專利名稱：基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，應(yīng)用于高清視頻電子警察。
背景技術(shù)：
闖紅燈自動記錄系統(tǒng)已經(jīng)成為非現(xiàn)場執(zhí)法技術(shù)手段中的一個重要組成部分，為公安交警部門有效地杜絕和減少機動車闖紅燈等違章行為起到了積極的作用，并在現(xiàn)代交通執(zhí)法中得到了大量的應(yīng)用，取得了很大成效。在加快城市交通管理系統(tǒng)的信息化、智能化進程中，對于在現(xiàn)有的城建規(guī)模上提高城市路網(wǎng)的通行能力，保證車輛的安全行駛，提高管理交通系統(tǒng)的效率和執(zhí)行力等方面，闖紅燈自動記錄系統(tǒng)顯得極為重要。該系統(tǒng)由機動車闖紅燈檢測單元、圖像采集單元、數(shù)據(jù)處理存儲單元、應(yīng)用軟件單元組成。其中圖像采集單元的功能使用高清相機來完成。每個城市交叉路口的實際情況均有所不同，闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的違法抓拍，必須要以交通信號燈的紅燈為最主要的處罰依據(jù)。對于寬度、縱深均比較大的交叉路口必須要用大尺寸CCD傳感器的高清相機來進行抓拍，但對寬度比較大、縱深比較小的或?qū)挾缺容^小、縱深比較大的交叉路口如果采用大尺寸CCD傳感器的高清相機就會顯得比較浪費設(shè)備資源。其中CO),英文全稱Charge-coupled Device,中文全稱電荷f禹合兀件?？梢苑Q為CXD圖像傳感器。C⑶是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。CXD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素(Pixel)。一塊CXD上包含的像素數(shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越聞。故，需要一種方法以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的對寬度比較大、縱深比較小的或?qū)挾缺容^小、縱深比較大的交叉路口如果采用大尺寸CCD傳感器的高清相機比較浪費設(shè)備資源的缺點，提供一種基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法以解決上述問題。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法可采用如下技術(shù)方案—種基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，所述闖紅燈自動記錄系統(tǒng)包括圖像采集單元，所述的圖像采集單元為帶傳感器的相機，包括以下步驟圖像采集步驟通過旋轉(zhuǎn)所述相機的架設(shè)，利用傳感器像素數(shù)比較大的一邊來完成交叉路口實際物理尺寸比較大的一邊的圖像采樣；圖像旋轉(zhuǎn)步驟通過對原始數(shù)據(jù)的處理，進行圖像旋轉(zhuǎn)，圖像旋轉(zhuǎn)的角度和方向與相機旋轉(zhuǎn)的角度和方向均相同。與背景技術(shù)相比，本發(fā)明的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法利用圖像旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了小尺寸傳感器的高清相機來解決實際物理尺寸寬度比較大、縱深比較小或?qū)挾缺容^小、縱深比較大的交叉路口的圖像采集，避免了采用大尺寸傳感器的高清相機進行拍攝而浪費設(shè)備資源，從而帶來成本、資源、現(xiàn)場施工等各個方面優(yōu)勢。本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述的傳感器為CCD傳感器。CCD傳感器與CMOS傳感器是當前被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管(photodiode)進行光電轉(zhuǎn)換， CXD傳感器的靈敏度要高于CMOS傳感器；相同尺寸的CXD傳感器與CMOS傳感器，CXD傳感器的分辨率通常會優(yōu)于CMOS傳感器的水平；且CMOS傳感器的噪聲較多，影響圖像品質(zhì)，綜上所述，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器。本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述的圖像旋轉(zhuǎn)步驟是通過相機內(nèi)置的FPGA硬件實現(xiàn)的。利用高清相機內(nèi)置的FPGA進行實時圖像旋轉(zhuǎn)，同時滿足圖像實時性功能及不占用DSP資源帶寬。本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述圖像旋轉(zhuǎn)步驟采用基于視口映射的處理，先計算出旋轉(zhuǎn)后視口圖像像素在源圖像中的坐標地址值，再依據(jù)該地址在源圖像中對應(yīng)讀取像素值，最后利用讀取的像素值進行插值，得到最終旋轉(zhuǎn)后視口圖像。采用基于視口映射的處理，使圖像旋轉(zhuǎn)更加方便簡單。本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述圖像旋轉(zhuǎn)步驟中，圖像旋轉(zhuǎn)采用以下方法對第一行和第一列的像素用下式作矩陣乘法運算
