闖紅燈抓拍方法及裝置的製作方法
2024-03-11 10:03:15
專利名稱：闖紅燈抓拍方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於視頻監控領域，更具體地，涉及一種闖紅燈抓拍方法及裝置。
背景技術：
現有的闖紅燈抓拍裝置多數屬於標清相機，因標清相機的標準解析度較低且視野 不夠寬、涵蓋範圍較窄，因此很難覆蓋到多個車道，所以需要多個相機來覆蓋多車道，造成 資源上的浪費。如圖1所示，車道L1、L2、L3與L4都分別配置有一個標清相機C1、C2、C3、 C4。此外，標清相機通常所拍攝的圖片常因解析度較低而不能看清楚車輛全貌、清晰辨別車 牌、或者是提供任何的正確、完整及清晰的車輛信息，因此必須將拍攝後的圖片廢棄，造成 廢棄的數據量大增以及不必要的資源浪費。另一方面，對於闖紅燈並沒有足夠理想的識別 方法與嚴格的識別流程，往往造成誤拍、漏拍，而浪費系統資源。另外，有些比較先進的闖紅 燈抓拍裝置雖然開始改用高清相機企圖解決標清相機的缺陷，但由於是在遠端伺服器中控 制近端的高清相機的抓拍，抓拍後的高清圖片通過網絡傳遞到遠端伺服器之後再進行闖紅 燈識別。然而，高清圖片的數據量大，通過網絡傳遞到遠端伺服器會嚴重佔用帶寬，效果極 不理想。而且，闖紅燈的發生流程與識別方法仍然未提出改善，每次抓拍而傳遞的高清圖片 並不能確保其為正確的闖紅燈照片，誤拍、漏拍的現象依然存在，而且高清圖片反而更加大 了遠端伺服器與網絡的負荷。因此，若是能有更高效、高正確率的闖紅燈抓拍方法與抓拍裝 置，將可以大幅改善交通安全、並節省資源。
發明內容
為了解決前述現有技術不盡理想之處，提供更佳方案，本發明首先提供一種闖紅 燈抓拍方法，步驟如下
(1)感應車輛信號的發生拍攝第一張高清圖片，並檢測所述第一張高清圖片中的車道 是否有紅燈信號；
(2)當第一張高清圖片中檢測到紅燈信號時，在所述車輛信號消失時拍攝第二張高 清圖片，並檢測所述第二張高清圖片中的車道是否有紅燈信號，若是，根據車輛信號發生至 消失的時間差和預設的車長計算車速，並拍攝第三張高清圖片，若否，則判定為非闖紅燈事 件；
(3)如果所述第三張高清圖片中的車道檢測到紅燈信號，則針對第二張高清圖片進行 車牌號碼的提取和識別，並將所述第一張高清圖片、第二張高清圖片、第三張高清圖片合成 為一張圖片連同車速和提取識別的車牌號碼發送至遠端伺服器。上述的步驟(1)至步驟(3)的拍照與闖紅燈識別都是主要是由近端高清相機執 行，當識別為有效的闖紅燈事件後，才將闖紅燈照片合成並通過網絡傳遞至遠端伺服器，因 此能夠大量減少網絡與遠端伺服器的負擔。同時，由一臺高清相機來拍攝多車道圖片，所拍攝的三張高清圖片均包括多個車道、各車道的紅綠燈標誌與各車道的紅燈停止線的信息， 闖紅燈識別是藉由三張高清圖片內的信息，嚴格而有效地辨認闖紅燈事件，有效的避免誤 拍和漏拍的情況；尤其是在紅綠燈變換之際，能確保每次傳送給遠端伺服器的闖紅燈數據 包括紅綠燈狀態、闖紅燈行車速度與或車牌號碼的識別結果都是有效的。本發明利用高清 相機前端處理技術，明顯的降低了遠端伺服器的負擔，使遠端伺服器只要專注於接收有效 的闖紅燈圖片，避免無效、誤拍的圖片造成資料庫的紊亂及遠端伺服器的負擔，能夠節省數 據庫資源及網絡資源。此外，由一臺高清相機拍攝多個車道的拍攝方式取代多臺標清相機 分別拍攝一個車道的拍攝方式，能夠在高效、高正確率的抓拍闖紅燈車輛的情況下，節省資 源。