基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测方法

1.一种融合机器视觉技术和计算机网络技术构成基于视频车辆光学特征 识别匹配的交通流量检测方法，该方法的系统硬件由照明器(1)、视频输入器(2)、 图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5)和触发装置(6)组成；其特征在于 自动检测交通流量信息的实现步骤如下：
步骤1.在任意一条公交道路上由A通往B的AB路段的入口A和出口B符 合安装规范的位置分别安装一套上述系统硬件，使得A系统视频输入器(2) 的视场能够看到A入口所有行驶的车辆，同理，B系统视频输入器(2)的视 场能够看到B出口所有行驶的车辆，A、B两个系统视频输入器(2)的调整 应保证车辆所有光学特征的清晰；
步骤2.入口A系统和出口B系统的照明器(1)分别由一套光敏开关和定 时器组成的开关控制器控制，夜间开启照明器(1)，白天则关闭，如果AB 两个口的视场内道路照明条件足够好，则可以关闭照明器(1)；
步骤3.启动A、B两个系统的主控机(4)，CPU按程序初始化各系统硬件照 明器(1)、视频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5) 和触发装置(6)，以及系统软件；
步骤4.A、B两个系统分别建立相同的车辆图像光学特征参数，包括：汉 字、字母、数字、商标、标识、符号、车牌照颜色、车牌照形状、车颜色、 车型；
步骤5.各主控机(4)调用各系统的图像采集软件模块控制图像采集卡(3) 按系统预先设定的或由用户设定的采样周期、采样方式实时采集路口行车道 上视频输入器(2)视场内通行的车辆图像；
步骤6.各主控机(4)调用各系统的识别软件模块对采集到的车辆图像进 行分析、处理和识别，并提取车辆光学特征参数；
步骤7.将入口A系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到入口A系统本 地数据库中并同已收到的出口B系统中的数据进行查询匹配，和用有线或无 线通信网络传输到出口B系统数据库中进行查询匹配，同时通过有线或无线 通信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹配；入口A 系统、出口B系统和工作站数据库都具有进行查询匹配的功能，具体应用中， 可由末端用户依具体需要自行任选一处或都选；
步骤8.将出口B系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到出口B系统 本地数据库中并同已收到的入口A系统中的数据进行查询匹配，同时用有线 或无线通信网络传输到入口A系统数据库中进行查询匹配，和通过有线或无 线通信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹配；入口 A系统、出口B系统和工作站数据库都具有进行查询匹配的功能，具体应用 中，可由末端用户依具体需要自行任选一处或全部进行查询匹配；
步骤9.A、B两个系统的主控机(4)和工作站，根据匹配结果计算出A到B 路段上车辆通行能力包括车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、滞留技 术指标；
步骤10.A、B两个系统的主控机(4)和工作站，分别调用各自的数据存储 查询软件模块把车辆图像信息、识别参数以及匹配结果实时存入数据库中， 供实时或事后排查、以及后续交通系统工程智能化管理使用；
步骤11.A、B两个系统的主控机(4)和工作站，调用远程传输软件模块把 检测出来的交通流量结果通过通信端口传输到指挥中心作为上位管理使用；
步骤12.两个系统的主控机(4)分别调用各自的多任务处理软件模块对以 上所叙的1至12项的任务进行多任务管理以及控制各个系统的开始、停止、 人工干预和异常情况处理。
2、权利要求1所述的一种基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测 方法，其特征在于A、B两个系统的主控机(4)分别调用各自的显示软件模块把检 测过程及结果实时显示在显示器(5)上。
