一種基於圖像特徵的虛擬線圈抓拍系統的製作方法

2023-08-09 08:59:56

專利名稱：一種基於圖像特徵的虛擬線圈抓拍系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及智能交通和圖像處理領域，尤其涉及採用虛擬線圈技術的視頻車輛抓 拍系統。
背景技術：
隨著科學技術尤其是IT信息產業的迅猛發展，智能交通系統(ITS)開始出現並在 現代社會扮演著越來越重要的角色。作為智能交通系統中的一個重要組成部分，車輛抓拍 已經開始廣泛應用於各個交通卡口，經過調 研，目前主流的抓拍方法如下其一、使用地感線圈觸發車輛抓拍方法。其原理是在交通卡口或車輛經過的某處 裝一個抓拍相機，抓拍相機下方路面埋設一個地感線圈；當行駛車輛開過埋設地感線圈處 時，地感線圈的電感量會發生變化，由此形成一個車輛抓拍觸發信號，觸發抓拍相機抓拍車 輛。其二、使用全景數字攝像機和高速CXD工業相機配合工作來進行車輛抓拍。其原 理是對全景數字攝像機捕獲的視頻圖像設定一個感興趣的區域，通過對所設置的興趣區域 誒的圖像做預處理和垂直邊緣檢測，將垂直梯度投影均值超過所設定閾值的區域標識為候 選區域，並對其進行對稱性分析和車輛圖像寬度驗證來確認候選區域是否為目標區域。方法一中使用地感線圈觸發車輛抓拍的方法雖然可以達到比較高的抓拍準確率， 但有兩個嚴重的缺點一、需要挖開路面鋪設地感線圈，造成對路面的破壞，且施工成本大； 二、地感線圈容易損壞，維護成本大。方法二中使用全景數字攝像機和高速CXD工業相機配合工作來進行車輛抓拍的 方法魯棒性不強，在實際場景中遇到光線變化、陰影、飄雲等複雜環境抓拍準確率就會大大 折扣。並且使用全景數字攝像機加高速CXD工業相機組成抓拍系統使得工業生產花費巨 大，在行業競爭中沒有任何優勢。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種基於圖像特徵的車輛抓拍方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種基於圖像特徵的車輛抓拍方法，包括如下 步驟A、在車道圖像上設置一個虛擬線圈矩形框；B、對所述矩形框中的子圖像區域計算特徵圖像；根據特徵圖像提取更新對應的前 景特徵圖像的和背景特徵圖像；C、通過前景特徵圖像和背景特徵圖像之間的差異是否滿足一定的閾值來判斷是 否抓拍。所述步驟A包括將高清攝像頭採集到的圖像幀做四分之一降採樣並顯示在操作 界面上(一般是PC機上)。在視頻圖像靠近下方的位置畫一個虛擬線圈矩形框，虛擬線圈 矩形框的寬度為一車道寬度，虛擬線圈矩形框的高度為寬度的1/5。將虛擬線框矩形框的坐標信息經過轉換後傳給智能高清攝像頭。所述步驟B包括獲取虛擬線框矩形框內圖像的像素數據，對所述矩形框中的 子圖像區域計算SUSAN角點特徵圖像，根據特徵圖像提取對應的前景特徵圖像以及更 新對應背景圖像。設定一個判定是否更新角點背景圖像的經驗閾值Tbgk。當角點數目 NumFrontCorner = Tbgks時，進 入抓拍環節。所述步驟C包括通過前景特徵圖像和背景特徵圖像之間的差異是否滿足一定的 閾值來判斷是否抓拍，抓拍採用雙閾值Tin、Tout判斷是否車輛進、出虛擬線圈矩形框，並 設置抓拍輔助標記flagl、flag2來斷定抓拍標記flag是否為true (為true時抓拍)，flag 由 flag = ( ！ flag2) Mflagl 得到。本發明的有益效果是與地感線圈抓拍相機相比，極大的降低了人工施工成本和 再維護成本，不需要對地面造成任何破壞。與同類視頻車輛抓拍方法相比，優勢在於(1)只需要一個智能高清攝像機，大大降低了生產成本，提高了行業競爭力；(2)在採用DSP達文西DM6446平臺的智能高清攝像上，對1600*1200的高清圖像 可以達到每秒12幀的處理速度，極大地降低了因算法和硬體處理能力不足造成的車輛漏 抓現象；(3)本算法在處理抓拍時設置了雙閾值Tin和Tout來判定車輛進出矩形框，解決 了車輛抓拍中出現的車輛多抓現象。(4)本算法處理速度快，抓拍準確率高，已在工程生產中得到應用。本發明對於車 輛捕獲速度塊，能夠在實際場景中有效地抑制光線變化、陰影、飄雲等複雜環境對檢測的影 響，具有很強的魯棒性。