本發明同時提供一種闖紅燈抓拍裝置，包括高清相機，所述高清相機包括採集模 塊、信息處理模塊以及控制模塊，其中所述採集模塊接收控制模塊發出的拍攝指令對多車 道進行三次高清圖片的拍攝，並將拍攝結果發送至信息處理模塊，其中，所拍攝的三張高清 圖片均包括多個車道、各車道的紅綠燈標誌與各車道的紅燈停止線的信息；所述信息處理 模塊接收來自所述採集模塊的三張高清圖片，並針對該三張高清圖片提取紅燈信號、計算 車速、提取車牌號碼以及將所述三張高清圖片合成為一張圖片；所述控制模塊用於根據車 輛信號、所述信息處理模塊提取的紅燈信號以及在預定時間內發送拍攝指令至所述採集模 塊，控制所述採集模塊進行高清圖片的拍攝，並將所述車速、車牌號碼以及合成的圖片發送 至遠端伺服器。由於拍照與闖紅燈識別都是由近端的高清相機內的採集模塊、信息處理模塊以及 控制模塊執行，當識別為有效的闖紅燈事件後，才將闖紅燈照片通過網絡傳遞至遠端服務 器，因此能夠大量減少網絡與遠端伺服器的負擔。同時，闖紅燈識別是藉由三張高清圖片內 的信息，嚴格而有效地辨認闖紅燈事件，有效避免誤拍和漏拍的情況；尤其是在紅綠燈變換 之際，能確保每次傳送給遠端伺服器的闖紅燈數據包括紅綠燈狀態、闖紅燈行車速度與或 車牌號碼的識別結果都是有效的。這種高清相機的前端處理技術，明顯的降低了遠端服務 器與網絡寬帶的負擔，使遠端伺服器只要專注於接收有效的闖紅燈圖片，避免無效、誤拍的 圖片造成資料庫的紊亂及遠端伺服器的負擔，能夠節省了資料庫資源及網絡資源。此外，由 一臺高清相機拍攝多個車道取代多臺標清相機分別拍攝一個車道，能夠在高效、高正確率 的抓拍闖紅燈車輛的情況下，節省資源。
在參照附圖閱讀本發明的具體實施方式
以後，將會更清楚地了解本發明的各個方 面。其中
圖1是現有技術的標清相機抓拍示意圖。圖2是本發明所提出的闖紅燈抓拍方法的流程圖。圖3是本發明所提出的闖紅燈抓拍方法的高清相機垂直拍攝範圍示意圖。圖4是本發明所提出的闖紅燈抓拍方法的高清相機水平拍攝範圍示意圖。圖5是本發明所提出的闖紅燈抓拍方法的三張高清圖片拍攝過程示意圖。附圖中主要組件符號說明
標清相機C1、C2、C3、C4
車道L1、L2、L3、L4
高清相機11具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。由於本發明公開了一種闖紅燈抓拍 方法與及裝置，其中所使用的拍照相關原理已為本領域普通技術人員所能理解，故以下文 中的說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照的附圖，意在表達與本發明特徵有關的 結構的含義，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，在先聲明。
第一實施例闖紅燈抓拍方法
技術領域：
本發明首先提出第一實施例，是一種闖紅燈抓拍方法，如圖2的流程圖，通過近端抓拍 設備及遠端伺服器所實現，近端抓拍設備及遠端伺服器之間的信息是通過網絡傳遞。近端 抓拍設備具有高清相機作為前端視頻輸入，高清相機包括採集模塊、信息處理模塊以及控 制模塊。本發明所提出的闖紅燈抓拍方法可以利用一臺高清相機針對多個車道同時進行闖 紅燈抓拍，包含以下步驟
