一種基於視頻的交通參數測量方法
2023-12-09 11:10:41
一種基於視頻的交通參數測量方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於視頻的交通參數測量方法，它在測量道路路口的前上方，安裝攝像機，在道路上選取參照實物a、b、c、d，並量取各線段的實際距離，將各線段實際數據輸入到視頻分析模塊，確定系統圖像坐標系與世界坐標系的映射關係以便於系統對車流量和車輛速度的等交通參數的測量和計算；本發明方法採用一整套合理有效的攝像機坐標定位、車輛跟蹤、車輛記數等方法，使其測量範圍大，測量參考點設置合理而科學，車輛軌跡判斷準確快捷，使用該方法，設備安裝方便，測量簡捷可靠，所測量得到的交通參數準確、即時，在視頻交通參數的檢測中，有突出的技術特點，為公平合理的交通監管實時提供了大容量的交通信息和可靠的違章證據。
【專利說明】一種基於視頻的交通參數測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用圖像識別的交通監控領域，特別是一種基於視頻的交通參數測量方法。
【背景技術】
[0002]在公知技術中，交通道路參數檢測，有人工檢測、埋設地理感應線圈、地磁檢測、壓力測量、紅外測量、超聲波探測器、雷射測速儀、GPS測量、視頻檢測等方法，由於視頻採集測量，信息量豐富、信息密度高、鑑別直觀、傳輸、再現和存檔方便，並可以全天候監測，已成為當今交通測量的主攻方向，它是計算機視覺、圖像模式識別技術在智能交通領域應用的重要課題之一，是實現交通管理智能化的重要環節。
[0003]在當今交通視頻測量方法中，美國專利《基於視頻的使用時空地圖的車輛檢測和跟蹤方法》(美國專利號US8358808)，它公開了一視頻來檢測和跟蹤對象，如機動車輛，在視頻數據。該系統和方法分析視頻數據，例如，計算對象，確定對象的速度；它在捕獲的視頻中，跟蹤對象的路徑不依賴於探測和識別的背景信息；它使用一個或多個掃描行生成一個時空圖，一個時空地圖是掃描行連續掃描所記載的視頻像素數據，它檢測時，是利用檢測到對象的視頻數據，利用時空地圖上交叉線的軌跡，檢測出系統的受檢目標對象，並進行計數、存檔，計算出目標對象的行進速度。仔細分析文件的內容，可知它重點在於交通參數測量的理論探討，還沒有見到實驗成果。
[0004]中國專利《一種基於圖像信息熵的交通參數自動提取方法》(CN200910105577.8)它公開了「一種基於圖像信息熵的交通參數自動提取方法。首先，從彩色視頻序列中提取圖像幀，並利用混合高斯背景建模方法獲得背景圖像。其次，利用圖像紋理信息對檢測區域圖像進行預處理。然後，利用圖像信息熵與自適應閾值相結合的方法，進行車輛存在檢測。最後，計算車輛數、交通流、車道佔有率和空間平均速率等交通參數。」但它的有效性和實用性，還有待進一步的實踐檢驗。
[0005]中國專利《視頻方式獲取交通參數的方法》(CN02111725.X)，公開了一種視頻方式獲取交通參數的方法.方法的步驟為:「1)在視頻圖像中劃定一個或多個指定的區域，區域為長方形，單個區域的寬度為廣7米，長度為I飛米；2)在指定區域附近的道路上畫一條白線或放置一根長杆子等明顯標誌物，計算標誌物的長度和標誌物在圖像中的長度之比B。