圖1為本發明基於圖像特徵的車輛抓拍系統的模塊圖；圖2為本發明基於圖像特徵的車輛抓拍系統的流程具體實施例方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步詳細說明。請參考圖1，一種基於圖像特徵的車輛測速方法包括步驟Si、初始化模塊主要工作是劃定矩形框，並根據矩形框的大小設定抓拍閾值 Threshold。S2、特徵圖像前景背景提取模塊首先提取矩形區域當前角點特徵圖像，然後計算 當前角點特徵圖像中角點的數目NumFrontCorner，判斷是否是第一幀。如果是，將當前角點 特徵圖像設置為背景圖像；如果不是，繼續尋找。S3、抓拍判斷模塊計算虛擬線圈矩形框裡的前景圖像與背景圖像角點差值的絕 對值 Total = Abs (NumFrontCorner-NumBkgCorner)，根據雙閾值 Tin 和 Tout 來判定是否進 行車輛抓拍。請參考圖2，在本發明的一種實施例中，步驟Sl包括步驟S11、將高清攝像頭採集到的圖像幀做四分之一降採樣並顯示在操作界面上(一般是PC機上)。在視頻圖像靠近下方的位置畫一個虛擬線圈矩形框，虛擬線圈矩形框的寬 度為一車道寬度，虛擬線圈矩形框的高度為寬度的1/5。將虛擬線框矩形框的坐標信息經 過轉換後傳給智能高清攝像頭。設定車輛抓拍的閾值。車輛的抓拍閾值有兩個——Tin和 Tout, Tin為認定車輛進入矩形框的抓拍閾值，Tout為認定車輛離開矩形框的抓拍閾值。 S12、從智能高清攝像頭的圖像採集buffer裡讀取一幀圖像，進行圖像Bayer格式 到RGB格式的轉換。S13、將圖像buffer裡虛擬線圈矩形框所在的數據進行四分之一降採樣之後，傳 到DSP端供圖像處理算法調用。請參考圖2，在本發明的一種實施例中，步驟S2包括步驟S21、提取矩形框區域焦點特徵圖像。通過對矩形框區域圖像做角點檢測，得到一 幅角點特徵圖像。角點檢測算法採用SUSAN角點檢測算法，SUSAN角點檢測算法具有算法 簡單、位置準確、抗噪聲能力強等特點。S22、根據S21中處理得到的角點特徵圖像計算角點數目NumFrontCorner。S23、判斷視頻圖像是否是要進行開始檢測時的第一幀圖像。如果是，跳到S23 ；如 果不是，跳到S24。S24、設定一個判定是否更新角點背景圖像的經驗閾值Tbgk。當角點數 目NumFrontCorner = Tbgks 時，跳至Ij S26。S25、提取角點特徵背景圖像。S26、計算角點特徵背景圖像的角點數目NumBkgCorner。請參考圖2，在本發明的一種實施例中，步驟S3包括步驟S31、計算前景角點特徵圖像與背景角點特徵圖像角點差值的絕對值Total = Abs (NumFrontCorner-NumBkgCorner)0S32、通過前景特徵圖像和背景特徵圖像之間的角點數目差異是否滿足一定的閾 值來判斷是否抓拍。具體方法是設定抓拍閾值Tin和Tout，抓拍標記flag及抓拍輔助 標記flagl和flag。flag、flagl和flag2初始值都設為false。當車輛進框時，S31中的 Total會逐漸增大，Total增大到大於抓拍閾值Tin時，將flagl置為true ；當車輛出框時， S31中的Total會逐漸減小，Total減小到小於抓拍閾值Tout時，將flagl置為false。對 每一幀圖像都進行是否抓拍計算，計算方法為flag = ( ！ flag2)&&flagl，當flag跳變到 true時，進行抓拍並將原始1600*1200高清圖像通過網絡傳輸傳到PC上的硬碟保存，同時 將flag2 = flagl。這樣做的好處是可以避免對對視頻裡出現的同一輛車產生多次抓拍現 象。以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發 明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護 範圍。
