全天候双摄像激光测速举证设备

1. 一种全天候双摄像激光测速举证设备，其特征在于：它由设在机箱内的 激光测速仪、彩色数字摄像机、控制器组成，其中激光测速仪和彩色数 字摄像机位于机箱的同一侧并分别通过导线与控制器相连，激光测速仪 和彩色数字摄像机轴心面之间的夹角为大于0度但小于等于0.075度；彩 色数字摄像机由上下设置且轴心线处于同一垂直面上的特写数字摄像机 和全景数字摄像机组成，激光测速仪由上下设置且轴心线处于同一垂直 面上的激光发射器和激光接收器组成，控制器可接收激光测速仪的信号 并控制特写数字摄像机和全景数字摄像机拍照。
2. 根据权利要求1所述的全天候双摄像激光测速举证设备，其特征在于： 激光测速仪和彩色数字摄像机轴心面之间的夹角为0.03度～0.075度。
3. 根据权利要求1所述的全天候双摄像激光测速举证设备，其特征在于： 所述激光测速仪的发射角为等于或小于0.17度。
4. 根据权利要求1所述的全天候双摄像激光测速举证设备，其特征在于： 所述特写数字摄像机和所述全景数字摄像机轴心之间的夹角为0.022～ 0.036度。
5. 根据权利要求1所述的全天候双摄像激光测速举证设备，其特征在于： 所述特写数字摄像机和全景数字摄像机均为至少100万像素以上的工业 数字摄像机。
6. 根据权利要求1所述的全天候双摄像激光测速举证设备，其特征在于： 所述的机箱上设有连接控制器的显示屏。
7. 根据权利要求1、2、3、4或5所述的全天候双摄像激光测速举证设备， 其特征在于：所述控制器包括：
用于控制激光测速仪进行数据采集，比较激光测速仪传来的测量数值和 内部的预设值并控制全景数字摄像机拍全景照片的激光数值判断模块；
用于以先进先出方式滑动存储特写数字摄像机拍摄的特写照片的图像接 收缓存模块；
用于将接收的激光数值判断模块传来的激光测速数据分别叠加于图像 接收缓存模块传来的特写照片和全景数字摄像机传来的全景照片上的逻 辑判断模块；
用于存储逻辑判断模块传来图片的存储模块；
其中激光数值判断模块可以根据内部预设值对传来的激光测速数据进 行判断，并可同时进行以下动作：
控制全景数字摄像机进行全景抓拍，并将抓拍的全景照片传回逻辑判 断模块；通知逻辑判断模块接收激光数值判断模块传来的车辆速度及 速距离时间数据；控制图像接收缓存模块停止滑动缓存，并将最后 一组缓存图片送到逻辑判断模块。
8. 根据权利要求6所述的全天候双摄像激光测速举证设备，其特征在于： 所述控制器还设有用于识别分析存储模块中特写照片中车牌的车牌分析 模块。
9. 根据权利要求6所述的全天候双摄像激光测速举证设备，其特征在于： 它还设有可通过激光数值判断模块控制的补光灯，所述的特写数字摄像 机上设有红外灯。
10. 一种使用权利要求6所述的全天候双摄像激光测速举证设备测速校正方 法，其特征在于：
(1)、设定测速距离值a；
(2)、测量激光垂直测量设备至所测车道之间的距离b；
(3)、激光数值判断模块进行COSθ角度计算；
(4)、若θ角小于等于5度，激光数值判断模块控制激光测速仪直接测 速；若θ角大于5度，激光数值判断模块按照以下算法计算COSθ值： cosθ＝(a2-b2)1/2/a，并将激光测速仪传来的测量速度除以COSθ值得到 所测车辆的真实速度值，再与内部的预设值比较。

技术领域\n本发明涉及一种速度测量设备，尤其是用于便携式测量车辆行驶速度的测 量设备，该设备亦可用于固定在路侧安装使用。\n技术背景\n由于车辆数目的快速增长，因车辆行驶速度超出安全范围所造成的伤亡事 故在不断增加，造成了巨大的人员伤亡和财产损失，因此对车辆的行驶速度做 了限定。为了对违规驾驶者进行处罚，有效的监督车辆的行驶速度，降低交通 事故的发生率，需要对行驶中的车辆测速取证。