3)在指定的區域內進行圖像拐角特徵查找，根據圖像拐角特徵的數量和位置的變化來獲得車流量，車速和平均車速。交通檢測方法安裝簡便，無須開挖路面，無須因維修而中斷交通。同時一個攝像頭可以覆蓋多達8條車道。採用指定區域計算的方式，大大降低了對系統計算能力的要求。能夠在不利的天氣條件下正常工作，黎明或傍晚時的車輛陰影對系統不會造成影響，夜晚無需另外照明光源。」但它的檢測範圍小、需藉助外物標定後才能測量；在圖像分析判斷車輛軌跡時，需要根據車輛外部特徵點的跟蹤進行判斷；在計算車輛平均速度時，它是根據車輛最長特徵鏈的提取進行計算；這些不足之處，使得測量方法複雜、測量中介參照物的變化和不確定性大，這都使它測量準確性和可靠性大大降低。[0006]目前在智能視頻交通檢測領域，急需一種交通參數測量準確、穩定而全面的交通參數測量方法。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於克服現有技術不足之處，提供一種交通測量簡捷、準確率高、參數覆蓋面廣的基於視頻的交通參數測量方法。
[0008]本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是:一種基於視頻的交通參數測量方法，其特徵在於:
⑴在測量道路路口的前上方，安裝攝像機；
⑵在道路上選取參照實物a、b、C、d，並量取各線段的實際距離；
⑶將各線段實際數據輸入到視頻分析模塊，確定系統圖像坐標系與世界坐標系的映射關係以便於系統對車輛速度的計算；
⑷建立映射關係後，系統可對道路上任意區域的交通參數進行檢測；
(5)當檢測區域為ABCD時，當車輛進入線段AB時，視頻分析模塊開始對車輛軌跡進行跟蹤並開始計時；
(6)當車輛駛出線段DC時，視頻分析模塊停止計時，並自動計算車輛通過AD線段所需時間，以上數據傳輸至交通參數測量模塊；
(7)當車輛駛出線段DC時，視頻分析模塊對通過車輛進行計數，以上數據傳輸至交通監測分析儀中的交通參數測量模塊；
⑶交通參數測量模塊根據系統`要`求，統計單位時間內通過參照物區域的車輛數量，計算出車流量；根據通過檢測區域車輛的時間，計算出車輛通過檢測區域的平均速度。
[0009]具體闡明交通參數的檢測方法:當AB線段的某一車道上有車輛通過時，自動跟蹤程序啟動，並開始計時，這時刻為tl ;在正常情況下，DC線段先有車輛通過，當首先進入AB線段的第I輛車離開DC線段時，車輛累計記數為1，自動跟蹤終止，並結束計時，這時刻為t2,同樣，當進入AB線段的第2輛車離開DC線段時，車輛累計計數為2，……，直到t2時亥IJ，進入AB線段的最後一輛車離開DC線段時，車輛累計計數為N，這時在Λ t時間內(Λ t=t2 - tl)，該車道上的車流量N就準確地檢測出來了 ；當車流同時在檢測區域內的多條車道上行駛時，系統可單獨對每輛車進行跟蹤，這時系統可以按車道數量劃分檢測區域，進行分道檢測，綜合統計，檢測出該條道路的單向車流量、雙向車流量，快速準確的實施對於道路路面的整體檢測。
[0010]當測量單車的平均速度時，我們已設定檢測區AB⑶中，AB到⑶的直距離為L，系統跟蹤、檢測出它通過檢測區的時間為At，按公式，可計算出單車平均速度V:
V= L / Δ t (M/S)
同樣，當測量單向車道上，車輛的平均速度時，只要把在這段At時間內，通過該區的各車輛的的單車平均速度進行累計平均即可。同理，一條道路的雙向車流量、一條道路的車輛平均速度、當道口是三岔口、十字道口、或多條道口交叉時，全道口的車流量和車輛平均速度都可準確地檢測出來。
[0011]同理，應用上述檢測方法和檢測結果，其它的交通參數，如車輛瞬時速度(At縮短即可)、隊列長度、車頭時距、車道佔有率、時間佔有率等準確而方便地檢測和統計出來，不再贅述。只是本發明系統可以按照不同城市和各個區域的交通特徵，參照國家《交通信息採集標準》(GB/T 24726-2009),對上述檢測參數進行有特色定義、定規和選取，以便簡單而高效地進行道口的智能交通監管。
[0012](9)上述所檢測的交通參數、圖像和數據等交通信息，通過交通檢測分析儀的網絡輸出埠，傳輸至交通指揮中心的資料庫中。
[0013]按所述方法，所述的交通參數有:車流量、車輛瞬時速度、車輛平均速度、隊列長度、車頭時距、車道佔有率、時間佔有率。
[0014]按所述方法，所述的攝像機可以採用槍式高清攝像機。
