集器、主控板、圖像處理板、存儲設備、交通燈信號、信號采集模塊、 補光設備、補光驅動模塊、云臺或固定架、云臺驅動模塊、控制板、路由器和外部系統，來實現監測與記錄車輛違法行為。上述的現有技術不足之處是監控系統只能監測道路交通狀況，和提供道路是否擁堵等交通信息，無法對車輛違法行為進行監測與記錄。公開的《一種監測車輛違法行為的嵌入式系統》發明不足之處是只能在停車線附近區域對車輛違法行為進行監測與記錄；不能在距停車線較遠的區域對車輛違法行為進行監測與記錄。
發明內容
針對上述現有技術以及公開的發明存在的缺陷，本發明的目的就是提供一種監測車輛違法行為系統的實現方法，包括N個前端設備、外部系統和K個終端，來實現監測與記錄車輛違法行為，一種監測車輛違法行為系統的實現方法如下(1)系統連接系統由N個前端設備、外部系統和K個終端組成；這N個前端設備均通過其路由器和外部系統連接，這K個終端均和外部系統連接；N，K均是大于等于1的正整數；每個前端設備均由圖像采集器、主控板、圖像處理板、存儲設備、交通燈信號、信號采集模塊、補光設備、補光驅動模塊、云臺、云臺驅動模塊、控制板、路由器組成；每個前端設備的連接方式均如下圖像采集器和主控板連接，圖像采集器和圖像處理板連接；主控板和路由器連接，主控板和信號采集模塊連接，主控板和補光驅動模塊連接，主控板和存儲設備連接；圖像處理板和路由器連接，圖像處理板和信號采集模塊連接；交通燈信號和信號采集模塊連接；補光設備和補光驅動模塊連接；控制板和路由器連接；控制板和圖像采集器連接；控制板和云臺驅動模塊連接；外部系統是交通管理部門的計算機系統；終端是一臺計算機；(2)選定前端設備在終端上，從N個前端設備中選擇一個所需操作的前端設備；(3)監測的步驟如下(3. 1)監測區域設置的步驟用終端顯示屏中的視頻圖像對前端設備設置一個監測區域；該區域是一個或一個以上監測子區域，并對每個監測子區域設置最小寬度比和建
5立一個坐標系；視頻圖像對應一個實際的監測場景，每個監測子區域對應該實際監測場景里一個所要監測的區域；該子區域的形狀是一個梯形，并且該子區域底邊寬度比與該子區域前邊寬度比相一致；寬度比是指物體寬度和子區域位置寬度的比例；子區域位置寬度是指該監測子區域在物體垂直向中間所在該子區域垂直位置的寬度；物體寬度是指物體垂直向中間在視頻圖像里水平方向的寬度；子區域底邊寬度比是指物體垂直向中間位于該子區域底邊的寬度比；子區域前邊寬度比是指物體垂直向中間位于該子區域前邊的寬度比；最小寬度比是指所要監測車輛中最窄車輛的寬度比；坐標系是指平面二維坐標系；梯形的下邊線設置成坐標系的X軸，梯形的左邊線設置成坐標系的Y軸；該梯形區域形成一個禁區； 禁區是指禁停區域和禁止區域，禁停區域是指車輛停留不能超過一段時間的區域，這一段時間長度可以在終端上設定；禁止區域是指車輛不能出現的區域；前端設備是指選定的前端設備；終端顯示屏的視頻圖像是圖像采集器采集，并通過圖像處理板、路由器和外部系統傳到終端顯示屏的視頻圖像；圖像采集器是指選定的前端設備的圖像采集器；圖像處理板是指選定的前端設備的圖像處理板；路由器是指選定的前端設備的路由器；(3. 2)圖像采集的步驟圖像采集器連續采集圖像源的視頻圖像，并將這些圖像同時輸入到主控板和圖像處理板；主控板將這些圖像的每幅圖像分別變換成一組用于主控板處理所用的數字數據；圖像處理板將這些圖像的每幅圖像分別變換成一組用于圖像處理板處理所用的數字數據；主控板是指選定的前端設備的主控板；(3. 3)識別車輛的步驟根據監測子區域內的圖像差異，圖像處理板得到移動物體和該移動物體的外形，再將車輛與其它物體相區別；圖像差異是指當物體移動時在不同組數據中產生的數據數值大小的差異；得到移動物體是指圖像處理板根據圖像差異得到移動物體，物體的外形是指計算物體的最小外接矩形；車輛與其它物體相區別是指如果該物體測量寬度比大于等于最小寬度比，則判斷該物體為車輛，如果該物體測量寬度比小于最小寬度比，則判斷該物體為其它物體；物體測量寬度比是指物體最小外接矩形Y向中點的寬度和監測子區域在物體最小外接矩形Y向中點所在位置的寬度的比例；(3. 