基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法
2023-12-10 02:35:41
基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法，屬於交通控制【技術領域】。該系統包括高清相機、圖像分析模塊、牌號識別模塊、圖像編碼模塊和網絡傳輸模塊；該方法中，圖像分析模塊對高清相機採集的圖像信息進行分析獲得車輛圖像信息，並對車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別；進而通過牌號識別模塊獲得車輛牌號信息並利用圖像編碼模塊獲得網絡傳輸格式的圖像；最終利用網絡傳輸模塊發送所獲得的信息。從而在實現高清晰度的圖像採集以及高效圖像數據處理的同時，能夠監控對象進行跟蹤，並為整個交通路網監控系統提供大量重要的交通數據信息，進而提升監控設備的接入能力以及與交通路網監控系統的整合能力。
【專利說明】基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及交通控制【技術領域】，特別涉及視頻監控【技術領域】，具體是指一種基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法。
【背景技術】
[0002]目前對於智能交通視頻車輛檢測基本上都是採用基於虛擬線圈的檢測模式進行定點監測，而且檢測算法的處理平臺基本上都是X86的主控機平臺。其缺點在於，其僅能實現定點監控，無法對監控對象進行跟蹤，而且數據處理能力的效率很低，無法同時完成圖像採集和處理工作，因此，能夠提供的交通信息有限，成為了整個交通路網監控系統的重要技術瓶頸。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種能夠進行高清晰度的圖像採集，並實現圖像數據的處理，且圖像處理能力強，能夠監控對象進行跟蹤，並為整個交通路網監控系統提供大量重要的數據信息，從而提升監控設備的接入能力以及與交通路網監控系統的整合能力，且結構簡單，實現成本低廉，應用方式簡便，應用範圍較為廣泛的基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法。
[0004]為了實現上述的目的，本發明的基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統具有如下構成:
[0005]該系統包括:高清相機、圖像分析模塊、牌號識別模塊、圖像編碼模塊和網絡傳輸模塊。其中，
[0006]高清相機用以採集圖像信息；
[0007]圖像分析模塊用以對高清相機採集的圖像信息進行分析，獲得車輛圖像信息，並對車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別；
[0008]牌號識別模塊用以根據圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息獲得車輛牌號信息；
[0009]圖像編碼模塊用以將圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息轉換為網絡傳輸圖像格式；
[0010]網絡傳輸模塊用以將所述的車輛牌號信息和網絡傳輸格式的車輛圖像信息發送至外部設備。
[0011]該基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統中，所述的系統還包括具有違法行為資料庫的違法行為判斷模塊，用以根據圖像分析模塊對車輛進行定位、跟蹤和判別的結果判斷車輛行為是否違法，並根據違法判斷的結果分別控制所述的高清相機進行圖像採集以及所述的牌號識別模塊進行牌號識別。
[0012]該基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統中，所述的系統還包括LED補光燈，該LED補光燈連接所述的高清相機，用以在亮度不足的情況下打開，提高高清相機採集的圖像的亮度。[0013]該基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統中，所述的LED補光燈通過屏蔽雙芯電纜連接所述的高清相機。
[0014]該基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統中，所述的系統還包括內嵌式主機，連接所述的網絡傳輸模塊，用以存儲所述的車輛牌號信息和車輛圖像信息，並將所存儲的信息轉發至外部交通指揮中心伺服器。
[0015]該基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統中，所述的內嵌式主機包括微處理器、存儲器、看門狗電路、電源及系統故障指示燈、復位按鈕、標準串口、網口和USB接口，所述的存儲器、看門狗電路、電源及系統故障指示燈、復位按鈕、標準串口、網口和USB接口均連接於所述的微處理器；所述的微處理器通過所述的標準串口或USB接口連接所述的網絡傳輸模塊，並通過所述的網口連接所述的外部交通指揮中心伺服器。