3、如权利要求1所述的一种基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检 测方法，其特征在于在多条公交道路和多个路段口分别配置前述系统硬件，并网 络化，以形成网络化的交通流量检测联网系统。

技术领域\n本发明涉及一种基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测方法，属机 器视觉技术领域。\n背景技术\n机器视觉是一门采用计算机实现人类眼睛视觉功能以及与大脑认知的相互 机理并赋诸于实际应用之中的科学，它属于人工智能领域中的一个重要分支，也 是国际ITS应用技术前沿的热点研究方向。\n随着社会的发展，汽车成了人们所依赖的主要交通工具之一，同时也引发了 道路堵塞现象，成为各国政府及市民关心的社会热点问题，越来越多的国家求助 于智能交通系统工程来加以解决。智能交通系统工程旨在从系统角度出发，利用 先进的技术，把车辆、道路、管理与出行者紧密结合起来，综合有效地解决道路 交通问题。智能交通系统工程内容包括道路交通信息检测、信息发布、交通诱导、 信号控制、交通管理等子系统。\n道路交通信息检测系统是智能交通系统工程中的一个重要子系统，它实时动 态地对车流量、车流速度、道路占有率、行车方向、车型等交通状况信息进行采 集、汇总、处理、分析。为合理分配路网资源、提高车速和车流量、减少交通堵 塞和交通事故、改善交通状况、保护环境、节省时间和能源、降低运输成本及城 市规划建设提供前端信息采集、信息服务、解决方案和决策依据。\n目前，可用于道路交通信息检测的技术产品主要有八种：超声波检测、微波 多谱勒检测、微波真实现场检测、视频检测、红外视频检测、声学检测、磁力计 检测、感应线圈检测。其中，视频检测以非接触、无损害路面，提供直观可视化 图像，一个信息源可提供多个交通信息结果，单台设备可检测多个车道，使用寿 命长，维护工作量低，系统变化容易调整等特点，而成为国际上ITS行业前沿主 流应用技术。\n本发明选择视频检测技术路线，提出以车辆上的光学特征为依据，通过特征 识别匹配，实现道路交通信息检测。\n引证文件：\n1.郑长青，郝云新，邹元英，“道路交通信息检测系统的实现技术与方法”， 第七界多国城市交通学术会议论文集，P201-P206，北京，2001年10月。\n发明内容：\n本发明提出一种基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测方法，采用 机器视觉和计算机网络技术，采集城市交通道路或高速高等级公路任意路段两个 或两个以上不同位置车道上行驶的车辆图像，识别出车辆的光学特征，包括汉字、 字母、数字、商标、标识、符号、车牌照颜色、车牌照形状、车颜色、车型。通 过对不同位置采集和识别的车辆光学特征匹配结果，计算出该路段上车辆通行能 力如车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、滞留技术指标，为应用于城市交 通道路网或高速高等级公路网的交通系统工程提供智能化管理必需的交通流量 信息。\n基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统硬件由照明器(1)、视 频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5)和触发装置(6)组 成。照明器(1)可以是标准电光源如发光二极管、工业照明灯具、红外、紫外 光源。视频输入器(2)可以是数字相机，也可以是标准速率、非标准速率、线 阵、面阵视频模拟或数字摄像机、激光、X光机、声纳或可获取图像的标准器件。 图像采集卡(3)是标准模拟或数字图像采集卡，也可以是USB接口的数字摄像 机或者是视频编辑卡并能与主控机(4)内存进行数据交换的软件模块或硬件模 块，插接在主控机(4)的PCI、ISA或相应的标准结构总线上。主控机(4)是 具有标准计算机功能的主控设备，含机箱、CPU及其主板、内存、ROM或硬盘、 通信口、有源底版等，可以是商用、民用计算机、服务器、工控机、DSP或具有 计算机功能的处理器系统。显示器(5)是标准计算机兼容的显示器，一般与主 控机(4)连接安放在一起。触发装置(6)可以是视频、光电开关、红外探测器、 激光。\n本方法的系统软件由以下模块组成：通信、视频捕捉、图像采集、识别、匹 配、交通流量计算、并行处理、数据存储查询、显示、报警、远程传输。