\n通常使用的便携或移动式测速拍照取证设备主要有以下两种：\n1、使用雷达来采集车辆速度，雷达获得速度然后进行视频抓拍，其主要缺 点是：如果雷达在路侧工作，其雷达锥面角为9-20度，定角雷达与路面水平角 度为27度-30度，基本上拍摄距离在30-50米，若二台以上车辆并列行驶时 无法判断触发车辆与拍摄车辆是否为同一辆车，也就是无法保证取证唯一性。 另外由于普通雷达的有效测速范围是20-250公里每小时，在检测车辆低速行驶 时失效。\n2、激光测速结合模拟信号输出摄像机的方式。这种系统保证了测速数值的 精确。但缺点是通用的模拟信号输出再通过外部采集卡进行模拟到数字信号的 转换，有效像素在40万左右无法解决清晰度问题，夜间也无法获得理想拍摄效 果。\n发明内容\n本发明的目的是提供一种测速准确、一体化式结构的全天候双摄像激光测 速拍照举证设备，通过设置使激光测速范围和摄像机成像焦点重合，可以精确 获取车速数值，保证所得数据的唯一性。\n本发明的技术解决方案是：它由设在机箱内的激光测速仪、彩色数字摄像 机、控制器组成，其中激光测速仪和彩色数字摄像机位于机箱的同一侧并分别 通过导线与控制器相连，激光测速仪和彩色数字摄像机轴心之间的夹角为大于0 度但小于0.075度；彩色数字摄像机由上下设置且轴心线处于同一垂直面上的 特写数字摄像机和全景数字摄像机组成，激光测速仪由上下设置且轴心线处于 同一垂直面上的激光发射器和激光接收器组成，控制器可接收激光测速仪的信 号并分别控制全景数字摄像机和特写数字摄像机实时拍照。\n通过激光测速仪测得行驶车辆的车速值，并将信号送至控制器中，控制彩 色数字摄像机拍照，分别取得清晰的全景照片和特写照片，完成取证过程；通 过设定激光测速仪和彩色数字摄像机之间的夹角，使设备在工作范围内激光测 速范围和摄像机成像焦点重合，保证在200米之内所拍即所测，确保证据的唯 一性；使用数字摄像机拍照，清晰度高，可以全天候工作；设备安装在机箱内， 便于携带，方便现场设置。\n作为一种优化方案，激光测速仪和彩色数字摄像机轴心面之间的夹角为 0.03度～0.075度，这样可以根据道路现状合理选择测速和拍摄范围。\n作为一种优化方案，所述激光测速仪的发射角为等于或小于0.17度，这样 激光发射到100米处散射直径只有0.3米，保证了多车辆并行时不会出现误测。\n作为另一种优化方案，特写数字摄像机和全景数字摄像机轴心之间的夹角 为0.022～0.036度，这样也限定了摄像机的取景范围，使实时拍摄的特写照片 能位于全景照片的中部，同时和激光测速范围同心重合，确保取证的准确性。\n所述特写数字摄像机和全景数字摄像机均为至少100万像素以上的工业数 字摄像机。\n所述的机箱上设有连接控制器的显示屏，便于现场监视。\n所述控制器包括：\n用于控制激光测速仪进行数据采集，比较激光测速仪传来的测量数值和内 部的预设值并控制全景数字摄像机拍全景照片的激光数值判断模块；\n用于以先进先出方式滑动存储特写数字摄像机拍摄的特写照片的图像接收 缓存模块；\n用于将接收的激光数值判断模块传来的激光测速数据分别叠加于图像接收 缓存模块传来的特写照片和全景数字摄像机传来的全景照片上的逻辑判断模 块；\n用于存储逻辑判断模块传来图片的存储模块；\n其中激光数值判断模块可以根据内部预设值对传来的激光测速数据进行判 断，并可同时进行以下动作：\n控制全景数字摄像机进行全景抓拍，并将抓拍的全景照片传回逻辑判断模 块；\n通知逻辑判断模块接收激光数值判断模块传来的车辆超速数值数据；控制 图像接收缓存模块停止滑动缓存，并将最后一组缓存图片送到逻辑判断模块。\n作为一种优化方式，所述的控制器还设有用于识别分析存储模块中特写照 片中车牌的车牌分析模块。\n为了获得夜间、雨雾天气下的理想图片，全天候双摄像激光测速拍照举证 设备还设有可通过激光数值判断模块控制的补光灯，在不影响司机视线的情况 下，配合摄像机实时监测路面车辆。\n所述的特写数字摄像机上设有红外灯，这样可以在夜间提供更清晰的照明， 同时还可以避免测速设备被提前发现。