[0016]該基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統中，所述的內嵌式主機通過雙絞線纜連接所述的網絡傳輸模塊，並通過光纖連接所述的外部交通指揮中心伺服器。
[0017]該基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統中，所述的高清相機為至少500萬像素的聞清相機。
[0018]該基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統中，所述的系統架設於監控道路上方
6.5米處。
[0019]本發明還提供一種利用所述的系統實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法，該方法包括以下步驟:
[0020]( I)所述的高清相機採集路口的圖像信息；
[0021](2)所述的圖像分析模塊對高清相機採集的圖像信息進行分析獲得車輛圖像信息；
[0022](3)所述的圖像分析模塊對所述的車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別；
[0023](4)所述的牌號識別模塊根據圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息識別並獲得車輛牌號信息；
[0024](5)所述的圖像編碼模塊將圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息轉換為網絡傳輸圖像格式；
[0025](6)所述的網絡傳輸模塊將所述的車輛牌號信息和網絡傳輸格式的車輛圖像信息發送至外部設備。
[0026]該實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法中，所述的步驟(3)具體包括以下步驟:
[0027](31)所述的圖像分析模塊確定所述的車輛圖像信息內的車輛實體的坐標，實現車輛定位；
[0028](32)所述的圖像分析模塊根據車輛實體的坐標變化，預測車輛的移動位置，實現車輛跟蹤；
[0029](33)所述的圖像分析模塊提取車輛圖像信息內的車輛特徵，根據車輛特徵判別車輛類型。
[0030]該實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法中，所述的系統還包括具有違法行為資料庫的違法行為判斷模塊，所述的方法在步驟(33)之後還包括以下步驟:[0031](34)所述的違法行為判斷模塊將車輛定位、跟蹤和判別的結果與所述的違法行為資料庫內的信息比對，判斷車輛行為是否違法；
[0032](35)若車輛行為違法，違法行為判斷模塊分別控制所述的高清相機對該車輛進行圖像採集，並控制所述的牌號識別模塊對該車輛進行牌號識別；
[0033](36)若車輛行為不違法，則進入後續車輛的跟蹤。
[0034]該實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法中，所述的牌號識別模塊根據圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息識別並獲得車輛牌號信息，具體為:所述的牌號識別模塊利用嵌入式數位訊號處理操作對車輛圖像信息進行識別，獲得車輛牌號信息。
[0035]該實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法中，所述的圖像編碼模塊將圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息轉換為網絡傳輸圖像格式，具體為:所述的圖像編碼模塊利用嵌入式數位訊號處理操作對將車輛圖像信息轉換為JPEG編碼格式的圖像。
[0036]採用了該發明的基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法，由於其系統包括高清相機、圖像分析模塊、牌號識別模塊、圖像編碼模塊和網絡傳輸模塊，因而能夠利用圖像分析模塊對高清相機採集的圖像信息進行分析，獲得車輛圖像信息，並對車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別；進而分別通過牌號識別模塊獲得車輛牌號信息，並利用圖像編碼模塊獲得網絡傳輸格式的圖像；最終利用網絡傳輸模塊將所獲得的信息發送至外部的交通路網監控系統。從而在實現高清晰度的圖像採集以及高效圖像數據處理的同時，能夠對被監控對象進行跟蹤，並為整個交通路網監控系統提供大量重要的交通數據信息，進而提升監控設備的接入能力以及與交通路網監控系統的整合能力，且本發明的基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法，其系統結構簡單，實現成本低廉，所述的方法應用方式簡便，應用範圍較為廣泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為本發明的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統的結構示意圖。
[0038]圖2為本發明的實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法的步驟流程圖。