4)記錄違法數據記錄違法數據是指生成違法數據和存儲違法數據；違法數據是指車輛違法圖片和車輛違法視頻流文件；生成違法數據是指，圖像處理板根據識別車輛得到的車輛位置，(1)當整個車輛處在禁停區域之內并停止行駛，則該時刻為Tl，由圖像處理板將這一時刻Tl通過路由器發給主控板，并由圖像處理板將車輛處于違法狀態的信號發給主控板，主控板用圖像采集器采集的視頻圖像生成記錄該車輛違法位置的圖片；當整個車輛處在禁停區域之內并停留時間超過設定的時間，則該時刻為T2，由圖像處理板將這一時刻T2通過路由器發給主控板，并由圖像處理板將車輛已經違法的信號發給主控板， 由主控板控制圖像采集器采集高分辨率的圖片，并由主控板將這高分辨率的圖片從圖像采集器傳輸到主控板；再由主控板用記錄該車輛違法位置的圖片和高分辨率的圖片生成車輛違法圖片；由主控板用Kl到K2這段時間的視頻流圖像進行實時壓縮處理生成車輛違法視頻流文件；Kl是Tl前一段時間的時刻，前一段時間可以在系統里設定；K2是T2后一段時間的時刻，后一段時間可以在系統里設定；整個車輛處在禁停區域之內是指該車輛最小外接矩形四個端點均在禁停區域內；(2)當整個車輛處在禁止區域之內，則該時刻為T3，由圖像處理板將這一時刻T3通過路由器發給主控板，并由圖像處理板將車輛已經違法的信號發給主控板，主控板用圖像采集器采集的視頻圖像生成記錄該車輛違法位置的圖片；并由
6主控板控制圖像采集器采集高分辨率的圖片，由主控板將這高分辨率的圖片從圖像采集器傳輸到主控板；再由主控板用記錄該車輛違法位置的圖片和高分辨率的圖片生成車輛違法圖片；由主控板用K3到K4這段時間的視頻流圖像進行實時壓縮處理生成車輛違法視頻流文件；K3是T3前一段時間的時刻，前一段時間可以在系統里設定；K4是T3后一段時間的時刻，后一段時間可以在系統里設定；整個車輛處在禁止區域之內是指該車輛最小外接矩形四個端點均在禁止區域內；車輛位置是指車輛最小外接矩形四個端點的坐標值；視頻流的壓縮格式是H. 264壓縮編碼格式；存儲違法數據是指由主控板控制存儲設備存儲這些違法數據；存儲設備是指選定的前端設備的存儲設備；(3. 5)記錄錄像文件記錄錄像文件是指生成錄像文件和存儲錄像文件；錄像文件是一系列多個單元錄像文件，每個單元錄像文件記錄的錄像時間長度> 1分鐘；錄像是指實時壓縮的視頻流圖像的錄像，視頻流圖像的壓縮格式是H. 264壓縮編碼格式；生成錄像文件是指主控板對視頻流圖像進行實時壓縮處理生成錄像文件；存儲錄像文件是指由主控板控制存儲設備存儲這些錄像文件；(3.6)補光設備的設置當監測區域光照度小于圖像采集器最低照度時，由主控板控制補光驅動模塊使補光設備處于開啟，否則主控板控制補光驅動模塊使補光設備處于關閉；補光設備輸出可見光，輸出可見光的光照度使圖像采集器采集范圍的監測區域上的光照度>圖像采集器的最低照度；補光驅動模塊是指選定的前端設備的補光驅動模塊；補光設備是指選定的前端設備的補光設備。監測區域設置的步驟對每個監測子區域設置最小寬度比；視頻圖像對應一個實際的監測場景，每個監測子區域對應該實際監測場景里一個所要監測的區域；該子區域的形狀是一個梯形，并且該子區域底邊寬度比與該子區域前邊寬度比相一致；寬度比是指物體寬度和子區域位置寬度的比例；子區域位置寬度是指該子區域在物體垂直向中間所在該子區域垂直位置的寬度；物體寬度是指物體垂直向中間在視頻圖像里水平方向的寬度；子區域底邊寬度比是指物體垂直向中間位于該子區域底邊的寬度比；子區域前邊寬度比是指物體垂直向中間位于該子區域前邊的寬度比；最小寬度比是指所要監測車輛中最窄車輛的寬度比；監測區域設置的步驟對每個監測子區域建立一個坐標系；視頻圖像對應一個實際的監測場景，每個監測子區域對應該實際監測場景里一個所要監測的區域；該子區域的形狀是一個梯形，坐標系是指平面二維坐標系；梯形區域的下邊線設置成坐標系的X軸，梯形區域的左邊線設置成坐標系的Y軸；監測區域設置的步驟設定的禁區是禁停區域，禁停區域是指車輛停留不能超過一段時間的區域，這一段時間長度可以在終端上設定；或，監測區域設置的步驟設定的禁區是禁止區域，禁止區域是指車輛不能出現的區域；根據監測子區域內的圖像差異，圖像處理板得到移動物體和該移動物體的外形， 再將車輛與其它物體相區別，并計算車輛位置；圖像差異是指當物體移動時在不同組數據中產生的數據數值大小的差異；得到移動物體是指圖像處理板根據圖像差異得到移動物體，得到物體的外形是指計算物體的最小外接矩形；車輛與其它物體相區別是指如果該物體測量寬度比大于等于最小寬度比，則判斷該物體為車輛；如果該物體測量寬度比小于最小寬度比，則判斷該物體為其它物體；物體測量寬度比是指物體最小外接矩形Y向中點的寬度和監測子區域在物體最小外接矩形Y向中點所在位置的寬度的比例；記錄違法數據的步驟記錄的違法數據是兩張圖片和一個視頻流文件；一張圖片是記錄違法車輛位置的圖片，另一張是記錄違法車輛號牌的圖片；這兩張圖片場景是完全一致的；視頻流文件是記錄車輛違法這段時間的壓縮視頻流圖像的文件，視頻流圖像壓縮的格式是H. 