\n采用机器视觉技术全天候实时在线自动提取交通流量信息的基于数字视频 光学字符特征识别的交通流量检测方法，其实现步骤如下：\n1.在任意一条公交道路上由A通往B的AB路段的入口A和出口B符合安 装规范的位置分别安装一套上述系统硬件，使得A系统视频输入器(2) 的视场能够看到入口A所有行驶的车辆，同理，B系统视频输入器(2) 的视场能够看到出口B所有行驶的车辆，A、B两个系统视频输入器(2) 的调整应保证车辆所有光学特征的清晰；\n2.入口A系统和出口B系统的照明器(1)分别由一套光敏开关和定时器 组成的开关控制器控制，夜间开启照明器(1)，白天则关闭，如果A、B 两个口的视场内道路照明条件足够好，则可以关闭照明器(1)；\n3.启动A、B两个系统的主控机(4)，CPU按程序初始化各系统硬件照明器 (1)、视频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5) 和触发装置(6)，以及系统软件；\n4.A、B两个系统分别建立相同的车辆图像光学特征参数，包括：汉字、字 母、数字、商标、标识、符号、车牌照颜色、车牌照形状、车颜色、车 型；\n5.各主控机(4)调用各系统的图像采集软件模块控制图像采集卡(3)按系 统预先设定的或由用户设定的采样周期、采样方式实时采集路口行车道 上视频输入器(2)视场内通行的车辆图像；\n6.各主控机(4)调用各系统的识别软件模块对采集到的车辆图像进行分 析、处理和识别，并提取车辆光学特征参数；\n7.将入口A系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到入口A系统本地数 据库中并同已收到的出口B系统中的数据进行查询匹配，和用有线或无 线通信网络传输到出口B系统数据库中进行查询匹配，同时通过有线或 无线通信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹 配；入口A系统、出口B系统和工作站数据库都具有进行查询匹配的功 能，具体应用中，可由末端用户依具体需要自行任选一处或都选；\n8.将出口B系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到出口B系统本地数 据库中并同已收到的入口A系统中的数据进行查询匹配，同时用有线或 无线通信网络传输到入口A系统数据库中进行查询匹配，和通过有线或 无线通信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹 配；入口A系统、出口B系统和工作站数据库都具有进行查询匹配的功 能，具体应用中，可由末端用户依具体需要自行任选一处或都选；\n9.入口A、出口B两个系统主控机(4)和工作站，根据匹配结果计算出A 到B路段上车辆通行能力包括车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、 滞留技术指标；\n10.入口A、出口B两个系统的主控机(4)分别调用各自的显示软件模块把检 测过程及结果实时显示在显示器(5)上；\n11.入口A、出口B两个系统的主控机(4)和工作站，分别调用各自的数据存 储查询软件模块把车辆图像信息、识别参数以及匹配结果实时存入数据 库中，供实时或事后排查、以及后续交通系统工程智能化管理使用；\n12.入口A、出口B两个系统的主控机(4)和工作站，调用远程传输软件模块 把检测出来的交通流量结果通过通信端口传输到指挥中心作为上位管 理使用；\n13.入口A、出口B两个系统的主控机(3)分别调用各自的多任务处理软件模 块对以上所叙的1至12项的任务进行多任务管理以及控制各个系统的 开始、停止、人工干预和异常情况处理；\n14.在多条公交道路和多个路段口分别配置前述系统硬件，并网络化，以形 成网络化交通流量检测系统。\n本发明与现有技术相比具有以下优点：\n1.现有视频车流量检测系统是采用在设定的大视场内对行驶车辆进行分布统计 的方法计算出车流量。而本发明采用对任意路段出入口视频车辆光学特征识 别并一一对应匹配的技术路线，能够有效控制识别率，直观，可靠，易于实 现和使用；\n2.检测结果可以多种用途，既可以用于交通流量分析，同时还可以针对通过该 路段的任意一辆车进行识别、跟踪、比对、报警、查询、套牌检测；\n3.