[0039]圖3為本發明的系統在實際應用中以單方向檢測模式為例的基本設備連接模式示意圖。
【具體實施方式】
[0040]為了能夠更清楚地理解本發明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。
[0041]請參閱圖1所示，為本發明基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統的結構示意圖。
[0042]在一種實施方式中，該系統架設於監控道路上方6.5米處，並包括高清相機、圖像分析模塊、牌號識別模塊、圖像編碼模塊和網絡傳輸模塊。
[0043]其中，高清相機至少為500萬像素，用以採集圖像信息；圖像分析模塊用以對高清相機採集的圖像信息進行分析，獲得車輛圖像信息，並對車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別；牌號識別模塊用以根據圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息獲得車輛牌號信息；圖像編碼模塊用以將圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息轉換為網絡傳輸圖像格式；網絡傳輸模塊用以將所述的車輛牌號信息和網絡傳輸格式的車輛圖像信息發送至外部設備。[0044]利用該實施方式所述的系統實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法，如圖2所示，包括以下步驟:
[0045]( I)所述的高清相機採集路口的圖像信息；
[0046](2)所述的圖像分析模塊對高清相機採集的圖像信息進行分析獲得車輛圖像信息；
[0047](3)所述的圖像分析模塊對所述的車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別；
[0048](4)所述的牌號識別模塊根據圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息識別並獲得車輛牌號信息；
[0049](5)所述的圖像編碼模塊將圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息轉換為網絡傳輸圖像格式；
[0050]( 6 )所述的網絡傳輸模塊將所述的車輛牌號信息和網絡傳輸格式的車輛圖像信息發送至外部設備。
[0051]其中，步驟(4)具體為:所述的牌號識別模塊利用嵌入式數位訊號處理操作對車輛圖像信息進行識別，獲得車輛牌號信息。而步驟(5)則具體為:所述的圖像編碼模塊利用嵌入式數位訊號處理操作對將車輛圖像信息轉換為JPEG編碼格式的圖像。
[0052]在一種較優選的實施方式中，所述的系統還包括LED補光燈，該LED補光燈通過屏蔽雙芯電纜連接所述的高清相機，用以在亮度不足的情況下打開，提高高清相機採集的圖像的亮度。
[0053]在另一種較優選的實施方式中，所述的系統還包括內嵌式主機，所述的內嵌式主機通過雙絞線纜連接所述的網絡傳輸模塊，並通過光纖連接所述的外部交通指揮中心伺服器。該內嵌式主機用來存儲所述的車輛牌號信息和車輛圖像信息，並將所存儲的信息轉發至外部交通指揮中心伺服器。
[0054]在一種進一步優選的實施方式中，所述的內嵌式主機包括微處理器、存儲器、看門狗電路、電源及系統故障指示燈、復位按鈕、標準串口、網口和USB接口，所述的存儲器、看門狗電路、電源及系統故障指示燈、復位按鈕、標準串口、網口和USB接口均連接於所述的微處理器；所述的微處理器通過所述的標準串口或USB接口連接所述的網絡傳輸模塊，並通過所述的網口連接所述的外部交通指揮中心伺服器。
[0055]在一種更進一步優選的實施方式中，所述的步驟(3)具體包括以下步驟:
[0056](31)所述的圖像分析模塊確定所述的車輛圖像信息內的車輛實體的坐標，實現車輛定位；
[0057](32)所述的圖像分析模塊根據車輛實體的坐標變化，預測車輛的移動位置，實現車輛跟蹤；
[0058](33)所述的圖像分析模塊提取車輛圖像信息內的車輛特徵，根據車輛特徵判別車輛類型。
[0059]在一種更優選的實施方式中，所述的系統還包括具有違法行為資料庫的違法行為判斷模塊，用以根據圖像分析模塊對車輛進行定位、跟蹤和判別的結果判斷車輛行為是否違法，並根據違法判斷的結果分別控制所述的高清相機進行圖像採集以及所述的牌號識別模塊進行牌號識別。[0060]利用該更優選的實施方式所述的系統實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法，在步驟(33 )之後還包括以下步驟:
[0061](34)所述的違法行為判斷模塊將車輛定位、跟蹤和判別的結果與所述的違法行為資料庫內的信息比對，判斷車輛行為是否違法；
[0062](35)若車輛行為違法，違法行為判斷模塊分別控制所述的高清相機對該車輛進行圖像採集，並控制所述的牌號識別模塊對該車輛進行牌號識別； [0063](36)若車輛行為不違法，則進入後續車輛的跟蹤。
[0064]在實際應用中，本發明的實現涉及以下相關的技術內容:
[0065]1、圖像抓拍技術:採用智能高清相機(500萬像素或以上)完成圖像採集。