264壓縮編碼格式；本系統的記錄違法車輛號牌的圖片是大于200萬象素的圖片，該圖片和記錄車輛違法視頻流的圖像范圍是一致的。本系統終端的技術參數如下普通計算機CPU奔騰43. 2GHz以上、內存彡1GB、硬盤彡200GB ；顯卡顯存彡512MB ；顯示屏17英寸以上；本發明的一種監測車輛違法行為系統的實現方法的實質性特點和顯著進步是不僅可以在停車線附近區域監測與記錄車輛違法，而且可以在距停車線較遠的區域監測與記錄車輛違法，本發明的顯著進步還有擴大監測與記錄車輛違法的范圍，和擴大監測與記錄車輛違法的類型。本發明的一種監測車輛違法行為系統的實現方法的有益效果是不僅可以在停車線附近區域監測與記錄車輛違法，而且可以在距停車線較遠的區域監測與記錄車輛違法； 同時擴大監測與記錄車輛違法的類型；監測與記錄車輛違法行為的圖像是同一個圖像采集器采集的，該系統的圖像采集器既能輸出監測場景的視頻流又可采集高分辨率的圖片；該圖像采集器安裝在一個云臺上，通過旋轉云臺可以實現在較大的范圍里監測與記錄車輛違法行為；本系統記錄的證據是兩張圖片和一個記錄車輛違法過程的視頻流，同時這些圖片還可以記錄交通信號和交通標志，其證據具有一致性和完整性；本系統能監測與記錄監測區域內行駛的車輛，包括在禁止停車的區域停車的車輛和在禁止出現車輛的區域的車輛， 并能清晰地記錄車輛號牌；本系統即可以監測記錄車輛闖紅燈違法行為，還可以監測記錄車輛其它違法行為，如違禁轉向、壓實線行駛、在禁駛車道行駛、越線行駛、超速、逆行、非正常停車和在禁區里行駛等車輛違法行為；系統使用費用低，節能降耗；能在環境溫度變化較大的場合使用；本系統記錄的長時間實時的視頻流錄像數據為違法交通事故處理提供了有力的證據，為案件偵破提供了有效的線索。
圖1 是本發明的系統連接的結構中，系統由N個前端設備、外部系統和K個終端組成；系統連接是N個前端設備均通過其路由器和外部系統連接，K個終端均和外部系統連接；外部系統是交通管理部門的計算機系統；終端是一臺計算機；N，K均是大于等于1的正整數。圖2 是本發明的前端設備連接的結構中，前端設備由圖像采集器、主控板、圖像處理板、存儲設備、交通燈信號、信號采集模塊、補光設備、補光驅動模塊、云臺、云臺驅動模塊、控制板、路由器組成；前端設備連接的是圖像采集器和主控板連接，圖像采集器和圖像處理板連接；主控板和路由器連接， 主控板和信號采集模塊連接，主控板和補光驅動模塊連接，主控板和存儲設備連接；圖像處理板和路由器連接，圖像處理板和信號采集模塊連接；交通燈信號和信號采集模塊連接； 補光設備和補光驅動模塊連接；控制板和路由器連接；控制板和圖像采集器連接；控制板和云臺驅動模塊連接；圖像采集器安裝在云臺上，通過主控板和控制板控制云臺驅動模塊使云臺旋轉達到改變監測區域的目的。圖3 是本發明的前端設備中主控板的結構中，前端設備中的主控板由DSP處理器、視頻采集模塊、輸入輸出模塊、網絡模塊、時鐘模塊、程序存儲器、內存、PATA接口、視頻輸入接口、RS232串口 A、RS232串口 B、網絡接口和電源模塊組成。圖4 是本發明的前端設備中圖像處理板的結構中，前端設備中的圖像處理板由DSP處理器、視頻采集模塊、輸入輸出模塊、網絡模塊、程序存儲器、內存、視頻輸入接口、RS232串口、網絡接口和電源模塊組成。圖5 是本發明的監測與記錄車輛違法的處理流程中，用終端顯示屏中的視頻圖像對前端設備設置一個監測區域；圖像采集器連續采集圖像源的視頻圖像，并將這些圖像同時輸入到主控板和圖像處理板；如圖像無差異， 則圖像處理板不進行下述處理步驟；當圖像有差異，則圖像處理板處理這些差異圖像數據， 得到移動物體和該移動物體的外形；圖像處理板根據移動物體的外形判斷該移動物體是否是車輛，如移動物體不是車輛，則圖像處理板不再對該物體進行處理；如移動物體是車輛， 則圖像處理板繼續處理該車輛，并判斷該車輛是否違法；如果該車輛違法，則記錄該車輛的違法數據。