既可用于交通系统工程，又可用于公安机动车安全防范。\n附图说明\n附图1为基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测方法硬件体系结 构框图。\n附图2为基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测方法工作原理框 图。\n附图3为基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测方法软件流程图。\n具体实施方式\n下面结合附图并以一个应用实例对本发明作进一步详述。在一个城市公交道 路上选择两个相邻的十字路口A和B，基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流 量检测系统采用下列步骤检测路段AB上的交通流量信息：\n1.在任意一条公交道路上由A通往B的AB路段的入口A和出口B符合安装 规范的位置分别安装一套上述系统硬件，使得A系统视频输入器(2)的 视场能够看到入口A所有行驶的车辆，同理，B系统视频输入器(2)的 视场能够看到出口B所有行驶的车辆，A、B两个系统视频输入器(2) 的调整应保证车辆所有光学特征的清晰；\n2.入口A系统和出口B系统的照明器(1)分别由一套光敏开关和定时器组 成的开关控制器控制，夜间开启照明器(1)，白天则关闭，如果A、B 两个口的视场内道路照明条件足够好，则可以关闭照明器(1)；\n3.启动A、B两个系统的主控机(4)，CPU按程序初始化各系统硬件照明器 (1)、视频输入器(2)、图像采集卡(3)、主控机(4)、显示器(5)和 触发装置(6)，以及系统软件；\n4.A、B两个系统分别建立相同的车辆图像光学特征参数，包括：汉字、字 母、数字、商标、标识、符号、车牌照颜色、车牌照形状、车颜色、车 型；\n5.各主控机(4)调用各系统的图像采集软件模块控制图像采集卡(3)按系统 预先设定的或由用户设定的采样周期、采样方式实时采集路口行车道上 视频输入器(2)视场内通行的车辆图像；\n6.各主控机(4)调用各系统的识别软件模块对采集到的车辆图像进行分析、 处理和识别，并提取车辆光学特征参数；\n7.将入口A系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到入口A系统本地数 据库中并同已收到的出口B系统中的数据进行查询匹配，和用有线或无 线通信网络传输到出口B系统数据库中进行查询匹配，同时通过有线或 无线通信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹配； 入口A系统、出口B系统和工作站数据库都具有进行查询匹配的功能， 具体应用中，可由末端用户依具体需要自行任选一处或都选；\n8.将出口B系统识别的每一辆车的光学特征参数存储到出口B系统本地数 据库中并同已收到的入口A系统中的数据进行查询匹配，同时用有线或 通信网络传输到入口A系统数据库中进行查询匹配，和通过有线或无线 通信网络传输到工作站，在工作站数据库中由工作站进行查询匹配；入 口A系统、出口B系统和工作站数据库都具有进行查询匹配的功能，具 体应用中，可由末端用户依具体需要自行任选一处或都选；\n9.入口A、出口B两个系统主控机(4)和工作站，根据匹配结果计算出A到 B路段上车辆通行能力包括车流量、密度、车速、车距、逆行、超速、 滞留技术指标；\n10.入口A、出口B两个系统的主控机(4)分别调用各自的显示软件模块把检 测过程及结果实时显示在显示器(5)上；\n11.入口A、出口B两个系统的主控机(4)和工作站，分别调用各自的数据存 储查询软件模块把车辆图像信息、识别参数以及匹配结果实时存入数据 库中，供实时或事后排查、以及后续交通系统工程智能化管理使用；\n12.入口A、出口B两个系统的主控机(4)和工作站，调用远程传输软件模块 把检测出来的交通流量结果通过通信端口传输到指挥中心作为上位管理 使用；\n13.入口A、出口B两个系统的主控机(3)分别调用各自的多任务处理软件模 块对以上所叙的1至12项的任务进行多任务管理以及控制各个系统的 开始、停止、人工干预和异常情况处理；\n14.在多条公交道路和多个路段口分别配置前述系统硬件，并网络化，以形 成网络化交通流量检测系统。