(1)感應車輛信號的發生拍攝第一張高清圖片，並檢測所述第一張高清圖片中的車道 是否有紅燈信號。如圖5中A時刻所示，在車道上未到紅燈停止線的地底埋設有感應線圈，當車輛的 車頭經過感應線圈，通過感應線圈的電流會因此產生變化，而觸發產生一個上升沿信號，也 就是車輛信號，此時，不管是紅燈或綠燈狀態，只要有車輛經過感應線圈，車輛信號就會被 觸發，當車輛信號被觸發時，控制模塊根據該車輛信號判斷可能有闖紅燈事件發生，因此發 送指令控制採集模塊進行車輛圖片的抓拍，拍攝第一張高清圖片。相反地，此時若沒有車輛 信號，系統則繼續等待車輛信號的發生。請參考圖3，其中高清相機111 一般是架設於離地 面大約6. 5米高的地方，其解析度達到3200X 1200像素以上，可以同時把紅綠燈標誌與車 輛等信息全部拍攝進來。請參考圖4，高清相機111的水平視野可以同時涵蓋L1、L2、L3、L4 等多個車道、各車道的紅綠燈標誌與各車道的紅燈停止線。如果以涵蓋車道的數目為4個 車道為例，單個車道有效像素仍然皆高於800，因此能對其內容做有效的識別，並且所拍攝 的高清圖片包括多個車道、各車道的紅綠燈標誌與各車道的紅燈停止線的信息。採集模塊 拍攝完第一張高清圖片後，發送給信息處理模塊，信息處理模塊對所拍攝到的第一張高清 圖片進行紅燈信號的識別，如果第一張高清圖片中的車道前的紅綠燈信號為紅燈，表示第 一張高清圖片中所拍攝到的這輛車輛有可能會有闖紅燈的情形產生，因此將拍攝到的第一 張高清圖片保存；相反地，如果經檢測，第一張高清圖片中的車道前的紅綠燈信號為綠燈， 表示第一張高清圖片中所拍攝到的這輛車輛目前可能不會有闖紅燈的情形產生，則結束此 次針對第一張高清圖片中這輛車輛的抓拍動作。(2)當第一張高清圖片中檢測到紅燈信號時，在所述車輛信號消失時拍攝第二張 高清圖片，並檢測所述第二張高清圖片中的車道是否有紅燈信號，若是，根據車輛信號發生 至消失的時間差和預設的車長計算車速，並拍攝第三張高清圖片，若否，則判定為非闖紅燈事件。車輛的車頭進入感應線圈時發生車輛信號，當車輛的車尾離開感應線圈，車輛信 號就會消失，如圖5中B時刻所示，當車輛的車尾駛出感應線圈時，觸發產生一個下降沿信 號，即代表車輛信號的消失，此時控制模塊根據車輛信號的消失發送指令控制採集模塊拍 攝第二張高清圖片，並暫時保存，然後將該第二張高清圖片發送至信號處理模塊。信號處理 模塊判斷所述第二張高清圖片中的車道是否有紅燈信號，若存在紅燈信號，根據車輛信號 發生至車輛信號消失的時間差和預設的車長計算車速，即，在信號處理模塊中預設一個車 長數值，該車長數值並不是當前拍攝車輛的車長，而是預置的一個數值，可以為統計值也可 以是經驗值，根據預設的車長與車輛信號發生和消失的時間差的比值計算車速，然後控制 模塊發送指令控制採集模塊拍攝第三張高清圖片。針對所拍攝到的第二張高清圖片進行識別，如果第二張高清圖片中的車道前的紅 綠燈信號為紅燈，表示第一張與第二張高清圖片中所拍攝到的這輛車輛有可能有闖紅燈的 情形產生，因此將拍攝到的第二張高清圖片也進行保存。相反地，如果第二張高清圖片中的車道前的紅綠燈信號為綠燈，表示第二張高清 圖片中所拍攝到的這輛車輛不是嚴格的闖紅燈事件，而是紅燈、綠燈切換之際的搶先出發， 因此結束此次針對第二張高清圖片中這輛車輛的抓拍動作，不再進行第三張高清圖片的抓 拍。信息處理模塊對第二張高清圖片進行紅燈信號的檢測，當檢測到第二張高清圖片 中存在紅燈信號時，控制模塊發送指令控制採集模塊拍攝第三張高清圖片，如圖5中C時刻 所示，第三張高清圖片是在車輛信號消失後經過一段預定時間再拍攝，較佳實施例是將根 據預先設置在信息處理模塊中的距離除以計算獲得的車速所得到的時間作為該預定時間， 其中預先設置的距離需要根據所安置攝像機的路口的實際情況和經驗值來設置，並不限定 於一個固定的距離，該預定距離除以車速即為第二張圖片與第三張圖片拍攝的時間差。