圖6 是本發明的系統傳輸違法數據的處理流程中，外部系統設置查詢前端設備的編號I為1，再查詢前端設備I有無記錄違法數據；如有，則判斷是否能傳輸這些數據，如能傳輸，則由前端設備I的主控板通過前端設備I的路由器將前端設備I的存儲設備中所存儲的違法數據傳輸到外部系統中。外部系統在完成前端設備I的數據傳輸后，改變前端設備的編號I為下一個編號，再按上述傳輸過程，對這個前端設備進行傳輸數據。改變前端設備的編號I為下一個編號是指I值小于前端設備總數N，則I增加1，I值等于前端設備總數N則I為1 ；違法數據是指車輛違法圖片和車輛違法視頻流文件。圖7 是本發明的系統傳輸錄像文件的處理流程中，外部系統先選定前端設備，再對選定前端設備設定所需錄像文件的時間段， 接著查詢所設定時間段里有無錄像文件；如無則結束處理；如有，則判斷是否能傳輸這些文件；如能傳輸，則由主控板通過路由器將存儲設備中所記錄的錄像文件傳輸到外部系統中，在傳輸過程中，外部系統需查詢是否完成傳輸，如完成則結束傳輸，否則繼續傳輸。錄像文件是指實時壓縮的視頻流錄像文件，錄像文件由一系列多個單元錄像文件中，每個單元錄像文件記錄的錄像時間長度> 1分鐘；錄像是指實時壓縮的視頻流圖像的錄像，視頻流圖像的壓縮格式是H. 264壓縮編碼格式。主控板是指選定前端設備的主控板，路由器是指選定前端設備的路由器，存儲設備是指選定前端設備的存儲設備。
具體實施例方式下面結合附圖，詳細敘述本發明的一種監測車輛違法行為系統的實現方法
具體實施例方式在交通路口 L型桿上安裝的多功能監測車輛違法行為的系統，該系統由以下部分組成N個前端設備、外部系統和K個終端顯示屏組成；N，K均是等于1的整正數；終端是一臺計算機，其配置是-.CPU奔騰43. 2GHz、內存1GB、硬盤320GB ；顯卡顯存IGB ；顯示屏19英寸；前端設備由圖像采集器、主控板、圖像處理板、存儲設備、交通燈信號、信號采集模塊、補光設備、補光驅動模塊、云臺、云臺驅動模塊、控制板和路由器組成。其中(1)圖像采集器是一臺高清晰攝像機，圖像采集器有兩個視頻輸出接口和一個 USB 口 ；一個視頻輸出接口接到主控板，另一個視頻輸出接口接到圖像處理板；USB 口接到控制板；圖像采集器的鏡頭是一個6倍變焦鏡頭；圖像采集圖片的分辨率為240萬象素；(2)主控板由DSP處理器、視頻采集模塊、輸入輸出模塊、網絡模塊、時鐘模塊、 程序存儲器、內存、PATA接口、視頻輸入接口、RS232串口 A、RS232串口 B、網絡接口和電源模塊組成；其中DSP處理器處理能力4800MIPS、工作頻率600MHZ、SDRAM4MX64位、 Flash4MX8位；該板的網絡接口和路由器的LAN端口連接，RS232串口 A和信號采集模塊連接，RS232串口 B和補光驅動模塊連接，PATA接口和存儲設備連接；(3)圖像處理板由DSP處理器、視頻采集模塊、輸入輸出模塊、網絡模塊、程序存儲器、內存、視頻輸入接口、RS232串口、網絡接口和電源模塊組成；其中DSP處理器處理能力4800MIPS、工作頻率600MHZ、SDRAM 4MX64位、Flash 4MX8位；該板的網絡接口和路由器的LAN端口連接，RS232串口和信號采集模塊連接；(4)存儲設備是一個320GB的硬盤；(5)信號采集模塊將交通燈紅燈信號輸出的電壓實時采集并分別通過RS232串口將信號內容實時發給圖像處理板和主控板；交通燈紅燈的信號輸出接到信號采集模塊；(6)補光設備輸出可見光，輸出可見光的光照度使圖像采集器采集范圍的監測區域上的光照度>圖像采集器的最低照度；補光設備和補光驅動模塊連接；(7)補光驅動模塊當圖像采集器采集范圍的監測區域上光照度小于圖像采集器最低照度時，主控板控制補光驅動模塊使補光設備處于開啟，否則主控板控制補光驅動模塊使補光設備處于關閉；(8)云臺是一個室外二維旋轉云臺，水平方向旋轉角度不小于60°，垂直方向旋轉角度向上不小于0°，垂直方向旋轉角度向下不小于20° ；最大負載不低于3kg;(9)云臺驅動模塊是能驅動云臺進行水平方向旋轉和垂直方向旋轉的模塊；(10) 控制板的接口是一個RS232串口和一個USB 口以及一個網絡接口 ；RS232串口和云臺驅動模塊連接，USB 