本發明涉及公路收費站和交通流量調查裝置領域,特別是一種車輛分離判斷、交通流量調查設備及對應的判斷調查方法。
背景技術:
車輛分離,是公路收費系統、交通流量調查系統的支撐技術。公路收費系統,是由車道收費單元并聯而成,車道收費單元的設備控制收費作業流程,車道收費單元包含以下設備:車道計算機、顯示收費作業信息的顯示器、收費作業臺、收費費額顯示器、語音報價器、收費票據打印機、收費放行電動欄桿、車輛分離檢測系統,這些設備依賴于穩定的車輛分離系統。交通流量調查,是指在一定的時間內,某條車道上所通過的車輛數,是衡量一個城市道路擁堵程度的重要指標,也是城市規劃、道路建設的主要參考標準之一,車輛分離檢測系統是主要的支撐設備。
現階段車流量的檢測方式存在如下幾種方法:1.紅外檢測法:在車道左右兩端設置紅外發射和接收裝置。無車時,紅外線從發射端到達接收端。當車輛通過時,紅外線被車輛阻擋,無法到達接收端,從而判斷出車輛進入和退出;2.地埋線圈感應法:地面下方埋有磁通量感應線圈。因車輛是金屬材料,當車輛通過時,會導致線圈電感量突變,裝置不間斷檢測電感量,從而判斷出車輛進入和退出;3.激光飛行時間檢測法:在車道頂部安裝激光發射和接收裝置。無車時,激光飛行時間是某個常量。當車輛通過時,因激光飛行路程減少,激光飛行時間小于該常量,從而判斷出車輛進入和退出。
但是,現階段技術的不足之處在于:失誤率高或成本高,只能判定車輛通過,無法判定車輛通過方向。尤其是,在公路收費系統中,存在一種極端情況,車輛正向進入后,可能會反向駛出,是以上三種方法不易滿足的。
技術實現要素:
本發明的目的就是為了解決現有技術中車流量檢測的方式失誤率高或成本高的問題。
技術人員認為,ccd,英文全稱:charge-coupleddevice,中文全稱:電荷耦合元件。可以稱為ccd圖像傳感器,也叫圖像控制器。ccd是一種半導體器件,能夠把光學影像轉化為數字信號。ccd上植入的微小光敏物質稱作像素(pixel)。一塊ccd上包含的像素數越多,其提供的畫面分辨率也就越高。ccd的作用就像膠片一樣,但它是把光信號轉換成電荷信號。ccd上有許多排列整齊的光電二極管,能感應光線,并將光信號轉變成電信號,經外部采樣放大及模數轉換電路轉換成數字圖像信號。
線陣ccd可以同時儲存一行圖像信號.由于其單排感光單元的數目可以做得很多,在同等測量精度的前提下,其測量范圍可以做的較大,并且由于線陣ccd實時傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率響應高,能夠實現動態測量,并能在低照度下工作,所以線陣ccd廣泛地應用在產品尺寸測量和分類、非接觸尺寸測量、條形碼等許多領域。
為解決上述技術問題,本發明的具體方案是:
設計一種車輛分離判斷、交通流量調查設備,包括條碼區、和與所述條碼區的位置相對應以檢測條碼區遮擋情況的的攝錄檢測裝置,所述攝錄檢測裝置包括攝像機、接收攝像機光源傳遞給光電轉換元件的ccd線性傳感器、與所述光電轉換元件通信連接的單片機;所述條碼區包括一定數量的寬度為a,間距為b的條形帶,所述b為的寬度為2a到5a之間,所述條碼區形成與車輛行駛方向存在傾斜角β的斑馬線,所述傾斜角β處于0~70°間,所述a小于6cm。
所述攝像機與車輛行駛方向間存在安裝角度α,該安裝角度α和所述傾斜角β相一致。
所述條碼區鋪設于道路路面上,與道路路寬相對應,對應的所述攝錄檢測裝置安裝于所述條碼區的上方。所述攝錄檢測裝置安裝于道路中部上方,距離地面高度4.5-5米。
或者,道路兩端分別設置攝像柱和條碼柱,所述條碼區鋪設于所述條碼柱的內側面上,其對面的攝像柱上對應安裝攝錄檢測裝置。在所述攝像柱和條碼柱內安裝有夜間補光用光源。