[0015]與現有技術相比，本發明專利的有益效果是:
I測量範圍大
本發明方法使用時，在攝像機視角內均是測量區域，其受檢視頻區域寬可達5 — 18M,長度可達20 - 60M
2測量參考點設置合理而科學
本發明方法，可根據道路現有參照物，設置測量參考點並進行標定，設備安裝時，僅提供實際距離參數即可進行數據提取和分析計算；不像有的現有技術中，需藉助外物標定後，才能設置參考點進行測量計算。
[0016]3、車輛軌跡判斷準確快捷
本發明方法，按所採集的視頻判斷車輛軌跡時，是根據內設觸發條件進 行判斷；而有的現有技術中，是根據外部車輛特徵的跟蹤進行判斷。
4、車輛速度測量準確
本發明方法採用一整套合理有效的攝像機坐標定位、車輛跟蹤、車輛計數等測量方法，在測量車輛平均速度時，是按照設置參考點時所設定的標準距離進行計算的，能快速獲得一系列高精度的交通信息參數，為公平合理的交通監管實時提供了大容量的交通信息和可靠的違章證據。而有的現有技術中，是根據車輛最長特徵鏈的提取進行計算的，特徵鏈拍攝、計算誤差極大，影響了車輛的簡捷和準確性。
[0017]總之，本發明基於視頻的交通參數測量方法，安裝方便，測量簡捷可靠，所測量得到的交通參數準確、即時，在視頻交通參數的檢測中，有明顯的技術進步。
[0018]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明系統測量方法示意圖【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例，對本發明方法進行進一步詳細的說明:如圖1所示，攝像機安裝在道路前上方4 - 8米左右的橫杆(或者道路旁立杆)上，並按上述方法進行調整、標定後，其交通參數的測量，實現步驟為:
(I)如圖1，在道路上選取參照實物a、b、c、d，並量取各線段的實際距離；
⑵將各線段實際數據輸入到視頻分析模塊，確定系統圖像坐標系與世界坐標系的映射關係以便於系統對車輛速度的計算；⑶建立映射關係後，系統可對道路上任意區域的交通參數進行檢測，本例中檢測區域為 ABCD ；
⑷當車輛進入線段AB時，視頻分析模塊開始對車輛軌跡進行跟蹤並開始計時；
(5)當車輛駛出線段DC時，視頻分析模塊停止計時，並自動計算車輛通過AD線段所需時間，以上數據傳輸至交通參數測量模塊；
(6)當車輛駛出線段DC時，視頻分析模塊對通過車輛進行計數，以上數據傳輸至交通參數測量模塊；
⑴交通參數測量模塊根據系統要求，統計單位時間內通過參照物區域的車輛數量，計算出車流量；根據通過檢測區域車輛的時間，計算出車輛通過檢測區域的平均速度。
[0021]具體闡明交通參數的檢測方法:當AB線段的某一車道上有車輛通過時，自動跟蹤程序啟動，並開始計時，這時刻為tl ;在正常情況下，DC線段先有車輛通過，當首先進入AB線段的第I輛車離開DC線段時，車輛累計記數為1，自動跟蹤終止，並結束計時，這時刻為t2,同樣，當進入AB線段的第2輛車離開DC線段時，車輛累計計數為2，……，直到t2時亥IJ，進入AB線段的最後一輛車離開DC線段時，車輛累計計數為N，這時在Λ t時間內(Λ t=t2 - 11 )，該車道上的車流量N就準確地檢測出來了 ；當車流同時在檢測區域內的多條車道上行駛時，系統可單獨對每輛車進行跟蹤，這時系統可以按車道數量劃分檢測區域，進行分道檢測，綜合統計，檢測出該條道路的單向車流量、雙向車流量，快速準確的實施對於道路路面的整體檢測。
[0022]當測量單車的平均速度時，我們已設定檢測區AB⑶中，AB到⑶的直距離為L，系統跟蹤、檢測出它通過檢測區的時間為At，按公式，可計算出單車平均速度V:
V= L / Δ t (M/S)` 同樣，當測量單向車道上，車輛的平均速度時，只要把在這段At時間內，通過該區的各車輛的的單車平均速度進行累計平均即可。同理，一條道路的雙向車流量、一條道路的車輛平均速度、當道口是三岔口、十字道口、或多條道口交叉時，全道口的車流量和車輛平均速度都可準確地檢測出來。
[0023]同理，應用上述檢測方法和檢測結果，其它的交通參數，如車輛瞬時速度(At縮短即可)、隊列長度、車頭時距、車道佔有率、時間佔有率等準確而方便地檢測和統計出來，不再贅述。只是本發明系統可以按照不同城市和各個區域的交通特徵，參照國家《交通信息採集標準》(GB/T 24726-2009),對上述檢測參數進行有特色定義、定規和選取，以便簡單而高效地進行道口的智能交通監管。
【權利要求】
1.一種基於視頻的交通參數測量方法，其特徵在於: ⑴在測量道路路口的前上方，安裝攝像機； ⑵在道路上選取參照實物a、b、C、d，並量取各線段的實際距離； ⑶將各線段實際數據輸入到視頻分析模塊，確定系統圖像坐標系與世界坐標系的映射關係以便於系統對車輛速度的計算； ⑷建立映射關係後，系統可對道路上任意區域的交通參數進行檢測； (5)當檢測區域為ABCD時，當車輛進入線段AB時，視頻分析模塊開始對車輛軌跡進行跟蹤並開始計時； (6)當車輛駛出線段DC時，視頻分析模塊停止計時，並自動計算車輛通過AD線段所需時間，以上數據傳輸至交通參數測量模塊； (7)當車輛駛出線段DC時，視頻分析模塊對通過車輛進行計數，以上數據傳輸至交通監測分析儀中的交通參數測量模塊； ⑶交通參數測量模塊根據系統要求，統計單位時間內通過參照物區域的車輛數量，計算出車流量；根據通過檢測區域車輛的時間，計算出車輛通過檢測區域的平均速度； 具體闡明交通參數的檢測方法:當AB線段的某一車道上有車輛通過時，自動跟蹤程序啟動，並開始計時，這時刻為tl ;在正常情況下，DC線段先有車輛通過，當首先進入AB線段的第I輛車離開DC線段時，車輛累計記數為1，自動跟蹤終止，並結束計時，這時刻為t2，同樣，當進入AB線段的第2輛車離開DC線段時，車輛累計計數為2，……，直到t2時刻，進入AB線段的最後一輛車離開DC`線段時，車輛累計計數為N，這時在Λ t時間內，Λ t =t2 - tl，該車道上的車流量N就準確地檢測出來了 ；當車流同時在檢測區域內的多條車道上行駛時，系統可單獨對每輛車進行跟蹤，這時系統可以按車道數量劃分檢測區域，進行分道檢測，綜合統計，檢測出該條道路的單向車流量、雙向車流量，快速準確的實施對於道路路面的整體檢測； 當測量單車的平均速度時，我們已設定檢測區ABCD中，AB到CD的直距離為L，系統跟蹤、檢測出它通過檢測區的時間為At，按公式，可計算出單車平均速度V:
V= L / Δ t (M/S) 同樣，當測量單向車道上，車輛的平均速度時，只要把在這段At時間內，通過該區的各車輛的的單車平均速度進行累計平均即可；同理，一條道路的雙向車流量、一條道路的車輛平均速度、當道口是三岔口、十字道口、或多條道口交叉時，全道口的車流量和車輛平均速度都可準確地檢測出來； 同理，應用上述檢測方法和檢測結果，其它的交通參數，如車輛瞬時速度、隊列長度、車頭時距、車道佔有率、時間佔有率等準確而方便地檢測和統計出來； ⑶上述所檢測的交通參數、圖像和數據等交通信息，通過交通檢測分析儀的網絡輸出埠，傳輸至交通指揮中心的資料庫中。
2.根據權利要求1所述的基於視頻的交通參數測量方法，其特徵是，所述的交通參數有:車流量、車輛瞬時速度、車輛平均速度、隊列長度、車頭時距、車道佔有率、時間佔有率。
3.根據權利要求1或2所述的基於視頻的交通參數測量方法，其特徵是，所述的攝像機可以採用槍式高清攝像機。
【文檔編號】G08G1/065GK103456172SQ201310410015
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】黃松濤 申請人:無錫加視誠智能科技有限公司