\n一种使用本发明的举证设备测速的校正方法，它包括以下步骤：\n(1)、设定测速距离值a；\n(2)、激光测量设备至所测车道之间的垂直距离b；\n(3)、激光数值判断模块进行COSθ角度计算；\n(4)、若θ角小于等于5度，激光数值判断模块控制激光测速仪直接测 速；若θ角大于5度，激光数值判断模块按照以下算法计算COS θ值： cos θ＝(a2-b2)1/2/a，并将激光测速仪传来的测量速度除以COS θ值得到所 测车辆的真实速度值，再与内部的预设值比较。\n通常的测速设备放置在道路的两侧，其测速激光与车辆行驶方向之间存在 一个角度，这样所测的数据与真实车速之间存在角度影响，仪器所测的速度永 远小于实际车速，而且选定不同测速距离时，角度也会变化，为了保证所测数 据的真实可靠，通过上述校正方法可以消除角度对测速的影响，确保测量的准 确公正。\n本发明的优点是：使用100万像素以上的工业数字摄像机，结合激光测速 仪并通过调节激光测速范围和摄像机成像焦点重合，可以快速获取车速数值， 同时获取特写和全景图像，保证测速的唯一性、充分性，一体化的结构，便于 安装携带，可实现全天候不间断工作。\n附图说明\n附图1为本发明实施例的立体结构示意图；\n附图2为本发明实施例的右视图；\n附图3为本发明的激光测速范围和拍摄范围比例视图；\n附图4为本发明的工作流程图；\n附图5为本发明中激光数值判断模块工作原理图；\n附图6为本发明中逻辑判断模块工作原理图；\n附图7为本发明中图像接收缓存模块工作原理图；\n附图8为本发明中校正方法示意图；\n附图9为本发明中COS速度校正算法原理图；\n1、机箱，2、激光发射器，3、激光接收器，4、特写数字摄像机，5、全景 数字摄像机，6、控制器，7、显示器。\n具体实施方式\n实施例：如图1和2所示，全天候双摄像激光测速拍照举证设备，由设在 机箱1内的激光测速仪、彩色数字摄像机、控制器6组成，其中激光测速仪和 彩色数字摄像机位于机箱的同一侧并分别通过导线与控制器相连，激光测速仪 和彩色数字摄像机轴心之间的夹角在工作范围内为0.03～0.075度，设定激光 测速仪和彩色数字摄像机轴心之间距离为A，激光测速仪与被测物体间的距离为 B，求arctg θ＝A/B，根据三角函数表查与arctg θ相对应的θ的值，可以确定 出数字摄像机与激光测速仪之间的夹角与可清晰取证的距离的关系，见表1：\n表1\n  夹角θ(度)   距离(米)   0.075   80   0.06   100   0.05   120   0.043   140   0.0373   160   0.0334   180   0.030   200\n由于激光测速需要直线进行，而通常道路不可能一路保持笔直状态，所以 通常取证距离不超过200米，本实施例中激光测速仪和彩色数字摄像机轴心之 间的夹角为0.06度，即取证距离为100米。\n彩色数字摄像机由上下设置且轴心线处于同一垂直面上的特写数字摄像机 4和全景数字摄像机5组成，激光测速仪由上下设置且轴心线处于同一垂直面上 的激光发射器2和激光接收器3组成，控制器6可接受激光测速仪的信号并分 别通过IEEE1394(火线)控制特写数字摄像机4和全景数字摄像机5实时拍照。 所述激光测速仪的发射角为小于等于0.17度(3毫弧度)，这样激光发射到100 米处散射直径只有0.3米，保证了多车辆并行时不会出现误测。\n特写数字摄像机4和全景数字摄像机5均为至少100万像素以上的工业数 字摄像机，二者轴心之间的夹角在工作范围内为0.022～0.036度，这样也限定 了摄像机的取景范围，使实时拍摄的特写照片能位于全景照片的中部，同时和 激光测速范围在工作范围内同心重合，确保取证的准确性。机箱1另一侧设有 连接控制器6的显示屏7，便于现场监视。