車牌識別的道路交通od信息採集系統及其處理方法

2023-05-03 18:56:06 1

專利名稱：車牌識別的道路交通od信息採集系統及其處理方法
技術領域：
本發明涉及一種城市交通信息採集系統及其處理方法，特別是一種車牌識別數據 的道路交通OD信息採集系統及其處理方法，屬於智能交通技術領域。
背景技術：
自進入21世紀以來，城市道路建設、機動車輛保有量增加均進入了快速發展階 段。與此同時，通過城市交通信息採集系統的建設，在道路交通管理、支持道路交通信息應 用和服務等方面，取得了較好的社會、經濟和環境效益。但是，已有的道路交通信息採集系 統，隨著覆蓋地域的擴張和不同區域道路網的交通流特徵的不同，也逐步呈現出其內在的 不足，或表現在所獲取的交通信息內容不夠、或表現在獲取交通信息的成本過高等缺點。道路交通OD(Origin Destination)，是指道路起終點之間的出行交通量分布，其結 果通常用二維表格或矩陣來表示。路網交通OD分布信息採集，能夠完善城市交通模型，為交 通戰略研究、交通規劃、交通管理提供定量分析基礎，為緩解城市緊張的交通狀況提供數據 支撐；也可以分析城市居民出行源強度、分布、交通結構、出行目的等基本出行特徵的變化情 況；能夠從居民出行的角度出發，分析交通需求供給矛盾的根本原因，為交通需求管理提供 理論依據；在掌握居民出行規律的基礎上，構築交通模型，為城市進行科學的交通規劃服務。傳統的OD信息獲取的方法之一是OD抽樣調查，要求所有的被調查對象提供出行 時間、出行起點、出行目的地、出行方式等信息。在專利申請號為200710024832. 7，公開 號為CN101127040的OD信息獲取方法中，採用問卷表單的形式對公路網上的部分車輛出 行信息進行抽樣並推算全樣本的OD分布矩陣，但是人工抽樣調查需要耗費大量的人力、物 力、財力，頻繁進行大規模的交通調查顯然不可行，並且由於基礎建設和交通結均的經常 變化，因此其獲取的OD矩陣的可信度也較低；在專利申請號為200610118461. 4，公開號為 CN1959759的OD分析方法中，利用GPS車輛定位系統對計程車群體的出行軌跡進行記錄並 生成計程車的OD分布矩陣，但是其獲取的OD矩陣僅僅是具備GPS定位裝置的計程車這單 獨一個群體，具有較大的局限性；在專利申請號為200810038365. 8，公開號為CN101295326 的OD推算方法中，利用少量抽樣的計程車GPS定位數據計算車輛OD出行分布的概率並應 用交通仿真手段對路網上的實際交通流量進行隨機分配推算全樣本的OD分布矩陣，但是 計程車的出行分布具有群體的特殊性，對路網整體的交通出行行為不具有代表性。另一種OD信息採集的方法是OD反推，通過路段交通流數據，根據各種模型算法， 反推交通OD分布矩陣。在專利申請號為200810084396. 7，公開號為CN101261768的路網 OD推算方法中，利用公路網的歷史OD數據和路段實際流量觀測值推算得到當前的OD分布 矩陣，由於路段流量檢測存在的誤差以及OD反推模型在算法假設和參數標定方面存在的 局限性，往往導致OD反推的結果與真實情況存在較大偏差。

發明內容
本發明的目的在於提供一種車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統及其處理
4方法，該系統及其處理方法，能夠自動採集城市道路交通網絡長期、動態、高質量的OD信 息，為交通需求管理提供理論依據；並掌握居民出行規律的基礎上，構築交通模型，為城市 進行科學的交通規劃服務。為達到上述目的，本發明的技術方案是，所述車牌識別數據的道路交通OD信息 採集系統及其處理方法，包括路邊數據採集子系統、路邊通信子系統、車牌識別採集處理平 臺子系統；所述的路邊數據採集子系統，又包含布設在外場的攝像機、交通參數檢測單元、 工業控制處理計算機、龍門架和支架、供電設備等，承擔車輛與牌照圖片的捕獲、牌照識別 處理、交通參數檢測、原始數據存儲管理；所述的車牌識別採集處理平臺子系統，又包含主 幹交換機、資料庫伺服器、應用伺服器、計算機終端以及所需要的存儲設備、安全設備、網絡 管理設備等，完成路邊數據採集子系統獲取各種原始數據、進行所需要的各種處理、數據存 儲、以及對所存儲數據的管理。