權利要求
1.一種基於圖像特徵的虛擬線圈抓拍方法，其特徵在於，包括步驟A、初始化；B、對所述矩形框中的子圖像區域計算特徵圖像；根據特徵圖像提取對應的前景特徵圖 像以及更新對應背景圖像；C、通過前景特徵圖像和背景特徵圖像之間的差異是否滿足一定的閾值來判斷是否抓拍。
2.如權利要求1所述的方法，其初始化特徵在於首先在步驟A中視頻圖像中畫出矩 形框，根據所畫矩形框的大小設定初始的進框閾值Tin、出框閾值Tout與Tbgks ；然後讀取 車道上的視頻流信息，提取出矩形框內的子圖像。
3.如權利要求1所述的方法，對所述矩形框中的子圖像計算特徵圖像；根據特徵圖像 提取對應的前景特徵圖像以及更新對應背景圖像。
4.如權利3所述，對矩形框中的子圖像計算特徵圖像，其特徵在於先對子圖像進行灰 度化處理，然後對子圖像進行角點檢測，得出角點特徵圖像。
5.如權利3所述，根據當前角點特徵圖像提取對應的特徵前景圖像，其特徵在於當前 角點特徵圖像即為前景特徵圖像，對前景特徵圖像統計其所含角點數目NumFrontCorner。
6.如權利3所述，根據特徵圖像序列提取對應的特徵背景圖像，其特徵在於首先在沒 有車輛經過的視頻圖像上的第一幀矩形框內的子圖像作為背景。在以後的視頻序列中，通 過權利5計算出的NumFrontCorner與權利要求1中設定閾值Tbgks比較來判斷是否更新 背景圖像。如果NumFrontCorner < Tbgks,以此時的矩形框中子圖像更新為新的背景。
7.如權利要求1所述的方法，計算判斷閾值。其特徵在於根據權利5和權利6計算 出的 NumFrontCorner 與 NumBkgCorner 計算判斷條件的閾值，Totoal = Abs (NumFrontCor ner-NumBkgCorner)，並根據權利1所設閾值條件Tin與Tout，進行是否抓拍判斷。
8.如權利要求7所述判斷的是否抓拍的條件，其特徵為設定抓拍閾值Tin和Tout，抓 拍標記flag及抓拍輔助標記flagl和flag。flag、flagl和flag2初始值都設為false。 當車輛進框時，S31中的Total會逐漸增大，Total增大到大於抓拍閾值Tin時，將flagl 置為true ；當車輛出框時，S31中的Total會逐漸減小，Total減小到小於抓拍閾值Tout 時，將flagl置為false。對每一幀圖像都進行是否抓拍計算，計算方法為flag = ( ！ flag2)Mflagl,當flag跳變到true時，進行抓拍並將原始高清圖像通過網絡傳輸傳到PC 上的硬碟保存，同時將flag2 = flagl。
全文摘要
本發明公開了一種基於圖像特徵的虛擬線圈抓拍系統，該方法通過在車道正上方安裝固定攝像頭獲取車道視頻圖像信息，並在該車道視頻圖像上設置一個虛擬線圈矩形框，通過連續多幀檢測設定的矩形框圖像角點來提取背景圖像和前景圖像，通過前景角點圖像和背景角點及顏色特徵圖像的變化來捕獲車輛是否已駛入矩形框中，當滿足設定抓拍閾值條件時捕獲車輛。本發明對於車輛捕獲速度塊，能夠在實際場景中有效地抑制光線變化、陰影、飄雲等複雜環境對檢測的影響，具有很強的魯棒性。
文檔編號G08G1/01GK102136193SQ20111005790
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者劉凱, 劉靜偉, 張和元, 袁譽樂, 趙勇 申請人:北京大學深圳研究生院