[0066]2、圖像分析技術:這裡的圖像分析技術包含車輛定位、車輛跟蹤、車型辨別。
[0067]3、車輛定位:經過圖像預處理之後確定車輛實體，在圖像中的具體問題位置來定位坐標。
[0068]4、車輛跟蹤:通過時間和位置序列上的變化算法，預測車輛的移動位置。
[0069]5、車型辨別:根據提取到的車輛特徵，辨別車輛類型如:大車、小車、摩託車。
[0070]6、號牌識別技術:採用嵌入式DSP算法實現圖像中車輛號牌的識別。
[0071]7、圖像編碼技術:採用嵌入式DSP算法實現圖像的JPEG編碼實現。
[0072]8、網絡傳輸技術:採用TCP/IP協議將編碼後的圖片通過網絡協議傳送至接收主機。
[0073]本發明的系統的利用能夠對於電子警察的產品功能拓展也起到了十分廣泛的作用，由於採用的是車輛跟蹤技術，從原先的固定位置檢測，改變到動態檢測經過車輛的移動位置，可以方便的實現禁止左轉、禁止右轉等功能。另外由於系統算法的運行平臺是基於高清智能相機，僅需單個高清智能相機即可完成檢測與抓拍功能，大大簡化了整個電子警察系統的架構和維護成本。
[0074]本發明的系統及方法的具體檢測功能與指標如下:
[0075]1、檢測功能:卡口、闖紅燈違法、跨線壓線違法、逆行違法、不按導向車道行駛、禁
左、禁右O
[0076]2、指標:檢測率≥90% ;有效率≥90%ο
[0077]實際應用中，單方向檢測模式為例，本發明的車輛視頻跟蹤系統的基本設備連接模式如圖3所示。其中包括:
[0078]1、現場基礎施工，包括電源線、網線、輔助信號線的鋪設，攝像機杆件的安裝，基本高度在6.5米左右。
[0079]2、LED補光燈與攝像機通過屏蔽兩芯電纜連接，觸發信號採用TTL 5V電頻來驅動。
[0080]3、高清攝像機與嵌入式主機通過5類雙絞線纜連接，如果距離比較長可以配置光纖收發器，再轉換成5類雙絞線纜連接。
[0081]4、嵌入式主機:是由微處理器及其外圍電路組成，另有看門狗電路保證可靠運行。前面板上有電源、系統故障指示燈、復位按鈕和標準串口、網口、USB 口。電源指示燈在上電時點亮，網口用於方便現場調試，USB 口接U盤存儲違法數據，該主機是可選的，可以將現場高清相機抓拍的圖片直接通過光纖傳回至指揮中心伺服器，將其數據存儲。[0082]使用時，高清智能相機以每秒鐘12幀的處理速度，實時檢測當前畫面中車輛的行駛軌跡。夜間同時配合驅動LED補光燈，用來提高圖像整體亮度，跟蹤相機內部設定的違法檢測參數判定車輛是否違法和抓拍，最終通過網絡將抓拍的圖片傳輸到前端或者控制中心伺服器。
[0083]採用了該發明的基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法，由於其系統包括高清相機、圖像分析模塊、牌號識別模塊、圖像編碼模塊和網絡傳輸模塊，因而能夠利用圖像分析模塊對高清相機採集的圖像信息進行分析，獲得車輛圖像信息，並對車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別；進而分別通過牌號識別模塊獲得車輛牌號信息，並利用圖像編碼模塊獲得網絡傳輸格式的圖像；最終利用網絡傳輸模塊將所獲得的信息發送至外部的交通路網監控系統。從而在實現高清晰度的圖像採集以及高效圖像數據處理的同時，能夠對被監控對象進行跟蹤，並為整個交通路網監控系統提供大量重要的交通數據信息，進而提升監控設備的接入能力以及與交通路網監控系統的整合能力，且本發明的基於高清相機的車輛視頻跟蹤系統及車輛視頻跟蹤方法，其系統結構簡單，實現成本低廉，所述的方法應用方式簡便，應用範圍較為廣泛。
[0084]在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發明的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
【權利要求】
1.一種基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，該系統包括: 高清相機，用以採集圖像信息； 圖像分析模塊，用以對高清相機採集的圖像信息進行分析，獲得車輛圖像信息，並對車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別； 牌號識別模塊，用以根據圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息獲得車輛牌號信息； 圖像編碼模塊，用以將圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息轉換為網絡傳輸圖像格式； 網絡傳輸模塊，用以將所述的車輛牌號信息和網絡傳輸格式的車輛圖像信息發送至外部設備。
2.根據權利要求1所述的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，所述的系統還包括具有違法行為資料庫的違法行為判斷模塊，用以根據圖像分析模塊對車輛進行定位、跟蹤和判別的結果判斷車輛行為是否違法，並根據違法判斷的結果分別控制所述的高清相機進行圖像採集以及所述的牌號識別模塊進行牌號識別。