所述的路邊數據採集子系統與系統車牌識別採集處理平臺子系統之間通過路邊 通信子系統完成高速通信，傳輸路邊數據採集子系統所採集的各種原始數據，滿足系統車 牌識別採集處理平臺子系統對分布式存儲在各路邊數據採集子系統內的各種數據的調用。另一目的是所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統及其處理方法的處 理方法，通過下述的信息採集模塊、預處理模塊、單車軌跡跟蹤模塊、OD修正模塊、單車OD 生成模塊、OD統計模塊、OD分布展示模塊、基礎配置模塊來實現，其工作步驟為步驟1 信息採集模塊對外場採集各個斷面的車牌特寫圖片、車輛號牌、車牌顏 色、車型、經過時間、經過地點、車輛顏色等信息，並對這些車牌識別信息進行存儲和上傳；步驟2 將步驟1的識別信息，通過預處理通過模塊，對外場採集的無法識別的車 牌特寫圖片進行二次清洗和再識別，進一步提高車牌信息採集的精度；步驟3 單車軌跡跟蹤模塊對車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統捕捉到 的車輛路徑進行實時的跟蹤與更新，其最新的路徑信息包括車輛的基礎信息(屬地、車型 等)和之前出行通過的車牌識別斷面的狀態(時間、地點等)；單車軌跡跟蹤的關鍵環節是將最新上傳的車牌經過的斷面記錄與車輛之前的斷 面記錄隊列匹配比對，若車牌匹配成功則對車輛當前出行最新的路徑進行更新，反之則重 新生成另外一條實時更新的出行路徑；步驟4 =OD修正模塊對車牌信息採集和傳輸過程產生的誤差造成的單車OD誤差進 行修正。具體的修正方法包括(1)車牌模糊匹配。由於車牌識別可能存在的識別誤差，採 用車牌完全精確匹配的方法可能會帶來一定的匹配誤差，造成單車軌跡跟蹤過程中部分路 徑節點的缺失。因此制定了相應的模糊匹配規則，在兩個車牌間出現特定字符的匹配誤差 但滿足其他匹配條件的前提下，認定該兩個車牌號碼匹配成功，這樣可以在車牌個別字符 識別錯誤的情況下仍然保證車輛出行路徑的完整性和準確性；(2)路徑節點缺失修補。模 糊匹配可以大大減少路徑中節點缺失的概率，但對於超出模糊匹配規則而產生的路徑節點 缺失的情況，需要對路徑進行修補，以保證路徑的完整性。當單車出行路徑中某些節點缺 失，根據道路的連通性和上下遊關係，根據最短路徑的原則對丟失部分的節點進行修補並 記錄相關修補信息；步驟5 單車OD生成模塊是在單車軌跡跟蹤的基礎上進行處理，當設定的時間範 圍內下遊未出現該車牌新的出行斷面信息時，可以確認該車牌的出行OD已經完成並寫入單車OD的資料庫；反之該車牌的繼續保持軌跡跟蹤，直至車牌新的出行斷面記錄出現並對 實時軌跡進行更新；單車OD記錄是OD分布計算中的最小粒度單位的信息，通過對單車出行的統計可 以進一步生成小區間的OD分布。單車OD記錄存儲的信息包括車輛在一次出行中經過的車 牌識別斷面序列、斷面經過時間等信息；步驟6 :0D統計模塊對對路網中符合指定車輛類型、出行起訖點相同、且經過訖 點時間位於同一個周期內的單車OD記錄個數進行統計，生成各個車牌採集斷面之間的指 定車輛類型的斷面間OD分布矩陣。由於部分車輛OD的起點或終點的缺失，會導致斷面間 OD觀測量的統計值與真實值之間存在一定偏差，通過分析OD觀測量誤差產生的機理，建立 觀測OD量與斷面流量之間的校驗方程組對起終點缺失引起的OD誤差進行修正，並根據斷 面與小區的隸屬關係合成小區間OD分布矩陣；步驟7 =OD存儲與展示模塊將修正後的OD值按照統計周期、車輛類型和起訖點等 信息分類存儲，並對路網動態OD分布矩陣進行報表和圖形展示。本發明的有益效果所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統及其處理 方法，具有以下優點(1)0D數據種類更加豐富，實現精細化交通信息採集⑵具有更高精 度和可靠性(3)平均獲取成本較低(4)獲取難度較低，相對於人工調查大量的前期準備、現 場調查和後期數據處理，以及模型推算需要的複雜的算法設計、算法驗證和調試工作，車牌 識別數據的道路交通OD信息採集系統及其處理方法，在算法設計和數據處理等諸多環節 都更加容易實現，具有明顯的經濟效益和社會效益。以下結合附圖和實施例對本發明作比較詳細的說明。