(3)如果所述第三張高清圖片中的車道檢測到紅燈信號，則針對第二張高清圖片 進行車牌號碼的提取和識別，並將所述第一張高清圖片、第二張高清圖片、第三張高清圖片 合成為一張圖片連同車速和提取識別的車牌號碼發送至遠端伺服器。信息處理模塊對所拍攝到的第三張高清圖片進行紅燈信號的識別，如果第三張高 清圖片中的車道前的紅綠燈信號為紅燈，表示這三張高清圖片中所拍攝到的這輛車輛確實 有闖紅燈的情形產生，因此再將拍攝到的第三張高清圖片保存，並針對第二張高清圖片中 的車輛進行車牌的提取和識別，其中，要確認車牌是否完整或清晰可辨，因為對於車號識別 如有困難、容易造成紛爭，若能成功識別車牌號碼，則將取得車牌號碼暫時保存，若無法識 別，將此次所拍攝到的車輛闖紅燈事件歸為無效。相反地，如果識別結果為第三張高清圖片中的車道前的紅綠燈信號為綠燈，表示 第三張高清圖片中所拍攝到的這輛車輛不是嚴格的闖紅燈事件，而是紅燈、綠燈切換之際 的搶先出發，為了避免因為不明確事後產生紛爭及浪費網絡寬帶資源，判定過程須採較嚴 謹態度，因此會將此次所拍攝到的車輛闖紅燈事件歸為無效，結束此次針對第三張高清圖 片中這輛車輛的抓拍及車牌識別動作。通過車輛信號及紅燈的識別後，將拍攝到的三張連貫及完整的高清圖片加以合成 為一張闖紅燈圖片。其中，每一張高清圖片都包含有靜態信息與動態信息，三張高清圖片具有相同的靜態信息及不同的動態信息，其中，靜態信息就是三張高清圖片中不會移動的物 體或背景，例如車道、紅綠燈標誌、紅燈停止線等；動態信息就是高清圖片中會動的物體，也 就是車輛的圖像及其在圖片中的位置。闖紅燈圖片的合成是保留靜態信息作為背景，並將 三張高清圖片中的動態信息(車輛與其位置信息)作為前景依照拍攝的時間順序置於背景 中，藉此可以清楚地呈現闖紅燈事件的發生過程。圖片合成的具體過程是分別將三張高清圖片依照相同的分割方法分成相同若干 小塊，取出三張圖片中相同位置的小塊進行互相匹配，得到三組匹配率，如果這三組匹配率 均達到設定的閾值，將該小塊歸為靜態信息，將其作為背景，如果有兩組匹配率小於閾值， 另一組匹配率達到預定的閾值，則將匹配率達到預定的閾值的一組兩個小塊歸為靜態信 息，將其設置為背景，另一個小塊歸為動態信息，將其設置為前景，按照此方法依次遍歷三 張高清圖片中的各個小塊，最後將三張高清圖片合稱為一張高清圖片。本發明中，闖紅燈圖片的合成在信號處理模塊中進行，進一步地，為了節省後續以 網絡傳遞闖紅燈圖片的網絡帶寬，信號處理模塊可以進一步將闖紅燈圖片進行壓縮，使其 解析度下降但不低於640X480。然後，將合成的闖紅燈圖片、車速與車牌號碼，通過網絡傳 輸至遠端伺服器。另外本發明須特別注意的是，當多個車道同時皆有車輛通過並觸發車輛信號時， 如果對於每輛車輛皆要進行高清圖片的抓拍的話，勢必會對高清相機造成作業上的負擔， 因此，如果各個車道的車輛觸發車輛信號的時間點很相近時，例如50至100毫秒之內，控制 模塊會自動判斷時間間隔是否過小，如果觸發時間間隔過小，如100毫秒之內，控制模塊只 對採集信號發送一次拍攝命令，對於相近時間內觸發車輛信號的車輛只進行一次的高清圖 片的拍攝，因此，進行後續紅燈信號的識別時，會以同樣一張照片依序進行識別。