口和圖像采集器連接，網絡接口和路由器連接；控制板在主控板控制下通過 RS232串口輸出信號到云臺驅動模塊，控制云臺進行水平方向旋轉和垂直方向旋轉；(10)在識別車輛時，控制板在主控板控制下通過USB 口輸出信號到圖像采集器， 控制圖像采集器輸出視頻圖像信號；在有車輛違法需要記錄車輛違法數據時，控制板在主控板控制下通過USB 口輸出信號到圖像采集器，控制圖像采集器進行圖片采集，并將采集的圖片通過USB 口傳輸到主控板；控制板在主控板控制下通過USB 口輸出信號到圖像采集器，調節圖像采集器的采集參數，采集參數是指鏡頭的焦距、采集速率、ISO值、采集分辨率， 如可調節圖像采集器鏡頭為6倍焦距，采集速率為1/250秒，ISO值為100，采集分辨率為 240萬象素；
(11)路由器是一個支持 IEEE 802. 3 (IOBase-T)和 IEEE 802. 3u (100Base-TX)標準；有一個WAN接口 10/100M RJ-45接口連接DSL/CABLE Modem，和四個LAN接口 10/100M 交換端口的路由器；(12)外部系統是交通管理部門的計算機系統；圖像采集器安裝在云臺上；高清晰攝像機既可輸出PAL制式的視頻流，又可采集 240萬象素的圖片；圖像處理板實時地將每幀視頻圖像轉變成圖像處理板處理所用的一組數據；該組數據是紅色、綠色、藍色三個二維圖像陣列，每個陣列水平方向有320個點，垂直方向有240個點，每個點的亮度值范圍W，255]；圖像處理板用這些二維圖像陣列的數字數據進行圖像處理，車輛識別和計算采集區域的平均亮度；主控板實時地將每幀視頻圖像轉變成主控板處理所用的紅色、綠色、藍色三個二維圖像陣列，每個陣列水平方向有320個點，垂直方向有240個點，每個點的亮度值范圍W，255]；主控板用這些二維圖像陣列的數字數據進行圖像壓縮；壓縮視頻的分辨率水平352X垂直觀8 ；圖像處理板計算監測區域圖像上的光照度，并由圖像處理板通過路由器向主控板發出這個光照度數據；當圖像采集器采集范圍的監測區域上光照度小于圖像采集器最低照度時，主控板控制補光驅動模塊使補光設備處于開啟，否則主控板控制補光驅動模塊使補光設備處于關閉；先在終端上選定一個前端設備，再用終端顯示屏中的視頻圖像對這前端設備設置一個監測區域；該區域是一個監測子區域，對該子區域設置最小寬度比和建立一個坐標系； 視頻圖像對應一個實際的監測場景，該子區域對應該實際監測場景里一段實際車道，車道寬度3. 0米且左邊車道平行于右邊車道；監測的車輛是機動車，在所監測的機動車里的最窄機動車的垂直向中間寬度是1. 2米；所以設置的最小寬度比是1. 2/3. 0 = 0. 40，且由于左邊車道平行于右邊車道所以該子區域底邊寬度比與該子區域前邊寬度比相一致；該子區域的形狀是一個梯形，梯形左邊線位于這條車道的左邊車道線上，梯形右邊線位于這條車道的右邊車道線上；梯形的底邊線是停車線前方50米處一條連接左邊線和右邊線，且平行于停車線的線段；梯形的前邊線是停車線前方70米處一條連接左邊線和右邊線，且平行于停車線的線段；建立的坐標系是一個平面二維坐標系；梯形的下邊線設置成坐標系的X軸， 梯形的左邊線設置成坐標系的Y軸；該區域底邊寬度是30、前邊寬度是15、高度是200 ；該子區域形成一個禁停區域；設定的車輛停留不能超過1分鐘；圖像采集器連續采集圖像源的視頻圖像，并將這些圖像同時輸入到主控板和圖像處理板；主控板將這些圖像的每幅圖像分別變換成一組用于主控板處理所用的數字數據；圖像處理板將這些圖像的每幅圖像分別變換成一組用于圖像處理板處理所用的數字數據；圖像處理板比較當前一幀和前一幀這兩組的圖像的差異，如這兩組的圖像無差異，則繼續采集圖像；如有差異，則計算物體的最小外接矩形，并得到有無車輛；如無車輛， 則繼續處理以后的圖像；如有車輛，則判斷車輛是否還在行駛，如果車輛繼續行駛，則不斷計算出它的最小外接矩形的4個端點坐標；當該車輛整個車輛處在該區域之內并停止行駛時，則該時刻為Tl，由圖像處理板將時刻Tl通過路由器將發給主控板，并由圖像處理板將車輛處于違法狀態的信號發給主控板；主控板用圖像采集器采集的視頻圖像生成記錄該車輛違法位置的圖片；如果該車輛停止時間超過1分鐘，則該時刻為T2 ；由圖像處理板將時刻 T2通過路由器發給主控板；并由圖像處理板通過路由器將有車輛已經違法狀態的信號發給主控板；由主控板控制圖像采集器采集高分辨率的圖片，并由主控板將這高分辨率的圖片從圖像采集器傳輸到主控板；再由主控板用記錄該車輛違法位置的圖片和高分辨率的圖片生成車輛違法圖片，該圖片為車輛號牌圖片；處在違法狀態的信號是在車輛未處于違法狀態時是小于0. 