圖1是本發明的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統總體構成框圖；圖2是本發明的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統的處理方法流程圖。
具體實施例方式參照圖1，這是本發明的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統總體構成框 圖。如圖所示，它包括路邊數據採集子系統1、路邊通信子系統2、車牌識別採集處理 平臺子系統3。路邊數據採集子系統1，包括布設在外場的攝像機、交通參數檢測單元、工業控制 處理計算機、龍門架和支架、供電設備設施等。路邊數據採集子系統，承擔車輛與牌照圖片 的捕獲、牌照識別處理、交通參數檢測、原始數據存儲管理等功能。車牌識別採集處理平臺子系統3，包括主幹交換機、資料庫伺服器、應用伺服器、計 算機終端以及所需要的存儲設備、安全設備、網絡管理設備等。車牌識別採集處理平臺子系 統，完成路邊數據採集子系統獲取各種原始數據、進行所需要的各種處理、數據存儲、以及 對所存儲數據的管理，其中所述的主幹交換機分別連接資料庫伺服器和應用伺服器。所述的路邊數據採集子系統1與系統車牌識別採集處理平臺子系統3之間通過路 邊通信子系統2完成高速通信，傳輸路邊數據採集子系統所採集的各種原始數據，滿足系統車牌識別採集處理平臺子系統對分布式存儲在各路邊數據採集子系統內的各種數據的 調用。本發明的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統所採用模塊構成。信息採集模塊4、預處理模塊5、單車軌跡跟蹤模塊6、0D修正模塊7、單車OD生成 模塊8、OD統計模塊9、OD分布展示模塊10、基礎配置模塊11 ；本發明信息採集系統所採用處理方法是通過下述模塊來實現的。它包括信息採集 模塊4、預處理模塊5、單車軌跡跟蹤模塊6、OD修正模塊7、單車OD生成模塊8、OD統計模 塊9、OD分布展示模塊10、基礎配置模塊11)。參照圖2，這是本發明的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統處理方法流 程圖。如圖所示，本發明的工作步驟為步驟1 信息採集模塊對外場採集各個斷面的車牌特寫圖片、車輛號牌、車牌顏 色、車型、經過時間、經過地點等車牌識別信息進行存儲並上傳；步驟2 預處理通過模塊對外場採集的無法識別的車牌特寫圖片進行二次清洗和 再識別，進一步提高車牌信息採集的精度；步驟3 單車軌跡跟蹤模塊對車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統捕捉到的 車輛路徑進行實時的跟蹤與更新，其最新的路徑信息包括車輛的基礎信息(屬地、車型等) 和之前出行通過的車牌識別斷面的狀態(時間、地點等)；單車軌跡跟蹤的關鍵環節是將最新上傳的車牌經過的斷面記錄與車輛之前的斷 面記錄隊列匹配比對，若車牌匹配成功則對車輛當前出行最新的路徑進行更新，反之則重 新生成另外一條實時更新的出行路徑；步驟4 =OD修正模塊對車牌信息採集和傳輸過程產生的誤差造成的單車OD誤差進 行修正。具體的修正方法包括(1)車牌模糊匹配。由於車牌識別可能存在的識別誤差，採 用車牌完全精確匹配的方法可能會帶來一定的匹配誤差，造成單車軌跡跟蹤過程中部分路 徑節點的缺失。因此制定了相應的模糊匹配規則，在兩個車牌間出現特定字符的匹配誤差 但滿足其他匹配條件的前提下，認定該兩個車牌號碼匹配成功，這樣可以在車牌個別字符 識別錯誤的情況下仍然保證車輛出行路徑的完整性和準確性；(2)路徑節點缺失修補。模 糊匹配可以大大減少路徑中節點缺失的概率，但對於超出模糊匹配規則而產生的路徑節點 缺失的情況，需要對路徑進行修補，以保證路徑的完整性。當單車出行路徑中某些節點缺 失，根據道路的連通性和上下遊關係，根據最短路徑的原則對丟失部分的節點進行修補並 記錄相關修補信息；步驟5 單車OD生成模塊是在單車軌跡跟蹤的基礎上進行處理，當設定的時間範 圍內下遊未出現該車牌新的出行斷面信息時，可以確認該車牌的出行OD已經完成並寫入 單車OD的資料庫；反之該車牌的繼續保持軌跡跟蹤，直至車牌新的出行斷面記錄出現並對 實時軌跡進行更新；單車OD記錄是OD分布計算中的最小粒度單位的信息，通過對單車出行的統計可 以進一步生成小區間的OD分布。單車OD記錄存儲的信息包括車輛在一次出行中經過的車 牌識別斷面序列、斷面經過時間等信息；步驟6 =OD統計模塊對對路網中符合指定車輛類型、出行起訖點相同、且經過訖點 時間位於同一個周期內的單車OD記錄個數進行統計，生成各個車牌採集斷面之間的指定