通過上述步驟，本發明所提出的闖紅燈抓拍方法，利用高清相機抓拍，即使同時抓 拍四個車道，仍能確保拍攝後每個車道的像素皆高於800，能清晰辨別車牌及紅綠燈狀態。 同時，本發明能對闖紅燈事件進行嚴格判定，有效的避免誤拍和漏拍的情況，尤其是在紅綠 燈變換之際，能確保每次傳送給遠端伺服器的闖紅燈數據包括車輛闖紅燈行車速度和車牌 識別結果都是有效的。除此之外，拍照與闖紅燈識別都是在近端高清相中的信息處理模塊 中機執行的，使遠端伺服器只要專注於接收有效的闖紅燈數據，包括闖紅燈圖片、車速與車 牌號碼，明顯的降低了遠端伺服器負擔，亦節省了遠端伺服器的資料庫資源及網絡資源。
第二實施例闖紅燈抓拍裝置
本發明進一步提出第二實施例，為一種闖紅燈抓拍裝置，包括高清相機，所述高清相機 包括採集模塊、信息處理模塊以及控制模塊，其中所述採集模塊接收控制模塊發出的拍攝 指令對多車道進行三次高清圖片的拍攝，並將拍攝結果發送至信息處理模塊，其中，所拍攝 的三張高清圖片均包括多個車道、各車道的紅綠燈標誌與各車道的紅燈停止線的信息；所 述信息處理模塊接收來自所述採集模塊的三張高清圖片，並針對該圖片提取紅燈信號、計 算車速、提取車牌號碼以及將所述三張高清圖片合成為一張圖片；所述控制模塊用於根據 車輛信號、所述信息處理模塊提取的紅燈信號以及在預定時間內發送拍攝指令至所述採集 模塊，控制所述採集模塊進行高清圖片的拍攝，並將所述車速、車牌號碼以及合成的圖片發 送至遠端伺服器。
如圖3所示，根據本發明第二實施例的闖紅燈抓拍裝置中的高清相機111 一般是 架設於離地面大約6. 5米高的地方，其解析度達到3200X 1200像素以上，可以同時把紅綠 燈標誌與車輛等信息全部拍攝進來。請參考圖4，高清相機111的水平視野可以同時涵蓋 L1、L2、L3、L4等多個車道、各車道的紅綠燈標誌與各車道的紅燈停止線。如果以涵蓋車道的 數目為4個車道為例，單個車道有效像素仍然皆高於800，因此能對其內容做有效的識別。 高清相機通過接收嵌入式數字處理器發送的拍照指令進行拍照，對闖紅燈的車輛進行三次 拍照，用於後續的處理。控制模塊發送指令控制採集模塊拍攝高清圖片，並根據所拍攝的高清圖片判斷紅 燈信號、計算車速以及合成闖紅燈圖片。在車輛車頭經過埋設於紅燈停止線下的感應線圈 時，感應線圈感應到有車輛通過並將該車輛信號發送至控制模塊，控制模塊接收該車輛信 號之後發送命令控制採集模塊拍攝第一張高清圖片，然後信息處理模塊對該高清圖片中車 道的紅燈信號進行檢測，如果檢測到紅燈信號，控制模塊發送命令控制採集模塊拍攝第二 張高清圖片。然後，根據第一張高清圖片和第二張高清圖片拍攝的時間差和預置的車長計 算車速，根據所計算的車速和預置的距離計算第三張高清圖片拍攝的間隔，根據該時間間 隔控制模塊發送命令控制採集模塊拍攝第三張高清圖片，接著信息處理模塊對拍攝的第三 張高清圖片中車道的紅燈信號進行檢測，如果檢測到紅燈信號，則證明該車輛確實有闖紅 燈行為，對第二張高清圖片中的車輛進行車牌號碼的提取和識別，然後將第一張高清圖片、 第二張高清圖片和第三張高清圖片進行合成，合稱為一張高清圖片，合成的具體方法如第 一實施例中步驟(3)所述，然後將合成的圖片連同車速、車牌號碼通過網絡傳送給遠端服務
ο其他具體內容可參考第一實施例步驟(1)至步驟(3)中所述，不再贅述。
以上所述僅為本發明較佳實施例，並非用以限定本發明申請的權利範圍；同時以上的 描述對於本領域普通技術人員應可明了與實施，因此其它未脫離本發明所揭示的精神下所 完成的等效改變或修飾，均應包含於權利要求書的範圍中。