2V的低電平信號，在車輛處于違法狀態時是大于4. 8V的高電平信號；已經違法狀態的信號是在車輛不是違法狀態時是小于0. 2V的低電平信號，在車輛已經違法狀態時是大于4. 8V的高電平信號；并由主控板對Kl時刻到K2時刻的這段時間的視頻流圖像進行實時壓縮處理生成該車輛違法視頻流文件，視頻流壓縮格式是H. 264壓縮編碼格式。 例如當一輛寬度為1. 5米的車輛從監測車道上行駛到監測的車道里并停靠在車道右邊； 車輛右邊位于車道最右邊，車輛垂直向中間位于監測區域的垂直方向的中間；則圖像處理板測量的車輛垂直向中間的左邊坐標是(11，100)，右邊坐標是(21，100)，車輛測量寬度為 21-11+1 = 11，監測區域在Y為100位置上的寬度為22 ；車輛垂直向中間寬度與區域在Y為 100位置上寬度的比例為11/22 = 0. 50 ；由于0. 50大于最小寬度比0. 40，所以判斷該物體是車輛；該車輛停止行駛的時間是12:11:05，則Tl時刻為12:11:05 ；系統設定前一段時間為5秒，所以Kl時刻為12:11:00 ；如果該車輛停靠在車道右邊時間超過12:12:05，則T2時刻為12:12:05 ；系統設定的后一段時間為7秒；所以K2時刻為12:12:12 ；整個車輛處在禁停區域之內是指該車輛最小外接矩形四個端點均在禁停區域內；主控板將視頻流圖像數據實時進行壓縮處理并生成視頻流錄像文件；錄像文件是一系列多個單元錄像文件，每個單元錄像文件記錄的錄像時間長度1分鐘；錄像是指實時壓縮的視頻流圖像的錄像，視頻流圖像的壓縮格式是H. 264壓縮編碼格式；主控板將視頻流錄像以1分鐘為一個時間段形成一個單元錄像文件，并將每個單元錄像文件保存到存儲設備即320GB的硬盤中；本系統記錄的錄像時間長度為168小時，記錄時間的終點是系統最后有效運行的時刻；記錄的車輛違法行為的證據是兩張圖片和一段視頻流文件，其中一張是記錄整個車輛位于監測區域內的圖片，另一張是記錄車輛號牌的圖片，這兩張圖片記錄的場景是完全一致的；視頻流記錄了車輛整個違法過程的視頻圖像，視頻流的壓縮格式為H. 264 ；視頻流記錄的場景和兩張圖片記錄的場景是完全一致的；所以這些記錄的證據具有一致性和完整性。當外部系統要求傳輸這個違法數據時，主控板通過路由器將存儲設備中所存儲的這些違法數據傳輸到外部系統的硬盤上。當外部系統要求傳輸本系統前端設備存儲的錄像文件時，主控板通過路由器將選定的前端設備的存儲設備中所存儲的這些壓縮視頻流圖像的錄像文件傳輸到外部系統的硬盤上。由于圖像采集器安裝在云臺上，所以控制云臺旋轉就可以達到在較大范圍上監測與記錄其它車道和區域上車輛違法行為的目的。由于本系統提供了長達168小時實時的錄像文件為交通事故處理提供了有力的證據，為車輛違法案件偵破提供了有效的線索。
權利要求
1. 一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，包括N個前端設備、外部系統和K個終端，來實現監測與記錄車輛違法行為，監測車輛違法行為系統的實現方法的步驟如下(1)系統連接系統由N個前端設備、外部系統和K個終端組成；每個前端設備均由圖像采集器、主控板、圖像處理板、存儲設備、交通燈信號、信號采集模塊、補光設備、補光驅動模塊、云臺、云臺驅動模塊、控制板、路由器組成；每個前端設備的連接方式均如下圖像采集器和主控板連接，圖像采集器和圖像處理板連接；主控板和路由器連接，主控板和信號采集模塊連接，主控板和補光驅動模塊連接，主控板和存儲設備連接；圖像處理板和路由器連接，圖像處理板和信號采集模塊連接；交通燈信號和信號采集模塊連接；補光設備和補光驅動模塊連接；控制板和路由器連接；控制板和圖像采集器連接；控制板和云臺驅動模塊連接；外部系統是交通管理部門的計算機系統；終端是一臺計算機；(2)選定前端設備在終端上，從N個前端設備中選擇一個所需操作的前端設備；(3)監測的步驟如下(3. 