7車輛類型的斷面間OD分布矩陣。由於部分車輛OD的起點或終點的缺失，會導致斷面間OD 觀測量的統計值與真實值之間存在一定偏差，通過分析OD觀測量誤差產生的機理，建立觀 測OD量與斷面流量之間的校驗方程組對起終點缺失引起的OD誤差進行修正，並根據斷面 與小區的隸屬關係合成小區間OD分布矩陣；步驟7 =OD存儲與展示模塊將修正後的OD值按照統計周期、車輛類型和起訖點等 信息分類存儲，並對路網動態OD分布矩陣進行報表和圖形展示。雖然本發明已參照上述的實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員，應 當認識到以上的實施例僅是用來說明本發明，應理解其中可作各種變化和修改而在廣義上 沒有脫離本發明，所以並非作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上 所述的實施例的變化、變形都將落入本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
一種車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統，用於城市交通信息管理，包括一種車牌識別信息系統，其特徵在於所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統，包括路邊數據採集子系統(1)、路邊通信子系統(2)、車牌識別採集處理平臺子系統(3)；所述的路邊數據採集子系統(1)與系統車牌識別採集處理平臺子系統(3)之間，通過路邊通信子系統(2)完成高速通信，傳輸路邊數據採集子系統所採集的各種原始數據，滿足於系統車牌識別採集處理平臺子系統對分布式存儲在各路邊數據採集子系統內的各種數據的調用。
2.根據權利要求1所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統，其特徵在於所 述的路邊數據採集子系統(1)，承擔車輛與牌照圖片的捕獲、牌照識別處理、交通參數檢測、 原始數據存儲管理，它包括設在外場的攝像機、交通參數檢測單元、工業控制處理計算機、 龍門架和支架、供電設備。
3.根據權利要求1所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統，其特徵在於所 述的車牌識別採集處理平臺子系統(3)，是完成路邊數據採集子系統獲取各種原始數據、進 行所需要的各種處理、數據存儲、以及對所存儲數據的管理，它包括主幹交換機、資料庫服 務器、應用伺服器、計算機終端以及所需要的存儲設備、安全設備、網絡管理設備。
4.根據權利要求1所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統，其特徵在於所 述的信息採集系統，包括信息採集模塊(4)、預處理模塊(5)、單車軌跡跟蹤模塊(6)、OD修 正模塊(7)、單車OD生成模塊(8)、OD統計模塊(9)、OD分布展示模塊(10)、基礎配置模塊 (11)。
