本發(fā)明屬于車速檢測(cè)的，涉及一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法、介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、超速駕駛是國(guó)內(nèi)高速公路上最常見、也是最容易引發(fā)惡性事故的交通違法行為。目前通用的速度測(cè)量方案是使用毫米波雷達(dá)等硬件，如需增加測(cè)速點(diǎn)位，需要新裝硬件，硬件安裝時(shí)需要封路，對(duì)交通也有一定影響?，F(xiàn)在高速公路監(jiān)控?cái)z像頭點(diǎn)位較多，可利用現(xiàn)有的普通攝像頭，用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，對(duì)車臉?biāo)俣冗M(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)超速駕駛行為，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，可以測(cè)得道路的平均車速等交通參數(shù)，對(duì)路網(wǎng)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法、介質(zhì)，基于高速路監(jiān)控設(shè)備采集的車輛行駛圖像即可準(zhǔn)確迅速的解算出車輛的實(shí)際行駛速度。

2、本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法，拍攝車輛在高速道路上的行駛視頻，在行駛視頻中提取若干組已知實(shí)際距離的點(diǎn)對(duì)，并計(jì)算點(diǎn)對(duì)之間的透視變換矩陣；通過(guò)目標(biāo)跟蹤算法對(duì)行駛視頻的若干幀圖像中的車輛位置進(jìn)行識(shí)別提取，通過(guò)車輛位置擬合得到車輛行駛軌跡；基于透視變換矩陣與車輛行駛軌跡計(jì)算車輛的實(shí)際行駛距離，并通過(guò)實(shí)際行駛距離與提取圖像幀數(shù)時(shí)間計(jì)算車輛的行駛速度。

4、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，具體包括以下步驟：

5、步驟1、在行駛視頻中提取若干幀圖像，在圖像中提取若干組已知實(shí)際距離的點(diǎn)對(duì)，基于點(diǎn)對(duì)之間的坐標(biāo)關(guān)系解算透視變換矩陣；

6、步驟2、選取不同的點(diǎn)對(duì)迭代進(jìn)行步驟1，每得到一個(gè)透視變換矩陣，就計(jì)算點(diǎn)對(duì)之間的誤差，直到得到使點(diǎn)對(duì)之間的誤差最小的透視變換矩陣；

7、步驟3、采用目標(biāo)檢測(cè)算法提取行駛視頻中若干幀圖像中的車輛位置，基于不同幀圖像中的車輛位置擬合得到車輛行駛軌跡，通過(guò)透視變換矩陣將車輛行駛軌跡轉(zhuǎn)化為車輛實(shí)際行駛距離；

8、步驟4、通過(guò)提取圖像的幀數(shù)解算對(duì)應(yīng)車輛行駛軌跡的時(shí)間，通過(guò)車輛實(shí)際行駛距離和時(shí)間解算車輛的行駛速度。

9、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟3具體包括：

10、步驟3.1、在圖像中劃定檢區(qū)域，將檢測(cè)區(qū)域外的車輛過(guò)濾排除，計(jì)算檢測(cè)區(qū)域內(nèi)部車輛的置信度，將檢測(cè)區(qū)域中置信度低于置信閾值的車輛排除，將檢測(cè)區(qū)域中剩余車輛標(biāo)記為有效車輛；

11、步驟3.2、采用視覺檢測(cè)算法提取任一有效車輛在連續(xù)n幀圖像中的車輛位置，并基于連續(xù)n幀圖像中的車輛位置擬合得到車輛行駛軌跡線；

12、步驟3.3、在車輛行駛軌跡線上對(duì)應(yīng)圖像拍攝幀數(shù)提取兩個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，將兩個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的坐標(biāo)帶入透視變換矩陣，解算兩個(gè)標(biāo)定點(diǎn)之間的車輛實(shí)際行駛距離。

13、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，進(jìn)行步驟3.3之前，需要對(duì)透視變換矩陣進(jìn)行校驗(yàn)修正，具體校驗(yàn)修正步驟如下：

14、步驟a1、讓車輛分別以第一速度與第二速度在高速公路上直線行駛標(biāo)定時(shí)間，得到基于第一速度的第一軌跡線與基于第二速度的第二軌跡線；

15、步驟a2、提取第一軌跡線的第一首端點(diǎn)與第一尾端點(diǎn)，形成基于第一速度的第一點(diǎn)對(duì)；提取第二軌跡線的第二首端點(diǎn)與第二尾端點(diǎn)，形成基于第二速度的第二點(diǎn)對(duì)；