1)監測區域設置的步驟用終端顯示屏中的視頻圖像對前端設備設置一個監測區域；該區域是一個或一個以上監測子區域，并對每個監測子區域設置最小寬度比和建立一個坐標系；禁區是指禁停區域和禁止區域，前端設備是指選定的前端設備；終端顯示屏的視頻圖像是圖像采集器采集，并通過圖像處理板、路由器和外部系統傳到終端顯示屏的視頻圖像；圖像采集器是指選定的前端設備的圖像采集器；圖像處理板是指選定的前端設備的圖像處理板；路由器是指選定的前端設備的路由器；(3.2)圖像采集的步驟圖像采集器連續采集圖像源的視頻圖像，并將這些圖像同時輸入到主控板和圖像處理板；主控板將這些圖像的每幅圖像分別變換成一組用于主控板處理所用的數字數據；圖像處理板將這些圖像的每幅圖像分別變換成一組用于圖像處理板處理所用的數字數據；主控板是指選定的前端設備的主控板；(3. 3)識別車輛的步驟根據監測子區域內的圖像差異，圖像處理板得到移動物體和該移動物體的外形，再將車輛與其它物體相區別；圖像差異是指當物體移動時在不同組數據中產生的數據數值大小的差異；得到移動物體是指圖像處理板根據圖像差異得到移動物體，物體的外形是指計算物體的最小外接矩形；車輛與其它物體相區別是指如果該物體測量寬度比大于等于最小寬度比，則判斷該物體為車輛，如果該物體測量寬度比小于最小寬度比，則判斷該物體為其它物體；物體測量寬度比是指物體最小外接矩形Y向中點的寬度和監測子區域在物體最小外接矩形Y向中點所在位置的寬度的比例；(3.4)記錄違法數據記錄違法數據是指生成違法數據和存儲違法數據；違法數據是指車輛違法圖片和車輛違法視頻流文件；生成違法數據是指，圖像處理板根據識別車輛得到的車輛位置，(1)當整個車輛處在禁停區域之內并停止行駛，則該時刻為Tl，由圖像處理板將這一時刻Tl通過路由器發給主控板，并由圖像處理板將車輛處于違法狀態的信號發給主控板，主控板用圖像采集器采集的視頻圖像生成記錄該車輛違法位置的圖片；當整個車輛處在禁停區域之內并停留時間超過設定的時間，則該時刻為T2，由圖像處理板將這一時刻T2通過路由器發給主控板，并由圖像處理板將車輛已經違法的信號發給主控板，由主控板控制圖像采集器采集高分辨率的圖片，并由主控板將這高分辨率的圖片從圖像采集器傳輸到主控板；再由主控板用記錄該車輛違法位置的圖片和高分辨率的圖片生成車輛違法圖片；由主控板用Kl到K2這段時間的視頻流圖像進行實時壓縮處理生成車輛違法視頻流文件；Kl是Tl前一段時間的時刻，前一段時間可以在系統里設定；K2是T2后一段時間的時刻，后一段時間可以在系統里設定；整個車輛處在禁停區域之內是指該車輛最小外接矩形四個端點均在禁停區域內；( 當整個車輛處在禁止區域之內，則該時刻為T3，由圖像處理板將這一時刻T3通過路由器發給主控板，并由圖像處理板將車輛已經違法的信號發給主控板，主控板用圖像采集器采集的視頻圖像生成記錄該車輛違法位置的圖片；并由主控板控制圖像采集器采集高分辨率的圖片，由主控板將這高分辨率的圖片從圖像采集器傳輸到主控板；再由主控板用記錄該車輛違法位置的圖片和高分辨率的圖片生成車輛違法圖片； 由主控板用K3到K4這段時間的視頻流圖像進行實時壓縮處理生成車輛違法視頻流文件； K3是T3前一段時間的時刻，前一段時間可以在系統里設定；K4是T3后一段時間的時刻，后一段時間可以在系統里設定；整個車輛處在禁止區域之內是指該車輛最小外接矩形四個端點均在禁止區域內；車輛位置是指車輛最小外接矩形四個端點的坐標值；視頻流的壓縮格式是H. 264壓縮編碼格式；存儲違法數據是指由主控板控制存儲設備存儲這些違法數據； 存儲設備是指選定的前端設備的存儲設備；(3. 5)記錄錄像文件記錄錄像文件是指生成錄像文件和存儲錄像文件；錄像文件是一系列多個單元錄像文件，每個單元錄像文件記錄的錄像時間長度> 1分鐘；錄像是指實時壓縮的視頻流圖像的錄像，視頻流圖像的壓縮格式是H. 264壓縮編碼格式；生成錄像文件是指主控板對視頻流圖像進行實時壓縮處理生成錄像文件；存儲錄像文件是指由主控板控制存儲設備存儲這些錄像文件；(3. 6)補光設備的設置當監測區域光照度小于圖像采集器最低照度時，由主控板控制補光驅動模塊使補光設備處于開啟，否則主控板控制補光驅動模塊使補光設備處于關閉；補光設備輸出可見光，輸出可見光的光照度使圖像采集器采集范圍的監測區域上的光照度>圖像采集器的最低照度；補光驅動模塊是指選定的前端設備的補光驅動模塊；補光設備是指選定的前端設備的補光設備。