/ \ T cosiz - sin oc / \ τ(X,Y)T = .x(x,y)T，其中 α 為旋轉(zhuǎn)角度；
sina cosa_圖像旋轉(zhuǎn)前，任意像素點P1 (x1 Y1)和P2 (x2, J2)、Ρ3(χ3，y3)及P4 (χ4，y4)在幾何上是矩形的四頂點關(guān)系，對除第一行和第一列以外的像素，用下式進行簡單的加減運算，
丨 * * * *<^=χ2+(χ4-Α)其中(x' ^y, Kx, 2，y, 2)、(x, 3，y, 3)、(x, 4，y, 4)
^少3=少2+(少4_少1)
分別為像素點P1U1, Y1) >p2(x2J y2)、Ρ3(χ3, y3)和P4(x4，y4)在圖像旋轉(zhuǎn)后的坐標。


圖I是本發(fā)明相機正常拍攝的路口成像示意圖。圖2是本發(fā)明相機順時針旋轉(zhuǎn)90°架設(shè)拍攝的路口成像示意圖。圖3是本發(fā)明相機順時針旋轉(zhuǎn)90°架設(shè)并且完成圖像旋轉(zhuǎn)拍攝的路口成像示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。本發(fā)明基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，所述闖紅燈自動記錄系統(tǒng)包括圖像采集單元，所述的圖像采集單元為帶傳感器的相機，包括以下步驟圖像采集步驟通過旋轉(zhuǎn)所述相機的架設(shè)，利用傳感器像素數(shù)比較大的一邊來完成交叉路口實際物理尺寸比較大的一邊的圖像采樣；圖像旋轉(zhuǎn)步驟通過對原始數(shù)據(jù)的處理，進行圖像旋轉(zhuǎn)，圖像旋轉(zhuǎn)的角度和方向與相機旋轉(zhuǎn)的角度和方向均相同。具體實施例圖像采集步驟請參閱圖I所示，本發(fā)明的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法設(shè)計上采用200萬像素彩色逐行掃描CXD傳感器，傳感器尺寸為1/1. 8英寸，像素數(shù)為1616(H) X 1232 (V)的高清相機。當不采用圖像旋轉(zhuǎn)時采集的圖像橫向分辨率為1616，縱向分辨率為1232，所以該圖像采集方式適合實際路口實際物理尺寸寬度比較大，但縱深比較小的情況，以便于完全覆蓋車道橫向距離，監(jiān)視所有的車輛，同時兼顧縱深，采集到紅燈，作為抓拍依據(jù)。CCD傳感器與CMOS傳感器是當前被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管(photodiode)進行光電轉(zhuǎn)換，CCD傳感器的靈敏度要高于CMOS傳感器；相同尺寸的CCD傳感器與CMOS傳感器， CCD傳感器的分辨率通常會優(yōu)于CMOS傳感器的水平；且CMOS傳感器的噪聲較多，影響圖像品質(zhì)，綜上所述，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器。所以本設(shè)計優(yōu)選選用帶CCD傳感器的高清相機。請再參閱圖2所示，如果實際路口實際物理尺寸寬度比較小，但縱深比較大，在不對硬件作任何改變的情況下，需要把相機進行順時針旋轉(zhuǎn)90°架設(shè)，采集到的圖像橫向分辨率仍然為1616，縱向分辨率仍然為1232，但圖像橫向分辨率對應(yīng)的為大縱深，完全覆蓋交叉路口縱深距離，能采集到紅燈，作為抓拍依據(jù)；縱向分辨率對應(yīng)小寬度，能同時兼顧橫向?qū)挾龋O(jiān)視所有的車輛。圖像旋轉(zhuǎn)步驟請再參閱圖3所示，雖然此時完成了合適的采樣，即完成了大縱深的圖像采樣，但圖片是被旋轉(zhuǎn)的，帶來系統(tǒng)調(diào)試、使用、維護的極大不便，所以需要在高清相機內(nèi)部進行圖像旋轉(zhuǎn)，來完成符合視覺習慣的使用。實際處理上由于不可修改任何硬件設(shè)備，在進行圖像旋轉(zhuǎn)時，仍然按照橫向分辨率為1616，縱向分辨率為1232進行采集，所以需要在高清相機內(nèi)部進行處理，該設(shè)計采用 DSP+FPGA的嵌入式處理技術(shù)。其中DSP(digital signal processor)是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件，其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為O或I的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。