16、步驟a3、將第一點(diǎn)對(duì)與第二點(diǎn)對(duì)帶入步驟1參與解算透視變換矩陣，以對(duì)透視變換矩陣進(jìn)行校驗(yàn)修正。

17、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟3.2中，提取車輛行駛軌跡線的首端點(diǎn)與尾端點(diǎn)，以首端點(diǎn)與尾端點(diǎn)之間的直線段擬合作為車輛行駛軌跡線。

18、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟2中，基于最小二乘法建立目標(biāo)函數(shù)以評(píng)價(jià)點(diǎn)對(duì)之間的誤差，所述目標(biāo)函數(shù)如下：

19、其中：a表示2n×8的矩陣；h表示包含透視變換矩陣未知量的8維向量；b表示包含點(diǎn)對(duì)坐標(biāo)的2n維向量；n表示點(diǎn)對(duì)數(shù)量。

20、為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，采用ransac算法排出解算透視變換矩陣過(guò)程中出現(xiàn)的異常值。

21、一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)的介質(zhì)，所述介質(zhì)中存儲(chǔ)有程序，所述程序運(yùn)行時(shí)按照實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法進(jìn)行車輛速度檢測(cè)。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

23、(1)本發(fā)明通過(guò)直接在行駛視頻中提取圖像中的點(diǎn)對(duì)，并計(jì)算點(diǎn)對(duì)之間的透視變換矩陣，擬合得到車輛行駛軌跡，通過(guò)透視變換矩陣將圖像中車輛行駛軌跡上的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為車輛實(shí)際在道路上行駛的坐標(biāo)，進(jìn)而解算車輛的實(shí)際行駛距離，結(jié)合采集圖像的幀數(shù)得到車輛行駛時(shí)間，最終更加準(zhǔn)確的解算出車輛的行駛速度，提升了車輛速度檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性；

24、(2)本發(fā)明結(jié)合最小二乘法和ransac算法計(jì)算透視變換矩陣，有效處理計(jì)算過(guò)程中數(shù)據(jù)的噪聲和異常值，提升了透視變換矩陣的精度和魯棒性。

技術(shù)特征：

1.一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法，其特征在于，拍攝車輛在高速道路上的行駛視頻，在行駛視頻中提取若干組已知實(shí)際距離的點(diǎn)對(duì)，并計(jì)算點(diǎn)對(duì)之間的透視變換矩陣；通過(guò)目標(biāo)跟蹤算法對(duì)行駛視頻的若干幀圖像中的車輛位置進(jìn)行識(shí)別提取，通過(guò)車輛位置擬合得到車輛行駛軌跡；基于透視變換矩陣與車輛行駛軌跡計(jì)算車輛的實(shí)際行駛距離，并通過(guò)實(shí)際行駛距離與提取圖像幀數(shù)時(shí)間計(jì)算車輛的行駛速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法，其特征在于，進(jìn)行步驟3.3之前，需要對(duì)透視變換矩陣進(jìn)行校驗(yàn)修正，具體校驗(yàn)修正步驟如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3.2中，提取車輛行駛軌跡線的首端點(diǎn)與尾端點(diǎn)，以首端點(diǎn)與尾端點(diǎn)之間的直線段擬合作為車輛行駛軌跡線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟2中，基于最小二乘法建立目標(biāo)函數(shù)以評(píng)價(jià)點(diǎn)對(duì)之間的誤差，所述目標(biāo)函數(shù)如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法，其特征在于，采用ransac算法排出解算透視變換矩陣過(guò)程中出現(xiàn)的異常值。

8.一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)的介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)中存儲(chǔ)有程序，所述程序運(yùn)行時(shí)按照權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法進(jìn)行車輛速度檢測(cè)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種實(shí)時(shí)高速道路車輛速度檢測(cè)方法、介質(zhì)，通過(guò)直接在行駛視頻中提取圖像中的點(diǎn)對(duì)，并計(jì)算點(diǎn)對(duì)之間的透視變換矩陣，擬合得到車輛行駛軌跡，通過(guò)透視變換矩陣將圖像中車輛行駛軌跡上的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為車輛實(shí)際在道路上行駛的坐標(biāo)，進(jìn)而解算車輛的實(shí)際行駛距離，結(jié)合采集圖像的幀數(shù)得到車輛行駛時(shí)間，最終更加準(zhǔn)確的解算出車輛的行駛速度，提升了車輛速度檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：毛河,孫麗君,曾星豪,于川,胡雁婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中為新智（成都）科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6