權利要求
1.一種闖紅燈抓拍方法，其特徵在於包含以下步驟(1)感應車輛信號的發生拍攝第一張高清圖片，並檢測所述第一張高清圖片中的車道 是否有紅燈信號；(2)當第一張高清圖片中檢測到紅燈信號時，在所述車輛信號消失時拍攝第二張高 清圖片，並檢測所述第二張高清圖片中的車道是否有紅燈信號，若是，根據車輛信號發生至 消失的時間差和預設的車長計算車速，並拍攝第三張高清圖片，若否，則判定為非闖紅燈事 件；(3)如果所述第三張高清圖片中的車道檢測到紅燈信號，則針對第二張高清圖片進行 車牌號碼的提取和識別，並將所述第一張高清圖片、第二張高清圖片、第三張高清圖片合成 為一張圖片連同車速和提取識別的車牌號碼發送至遠端伺服器。
2.根據權利要求1所述的闖紅燈抓拍方法，其特徵在於所述第一張高清圖片、第二張高 清圖片和第三張高清圖片均包括多個車道、各車道的紅綠燈標誌與各車道的紅燈停止線的 fn息ο
3.根據權利要求1所述的闖紅燈抓拍方法，其特徵在於所述車輛信號包括車輛的車 頭經過車道預先埋設在紅燈停止線後方的感應線圈所產生的信號。
4.根據權利要求1所述的闖紅燈抓拍方法，其特徵在於步驟( 中，所述第三張高清 圖片是在所述第二張高清圖片之後的一段預定時間後拍攝。
5.根據權利要求4所述的闖紅燈抓拍方法，其特徵在於所述預定時間是根據預定的 距離與步驟(2)中獲得的車速計算出來的預定時間值。
6.根據權利要求1所述的闖紅燈抓拍方法，其特徵在於所述將所述第一張高清圖片、 第二張高清圖片、第三張高清圖片合成為一張圖片時，通過將所述三張高清圖片中的靜態 區域作為背景，動態區域依照拍攝的時間順序作為前景而合成為所述一張圖片。
7.根據權利要求1所述的闖紅燈抓拍方法，其特徵在於所述步驟C3)中包括，將所述 第一張高清圖片、第二張高清圖片、第三張高清圖片合成為一張圖片進行壓縮後發送至遠 端伺服器。
8.一種闖紅燈抓拍裝置，包括高清相機，其特徵在於所述高清相機包括採集模塊、 信息處理模塊以及控制模塊，其中，所述採集模塊接收控制模塊發出的拍攝指令對多車道進行三次高清圖片的拍攝，並將 拍攝結果發送至信息處理模塊，其中，所拍攝的三張高清圖片均包括多個車道、各車道的紅 綠燈標誌與各車道的紅燈停止線的信息；所述信息處理模塊接收來自所述採集模塊的三張高清圖片，並針對該三張高清圖片提 取紅燈信號、計算車速、提取車牌號碼以及將所述三張高清圖片合成為一張圖片；所述控制模塊用於根據車輛信號、所述信息處理模塊提取的紅燈信號以及在預定時間 內發送拍攝指令至所述採集模塊，控制所述採集模塊進行高清圖片的拍攝，並將所述車速、 車牌號碼以及合成的圖片發送至遠端伺服器。
全文摘要
本發明屬於視頻監控領域，公開一種闖紅燈抓拍方法及抓拍裝置，通過高清相機及嵌入式數位訊號處理器依序拍攝高清圖片及對高清圖片的內容進行闖紅燈識別並計算車速，當確認為有效的闖紅燈事件才將三張高清圖片合成為一張闖紅燈圖片，然後通過網絡傳遞至遠端伺服器。採用本發明所述方法及系統，不僅可以有效的避免誤拍和漏拍的情況，尤其能清晰辨別車牌及紅綠燈狀態，進一步更明顯的降低網絡負擔、節省遠端伺服器與資料庫資源。
文檔編號G08G1/017GK102110369SQ20101059879
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者周國華, 林強 申請人:漢王科技股份有限公司