在高清相機內(nèi)部如果使用DSP進行圖像旋轉(zhuǎn)，會導(dǎo)致設(shè)備性能明顯下降，所以合理的方法是使用FPGA來實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的處理，進行圖像旋轉(zhuǎn)，對采集的圖像進行順時針旋轉(zhuǎn)90°，再利用DSP進行應(yīng)用層的圖像處理、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)通信。利用FPGA進行圖像旋轉(zhuǎn)可以大大節(jié)省DSP資源，以便利用DSP進行更高端的圖像處理，如號牌識別、車輛檢測等功倉泛。目前，圖像旋轉(zhuǎn)大多采用基于視口映射的處理。視口是指屏幕上的顯示區(qū)域范圍，方法是先計算出旋轉(zhuǎn)后視口圖像像素在源圖像中的坐標地址值，再依據(jù)該地址在源圖像中對應(yīng)讀取像素值，最后利用讀取的像素值進行插值，得到最終旋轉(zhuǎn)后視口圖像。實際上，由于存在對稱性，一幅圖像任意角度的旋轉(zhuǎn)可分解為一次90°或180°或270°的旋轉(zhuǎn)，再加上一次±45°以內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)圖像的旋轉(zhuǎn)一般通過矩陣乘法實現(xiàn)
權(quán)利要求
1.一種基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，所述闖紅燈自動記錄系統(tǒng)包括圖像采集單元，所述的圖像采集單元為帶傳感器的相機，其特征在于，包括以下步驟圖像采集步驟通過旋轉(zhuǎn)所述相機的架設(shè)，利用傳感器像素數(shù)比較大的一邊來完成交叉路口實際物理尺寸比較大的一邊的圖像采樣；圖像旋轉(zhuǎn)步驟通過對原始數(shù)據(jù)的處理，進行圖像旋轉(zhuǎn)，圖像旋轉(zhuǎn)的角度和方向與相機旋轉(zhuǎn)的角度和方向均相同。
2.如權(quán)利要求I所述的基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，其特征在于， 所述的傳感器為CCD傳感器。
3.如權(quán)利要求I所述的基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，其特征在于， 所述的圖像旋轉(zhuǎn)步驟是通過相機內(nèi)置的FPGA硬件實現(xiàn)的。
4.如權(quán)利要求I所述的基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，其特征在于 所述圖像旋轉(zhuǎn)步驟采用基于視口映射的處理，先計算出旋轉(zhuǎn)后視口圖像像素在源圖像中的坐標地址值，再依據(jù)該地址在源圖像中對應(yīng)讀取像素值，最后利用讀取的像素值進行插值， 得到最終旋轉(zhuǎn)后視口圖像。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，其特征在于所述圖像旋轉(zhuǎn)步驟中，圖像旋轉(zhuǎn)采用以下方法對第一行和第一列的像素用下式作矩陣乘法運算/ \ T cosiz - sin oc / \ τ (^J)T = .x(x,y)T，其中α為旋轉(zhuǎn)角度；sina cosa_圖像旋轉(zhuǎn)前，任意像素點P1U1, Yi)和P2 (χ2 y2) > P3 (χ3 y3)及P4 (χ4，y4)在幾何上是矩形的四頂點關(guān)系，對除第一行和第一列以外的像素，用下式進行簡單的加減運算，丨 * * * *h=X2+(X4_Xl)其中(X' 1,YI 1)>(x/ 2，y' 2)、(x' 3，y' 3)、(χ' 4，y' 4)分別^少3=少2+(少4_少1)為像素點P1U1, Y1)、Ρ2(χ2，y2)、Ρ3(χ3，y3)和P4(x4，y4)在圖像旋轉(zhuǎn)后的坐標。
全文摘要
一種基于闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法，所述闖紅燈自動記錄系統(tǒng)包括圖像采集單元，所述的圖像采集單元為帶傳感器的相機，包括以下步驟圖像采集步驟通過旋轉(zhuǎn)所述相機的架設(shè)，利用傳感器像素數(shù)比較大的一邊來完成交叉路口實際物理尺寸比較大的一邊的圖像采樣；圖像旋轉(zhuǎn)步驟通過對原始數(shù)據(jù)的處理，進行圖像旋轉(zhuǎn)，圖像旋轉(zhuǎn)的角度和方向與相機旋轉(zhuǎn)的角度和方向均相同。采用本發(fā)明的圖像旋轉(zhuǎn)處理方法后，可以實現(xiàn)小尺寸傳感器的高清相機來對實際物理尺寸寬度比較大、縱深比較小的或?qū)挾缺容^小、縱深比較大的交叉路口進行圖像采集，從而帶來成本、資源、現(xiàn)場施工等各個方面優(yōu)勢。
文檔編號G08G1/01GK102610095SQ20121005101
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者宋陽, 成晟, 陳云 申請人:南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司