3.根據權利要求1所述的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，所述的系統還包括LED補光燈，該LED補光燈連接所述的高清相機，用以在亮度不足的情況下打開，提聞聞清相機米集的圖像的売度。
4.根據權利要求3所述的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，所述的LED補光燈通過屏蔽雙芯電纜連接所述的高清相機。
5.根據權利要求1所述的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，所述的系統還包括內嵌式主機，連接所述的網絡傳輸模塊，用以存儲所述的車輛牌號信息和車輛圖像信息，並將所存儲的信`息轉發至外部交通指揮中心伺服器。
6.根據權利要求5所述的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，所述的內嵌式主機包括微處理器、存儲器、看門狗電路、電源及系統故障指示燈、復位按鈕、標準串口、網口和USB接口，所述的存儲器、看門狗電路、電源及系統故障指示燈、復位按鈕、標準串口、網口和USB接口均連接於所述的微處理器；所述的微處理器通過所述的標準串口或USB接口連接所述的網絡傳輸模塊，並通過所述的網口連接所述的外部交通指揮中心伺服器。
7.根據權利要求5所述的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，所述的內嵌式主機通過雙絞線纜連接所述的網絡傳輸模塊，並通過光纖連接所述的外部交通指揮中心伺服器。
8.根據權利要求1所述的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，所述的高清相機為至少500萬像素的高清相機。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的基於高清相機實現車輛視頻跟蹤的系統，其特徵在於，所述的系統架設於監控道路上方6.5米處。
10.一種利用權利要求1所述的系統實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法，其特徵在於，所述的方法包括以下步驟: (1)所述的高清相機採集路口的圖像信息； (2)所述的圖像分析模塊對高清相機採集的圖像信息進行分析獲得車輛圖像信息； (3)所述的圖像分析模塊對所述的車輛圖像信息內的車輛進行定位、跟蹤和判別； (4)所述的牌號識別模塊根據圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息識別並獲得車輛牌號信息； (5)所述的圖像編碼模塊將圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息轉換為網絡傳輸圖像格式； (6)所述的網絡傳輸模塊將所述的車輛牌號信息和網絡傳輸格式的車輛圖像信息發送至外部設備。
11.根據權利要求10所述的實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法，其特徵在於，所述的步驟(3)具體包括以下步驟: (31)所述的圖像分析模塊確定所述的車輛圖像信息內的車輛實體的坐標，實現車輛定位； (32)所述的圖像分析模塊根據車輛實體的坐標變化，預測車輛的移動位置，實現車輛跟蹤； (33)所述的圖像分析模塊提取車輛圖像信息內的車輛特徵，根據車輛特徵判別車輛類型。
12.根據權利要求10所述的實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法，其特徵在於，所述的系統還包括具有違 法行為資料庫的違法行為判斷模塊，所述的方法在步驟(33)之後還包括以下步驟: (34)所述的違法行為判斷模塊將車輛定位、跟蹤和判別的結果與所述的違法行為資料庫內的信息比對，判斷車輛行為是否違法； (35)若車輛行為違法，違法行為判斷模塊分別控制所述的高清相機對該車輛進行圖像採集，並控制所述的牌號識別模塊對該車輛進行牌號識別； (36)若車輛行為不違法，則進入後續車輛的跟蹤。
13.根據權利要求10至12中任一項所述的實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法，其特徵在於，所述的牌號識別模塊根據圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息識別並獲得車輛牌號信息，具體為: 所述的牌號識別模塊利用嵌入式數位訊號處理操作對車輛圖像信息進行識別，獲得車輛牌號信息。
14.根據權利要求10至12中任一項所述的實現基於高清相機的車輛視頻跟蹤的方法，其特徵在於，所述的圖像編碼模塊將圖像分析模塊獲得的車輛圖像信息轉換為網絡傳輸圖像格式，具體為: 所述的圖像編碼模塊利用嵌入式數位訊號處理操作對將車輛圖像信息轉換為JPEG編碼格式的圖像。
【文檔編號】G08G1/017GK103794047SQ201210434735
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年11月2日 優先權日:2012年11月2日
【發明者】王雄 申請人:上海寶康電子控制工程有限公司