2.根據權利要求1所述的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，所述的系統的實現方法由N個前端設備、外部系統和K個終端組成；所述的N個前端設備均通過其路由器和外部系統連接，所述的K個終端均和外部系統連接；N，K均是大于等于1的正整數。
3.根據權利要求1所述的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，所述的系統的實現方法對每個監測子區域設置最小寬度比；視頻圖像對應一個實際的監測場景，每個監測子區域對應該實際監測場景里一個所要監測的區域；該子區域的形狀是一個梯形，并且該子區域底邊寬度比與該子區域前邊寬度比相一致；寬度比是指物體寬度和子區域位置寬度的比例；子區域位置寬度是指該子區域在物體垂直向中間所在該子區域垂直位置的寬度；物體寬度是指物體垂直向中間在視頻圖像里水平方向的寬度；子區域底邊寬度比是指物體垂直向中間位于該子區域底邊的寬度比；子區域前邊寬度比是指物體垂直向中間位于該子區域前邊的寬度比；最小寬度比是指所要監測車輛中最窄車輛的寬度比。
4.根據權利要求1所述的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，所述的系統的實現方法對每個監測子區域建立一個坐標系；視頻圖像對應一個實際的監測場景，每個監測子區域對應該實際監測場景里一個所要監測的區域；該子區域的形狀是一個梯形，坐標系是指平面二維坐標系；梯形區域的下邊線設置成坐標系的X軸，梯形區域的左邊線設置成坐標系的Y軸。
5.根據權利要求1所述的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，所述的系統的實現方法設定的禁區是禁停區域，禁停區域是指車輛停留不能超過一段時間的區域，這一段時間長度在終端上設定。
6.根據權利要求1所述的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，所述的系統的實現方法設定的禁區是禁止區域，禁止區域是指車輛不能出現的區域。
7.根據權利要求1所述的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，所述的系統的實現方法記錄的違法數據是兩張圖片和一個視頻流文件；一張圖片是記錄違法車輛位置的圖片，另一張是記錄違法車輛號牌的圖片；這兩張圖片場景是完全一致的；視頻流文件是記錄車輛違法這段時間的壓縮視頻流圖像的文件，視頻流圖像壓縮的格式是 H. 264壓縮編碼格式。
8.根據權利要求7所述的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，所述的系統的實現方法記錄違法車輛號牌的圖片是大于200萬象素的圖片，該圖片和記錄車輛違法視頻流的圖像范圍是一致的。
9.根據權利要求1所述的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，其特征在于，所述的系統的實現方法的終端的技術參數如下普通計算機CPU奔騰43. 2GHz以上、內存彡1GB、硬盤彡200GB ；顯卡顯存彡512MB ；顯示屏17英寸以上。
全文摘要
本發明的一種監測車輛違法行為系統的實現方法，涉及計算機圖像處理技術領域，實現方法的步驟如下系統連接，選定前端設備，監測區域設置，圖像采集，識別車輛、記錄違法數據、記錄錄像文件。記錄的違法數據是記錄車輛違法位置的圖片、記錄違法車輛號牌的圖片和記錄車輛違法全過程的視頻流文件；記錄車輛違法行為的位置圖片、違法車輛號牌的圖片和視頻流圖像是同一個圖像采集器采集的；記錄違法車輛號牌的圖片是高分辨率的圖片，本發明的特點是不僅可以在停車線附近區域監測與記錄車輛違法，而且可以在距停車線較遠的區域監測與記錄車輛違法，擴大了監測車輛違法的范圍和監測車輛違法的類型，可廣泛應用在交通車輛違法管理中。
文檔編號G08G1/056GK102157066SQ20101060366
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者余路, 俞波, 徐和文, 江斌, 趙濤 申請人:云南瀾博科技有限公司