\n所述控制器6包括：\n用于控制激光测速仪进行数据采集，比较激光测速仪传来的数值和内部的 预设值并控制全景数字摄像机拍全景照片的激光数值判断模块；\n以先进先出方式滑动存储特写数字摄像机拍摄的特写照片的图像接收缓存 模块；\n用于将接收的激光数值判断模块传来的激光测速数据分别叠加于图像接收 缓存模块传来的特写照片和全景数字摄像机传来的全景照片上的逻辑判断模 块；\n用于存储逻辑判断模块传来图片的存储模块；\n其中激光数值判断模块可以根据内部预设值对传来的激光测速数据进行判 断，并可同时进行以下动作：\n控制全景数字摄像机进行全景抓拍，并将抓拍的全景照片传回逻辑判断模 块；\n通知逻辑判断模块接收激光数值判断模块传来的车辆超速数值数据；控制 图像接收缓存模块停止滑动缓存，并将最后一组缓存图片送到逻辑判断模块；\n用于识别分析存储模块中特写照片中车牌的车牌分析模块。\n在夜间，特写数字摄像机上设有的红外灯一直工作，保证特写照片的清晰 度，激光数值判断模块可以控制补光灯在全景数字摄像机进行全景抓拍时闪光。\n如图3-7所示，该全天候双摄像激光测速拍照举证设备运行过程为：\n一、激光发射器2、激光接收器3和特写数字摄像机4处于持续的工作中， 全景数字摄像机5则只在激光检测到超速或慢速数据时拍摄图片。\n二、图像接收缓存模块中定义4个缓存区，即每秒控制特写数字摄像机4 拍摄4帧图像，以FIFO(先进先出)的方式滑动缓存特写数字摄像机4所拍摄 下来的图片，保证4个缓存区的图片是最新的4帧图片，同时逻辑判断模块给 每一帧图片定义了时间值，记录了每帧图片产生的时刻(以毫秒为单位)。\n三、激光数值判断模块持续地检测激光传回的速度值和距离值，当有符合 设定值的数据产生时，激光数值判断模块发出三组命令：\nA、由输出5V高电平脉冲激发全景数字摄像机5拍摄一帧图片；\nB、将激光数据及该数据产生的时间传至逻辑判断模块；\nC、传送命令至图像接收缓存模块，暂停图像缓存。\n四、逻辑判断模块提取激光数据的时间值，并减去激光的响应时间300毫 秒，以该时间为标准对比缓存区中(特写数字摄像机4所拍摄)4帧图片的时间 值，取时间值相差最小的图片为举证图片。同时提取全景数字摄像机5(大场景) 所拍摄的图片。\n五、逻辑判断模块将时间、速度、距离、监测地点等数据分别叠加于两帧 图片。\n六、存储模块存储图片。\n七、车牌分析模块对所提取得特写数字摄像机4(小场景)图片进行图片分 析，提取车牌信息。\n八、将所获取的各种信息，如时间、速度、距离、监测地点、车牌信息等 写入数据库。\n九、开始下一次测量。\n十、系统结束运行时，保存该次运行的设置值，如摄像机设置值、超速值、 测量距离区间等。\n通常的测速设备放置在道路的两侧，其测速激光与车辆行驶方向之间存在一 个角度，这样所测的数据与真实车速之间存在角度影响，仪器所测的速度永远 小于实际车速，而且选定不同测速距离时，角度也会变化，请参见表2：\n表2COS角度和实际测量值之间的对照表\n\n为了保证所测数据的真实可靠，根据道路车道数量不同，激光测速仪的工 作距离与被测车辆的距离必须保证激光与被测目标的COS角度≤5度的运算程 序。目前国内现有利用激光采集数据的设备，都没有强调并限制激光要在保证 COS角度≤5度进行车速的测量。因此为确保对超速及慢速测量的准确公正，加 载了校正方法，在设备每更换一次操作地点的时候，设备必须经过系统COS角 度检测合格，方可进行测速取证工作，如果此时的COS角度不满足≤5度，则程 序上会做出计算机修正运算。\n参见图8和9，该校正方法，包括以下步骤：\n(1)、设定测速距离值a；\n(2)、激光测量设备至所测车道之间的垂直距离b；\n(3)、激光数值判断模块进行COS θ角度计算；\n(4)、若θ角小于等于5度，激光数值判断模块控制激光测速仪直接测 速；若θ角大于5度，激光数值判断模块按照以下算法计算COS θ值： cos θ＝(a2-b2)1/2/a，并将激光测速仪传来的测量速度除以COS θ值得到所 测车辆的真实速度值，再与内部的预设值比较。