所述攝像機的鏡頭外安裝有遮罩用光學透鏡。所述單片機的輸出端還連接有上位機元件以存儲和記錄單片機的輸出信息,所述條形帶的長度為1m到4m之間。
一種車輛分離判斷及交通流量調查方法,使用上述的車流量監控系統,具體包括如下步驟:
①記錄信息:當車輛通過條碼區,先后經過數個相鄰的條形帶,對條形帶部分形成遮擋畫面,帶有ccd線性傳感器的攝像機以200fps的頻率記錄條碼區畫面,條碼區畫面的條形帶形成條狀碼信息;
②信號的轉變:將步驟①中得到的條狀碼信息通過光電轉換元件轉換成電信號,其中,所述條碼區畫面中未有被遮擋的條形帶為記錄為1,有被遮擋的條形帶為記錄為0,將每幅遮擋畫面均記錄為一個一定數位的序列號;并將所述序列號按時間順序輸入單片機;
③分析信息并傳輸至存儲單元:單片機中通過比較先后序列號所代表電信號的變化記錄該條路的車流量,并準確的記錄車輛在條碼區的運行方向。
在所述步驟②中,在一段時間內的序列號全為1或者序列號中連續出現0的個數均少于4時,表示未有車輛通過;
在一段時間內的序列號出現0的個數大于等于4,代表有車通過條碼區,其中,在該段時間內相鄰的序列號在先的0的個數少于在后的0的個數時,表示車輛前行,在該段時間內相鄰的序列號在先的0的個數多于在后的0的個數時,表示車輛后退。
在所述步驟②中,當相鄰3段以上序列號信號中連續出現0的數目達到峰值n時,n乘以(a+b)得經過車的車寬。
本發明的有益效果在于:
a.地面以一定角度傾斜布置白色條碼線,條形帶可以用印刷方式制作,該條碼的形狀結合特定的攝錄分析裝置能夠迅速分析出車輛實時的駛入和駛出情況,響應時間小于0.1秒,該條碼的形狀結合特定的攝錄分析裝置能夠迅速分析出車輛實時的駛進和駛出情況,尤其是能夠分辨出當車輛在測量裝置附近短暫停頓后前進或倒退所產生的數據;
b.安裝過程不破壞路面,安裝調試簡單,快速施工,能夠完全判斷行車方向,與現有設備接口兼容程度高;
c.計量過程中,條碼設備對磨損程度的要求低,使用壽命長;
d.本發明的條碼有鋪設于地面和鋪設于道路一側的柱面兩種情況,結構方式不僅局限于一種,使用時可以因地制宜采用不同的結構方法;
e.攝像機和控制器體積小,安裝簡單,維護和更新更加方便、快捷,可使用模塊化生產和運輸。
附圖說明
圖1是本發明結構示意圖;
圖2是本發明使用狀態一的俯視方向示意圖;
圖3是本發明使用狀態二的俯視方向示意圖;
圖4是本發明使用狀態三的俯視方向示意圖;
圖5是本發明使用狀態四的俯視方向示意圖;
圖6是本發明使用狀態五的俯視方向示意圖;
圖7是本發明單片機中判斷的邏輯圖;
圖8是本發明實施例2結構示意圖;
圖9是條碼柱側視方向剖視圖;
圖10是攝像柱的主視方向示意圖;
圖11是本發明帶有補光裝置的流程圖;
圖12是補燈開關流程圖;
圖13是亮度二值化和順序化流程圖;
圖中各部件名稱:1.上位機系統;2.通訊線;3.檢測裝置;4.光學透鏡;5.檢測角度范圍;6.車道路面;7.車輛;8.條形帶;9.條碼柱;10.攝像柱;11.內置光源;12.遮光罩;13.補光燈。
具體實施方式
實施例1:一種車流量監控系統,參見圖1,包括與道路路寬相應的條碼區、處于條碼區上方攝程覆蓋道路路寬的攝錄檢測裝置,攝錄檢測裝置包括攝像機、接收攝像機光源傳遞給光電轉換元件的ccd線性傳感器、與光電轉換元件通信連接的單片機;條碼區包括一定數量的寬度為a,間距為2a到5a的條形帶8,條碼區形成與道路方向存在傾斜角β的斑馬線,傾斜角β處于20~90°間,a小于6cm。
攝像機與道路方向間存在安裝角度α,該安裝角度α和傾斜角β相一致。
攝錄檢測裝置安裝于道路中部上方,距離地面高度4.5-5米。方便大多數車輛通過。
攝像機的鏡頭外安裝有遮罩用光學透鏡4。條形帶的長度為3m.