5.根據權利要求4所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統的處理方法，其特 徵在於所述的處理方法，其工作步驟為步驟1，信息採集模塊，對外場採集各個斷面的車牌特寫圖片、車輛號牌、車牌顏色、車 型、經過時間、經過地點等車牌識別信息進行存儲並上傳；步驟2，預處理通過模塊，對外場採集的無法識別的車牌特寫圖片進行二次清洗和再識別；步驟3，單車軌跡跟蹤模塊，對車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統捕捉到的車 輛路徑進行實時的跟蹤與更新，其最新的路徑信息包括車輛的屬地、車型基礎信息和之前 出行通過的車牌識別斷面的時間、地點等狀態信息；步驟4，OD修正模塊，對車牌信息採集和傳輸過程產生的誤差造成的單車OD誤差進行 修正；具體的修正方法包括(1)車牌模糊匹配由於車牌識別可能存在的識別誤差，採用 車牌完全精確匹配的方法可能會帶來一定的匹配誤差，造成單車軌跡跟蹤過程中部分路徑 節點的缺失；因此制定了相應的模糊匹配規則，在兩個車牌間出現特定字符的匹配誤差但 滿足其他匹配條件的前提下，認定該兩個車牌號碼匹配成功，這樣可以在車牌個別字符識 別錯誤的情況下仍然保證車輛出行路徑的完整性和準確性；(2)路徑節點缺失修補模糊 匹配可以大大減少路徑中節點缺失的概率，但對於超出模糊匹配規則而產生的路徑節點缺 失的情況，需要對路徑進行修補，以保證路徑的完整性；當單車出行路徑中某些節點缺失， 根據道路的連通性和上下遊關係，根據最短路徑的原則對丟失部分的節點進行修補並記錄 相關修補信息；步驟5，單車OD生成模塊，是在單車軌跡跟蹤的基礎上進行處理，當設定的時間範圍內下遊未出現該車牌新的出行斷面信息時，可以確認該車牌的出行OD已經完成並寫入單車 OD的資料庫；反之該車牌的繼續保持軌跡跟蹤，直至車牌新的出行斷面記錄出現並對實時 軌跡進行更新；步驟6，OD統計模塊對對路網中符合指定車輛類型、出行起訖點相同、且經過訖點時間 位於同一個周期內的單車OD記錄個數進行統計，生成各個車牌採集斷面之間的指定車輛 類型的斷面間OD分布矩陣。由於部分車輛OD的起點或終點的缺失，會導致斷面間OD觀測 量的統計值與真實值之間存在一定偏差，通過分析OD觀測量誤差產生的機理，建立觀測OD 量與斷面流量之間的校驗方程組對起終點缺失引起的OD誤差進行修正，並根據斷面與小 區的隸屬關係合成小區間OD分布矩陣；步驟7，OD存儲與展示模塊將修正後的OD值按照統計周期、車輛類型和起訖點等信息 分類存儲，並對路網動態OD分布矩陣進行報表和圖形展示。
6.根據權利要求4所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統的處理方法，其 特徵在於所述的單車軌跡跟蹤模塊，其關鍵環節是將最新上傳的車牌經過的斷面記錄與 車輛之前的斷面記錄隊列匹配比對，若車牌匹配成功則對車輛當前出行最新的路徑進行更 新，反之則重新生成另外一條實時更新的出行路徑。
7.根據權利要求4所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統的處理方法，其特 徵在於所述的單車OD記錄，是OD分布計算中的最小粒度單位的信息，通過對單車出行的 統計，進一步生成小區間的OD分布。
8.根據權利要求4或7所述的車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統的處理方法， 其特徵在於所述的單車OD記錄，為單車OD記錄存儲的信息，包括車輛在一次出行中經過 的車牌識別斷面序列、斷面經過時間信息。
全文摘要
本發明涉及一種車牌識別數據的道路交通OD信息採集系統，包括路邊數據採集、路邊通信、車牌識別採集處理平臺三個子系統；數據採集子系統與系統車牌識別子系統之間，通過路邊通信子系統完成高速通信、傳輸、數據的調用；其工作步驟通過步驟1～步驟7，對外場採集斷面的車牌識別信息存儲並上傳，二次清洗和再識別，車輛路徑進行實時的跟蹤與更新，在單車軌跡跟蹤進行處理，對車牌信息採集和傳輸過程產生的誤差造成的單車OD誤差進行修正，對指定車輛類型、出行起訖點相同、且經過訖點時間位於同一個周期內個數進行統計，將修正後的OD值按照統計周期、車輛類型和起訖點等信息分類存儲，並對OD分布矩陣報表和圖形展示。
文檔編號G06K9/00GK101930668SQ20091005021
公開日2010年12月29日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者林瑜, 沈峰, 沈建惠, 肖永來, 陳平, 陳紅潔 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司;上海電科智能系統股份有限公司