單片機的輸出端還連接有上位機元件以存儲和記錄單片機的輸出信息。
一種車流量監控方法,使用上述車流量監控系統,具體包括如下步驟:
①記錄信息:當車輛通過條碼區,先后經過數個相鄰的條形帶8,對條形帶8部分形成遮擋畫面,帶有ccd線性傳感器的攝像機以200fps的頻率記錄條碼區畫面,條碼區畫面的條形帶8形成條狀碼信息;
②信號的轉變:將步驟①中得到的條狀碼信息通過光電轉換元件轉換成電信號,其中,條碼區畫面中未有被遮擋的條形帶8為記錄為1,有被遮擋的條形帶8為記錄為0,將每幅遮擋畫面均記錄為一個一定數位的序列號;并將序列號按時間順序輸入單片機;
③分析信息并傳輸至存儲單元:單片機中通過比較先后序列號所代表電信號的變化記錄該條路的車流量,并準確的記錄車輛在條碼區的運行方向。
在步驟②中,在一段時間內的序列號全為1或者序列號中連續出現0的個數均少于4時,表示未有車輛通過;
在一段時間內的序列號出現0的個數大于等于4,代表有車通過條碼區,其中,在該段時間內相鄰的序列號在先的0的個數少于在后的0的個數時,表示車輛前行,在該段時間內相鄰的序列號在先的0的個數多于在后的0的個數時,表示車輛后退。
在步驟②中,當相鄰3段以上序列號信號中連續出現0的數目達到峰值n時,n乘以(a+b)得經過車的車寬。
ccd上有許多排列整齊的光電二極管,能感應光線,并將光信號轉變成電信號,經外部采樣放大及模數轉換電路轉換成數字圖像信號。線性ccd只有x一個方向,本發明中利用該特性,生成01序列,產生電信號,在先后的電信號中形成對比。
本發明中光電轉換原理如下:被攝景物通過攝像機的光學系統在光電靶上成像,由于光像各點亮度不同,因而使靶面各單元受光照的強度不同,導致靶面各單元的電阻值不同。與較亮像素對應的靶單元阻值較小,與較暗像素對應的靶單元阻值較大,這樣一幅圖像上各像素的不同亮度就表現為靶面上各單元的不同電阻值,原來按照明暗分布的“光像”就變成了相應的“電像”。
如圖2-6,分別代表工作中的五種狀態,圖像信號轉換電路將上述狀態的圖像信息轉換成電信號輸入單片機,得出車輛通行狀態的結論,輸入至存儲元件,以便于后期調取分析。
具體的,在圖2中,當車輛后退時,遮擋的條碼線逐漸減少,如圖3,當車輛前進時,遮擋的條碼線逐漸增多且在一定時間內達到峰值,可以測量車寬,圖4圖5記錄車輛方向移動的狀態。本發明可以記錄能夠雙向使用的車道,彼此不會發生沖突。設定遮擋數量大于4時開始計數,有效避免了當人或非機動車經過時的誤判。
實施例2:工作原理同實施例1,如圖8到13,不同之處在于安裝方式不同,本實施例中,道路兩端分別設置攝像柱和條碼柱,所述條碼區鋪設于所述條碼柱的內側面上,其對面的攝像柱上對應安裝攝錄檢測裝置。當車輛通過時,豎直方向上條碼被遮擋,攝錄裝置攝錄信息并反饋信號至單片機,進一步傳導相關數據至上位機元件。同時,與實施例1中可同時測量車寬不同,本實施例可以同步測量車高。
同時,設有補光裝置,在缺少外部光源時也不影響使用。
最后需說明的是,以上者僅系本發明部分實施例,并非用以限制本發明,依據本發明的結構及特征,稍加變化修飾而成者,亦應包括在本發明范圍之內。