專利名稱：一種基于視頻的闖紅燈檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于圖像識別技術，特別是關于交通管理中的闖紅燈檢測技術，具 體的講是一種基于視頻的闖紅燈檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有技術中的闖紅燈檢測方案，大多采用線圈觸發(fā)的方式來啟動攝像頭的 拍攝，這種線圈觸發(fā)的方案是在每條車道的紅燈等待線下埋設一個檢測線圈， 檢測線圈接入線圈控制器，線圈控制通過I/0卡接入工業(yè)控制計算機；紅燈信號 由紅綠燈控制器接入I/0卡提供給工業(yè)控制計算機；每車道都對應有一個近景攝 像機， 一個補光裝置和一個車牌識別器；車牌識別器通過網(wǎng)絡接口接入工業(yè)控 制計算機；再將一個遠景攝像機通過視頻分配器將該遠景攝像機的視頻信號分 為兩路經(jīng)多路視頻采集卡接入工業(yè)控計算機。在進行闖紅燈檢測時，闖紅燈車 輛壓到檢測線圈，檢測線圈輸出觸發(fā)信號，如果此時紅綠燈控制器輸出的是紅 燈信號，則由近景攝像機拍攝該闖紅燈車輛的一幀圖片并根據(jù)拍攝的一幀圖片 來識別該闖紅燈車輛的車牌；同時由遠景攝像攝連續(xù)拍攝該闖紅燈車輛的多張 圖片，連續(xù)拍攝的圖片可以是三張，拍攝每張圖片之間的時間間隔可以預先設 定，所連續(xù)拍攝的三張圖片便可以構成闖紅燈的證據(jù)圖片。
上述方案存在以下的缺陷(一)存在檢測線圈本身的壽命問題。(二) 存在斷路、挖路對檢測線圈鋪設及維護的問題。(三)存在道路工程對檢測線 圈的破壞問題。(四)上述方案的車牌識別和闖紅燈拍攝是由不同設備完成的， 所以需要將車牌識別結(jié)果和拍攝的圖片一一對應才能生成準確的闖紅燈證據(jù)圖 片，然而在一些特殊情況下不同設備的協(xié)同會出問題，從而造成車牌識別結(jié)果 和拍攝的圖片無法一一對應。例如檢測線圈會誤被觸發(fā)，車牌識別有誤等。 (五)在上述方案中， 一個路口的多個方向的闖紅燈檢測僅由一臺工業(yè)控制計算機完成檢測控制，因此檢測軟件的復雜度較高。(六)由于上述方案采用檢 測線圈觸發(fā)之后延時連續(xù)拍攝闖紅燈的方法，因此使得第一幀遠景圖片質(zhì)量較
好，而延遲(如延遲500ms)后拍攝的第二幀圖像，以及再過500ms拍攝的第三幀 圖像則會出現(xiàn)問題，第二幀位置和第三幀車輛位置會有不同，只能適應大部分 速度車輛，當速度較大時有可能第三幀圖片中不含有車輛。位置不一致，造成 整個闖紅燈數(shù)據(jù)的證據(jù)不足。
當然還有采用雷達作為觸發(fā)信號的技術方案，但由于雷達掃面的整個斷面 只要有車輛通過即發(fā)出觸發(fā)信號，所以對觸發(fā)信號的處理較復雜，再加上成本 問題，采用雷達作為觸發(fā)信號的技術方案無法大面積推廣使用。
現(xiàn)有技術中也有采用視頻車牌識別作為觸發(fā)、遠景攝像機進行抓拍的技術 方案。該方案包括視頻車牌器，紅綠控制器、遠景攝像機、近景攝像機，省略 了上述線圈方案中的線圈和線圈控制器。該方案將視頻車牌器的識別范圍設定 在紅燈線之后一定區(qū)域，認為紅燈亮時，車牌出現(xiàn)在該區(qū)域的車輛即為闖紅燈， 此時觸發(fā)遠景攝像頭拍攝，之后延時拍攝另兩幀遠景圖片，從而構成闖紅燈數(shù) 據(jù)。然而，該方案仍然沒有解決上述線圈方案所存在的問題。
現(xiàn)有技術中還有視頻檢測闖紅燈系統(tǒng)配和單張圖片車牌識別的技術方案， 然而，該方案仍然沒有解決上述線圈方案所存在的問題。該方案仍需接入紅綠 燈信號，而且視頻檢測闖紅燈系統(tǒng)與單張圖片車牌識別兩者之間的結(jié)合依靠時 間的同步，如果不能完全同步，則會出現(xiàn)較大的錯誤率。由于圖片拍攝與車輛 的不對應，造成了大量不能作為執(zhí)法證據(jù)的數(shù)據(jù)，據(jù)統(tǒng)計證據(jù)充分的闖紅燈執(zhí) 法數(shù)據(jù)只占全部拍攝的闖紅燈數(shù)據(jù)的20%左右。
中國實用新型專利200520055168. 9公開了一種汽車牌照自動識別器，該汽 車牌照自動識別器公開的技術方案可合并于此，以作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于視頻的闖紅燈檢測方法及系統(tǒng)，用于通過視頻流和車 牌自動識別解決闖紅燈檢測的問題。本發(fā)明的技術方案為一種基于視頻的闖紅燈檢測方法，所述的方法包括對進入闖紅燈檢測區(qū) 域的車輛進行全景和近景視頻拍攝，生成被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)和近景視 頻數(shù)據(jù)；對闖紅燈檢測區(qū)域的交通信號燈狀態(tài)進行全景視頻拍攝，生成交通信
號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)獲取紅燈信號時間段； 對所述紅燈信號時間段內(nèi)的被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)和近景視頻數(shù)據(jù)進行聯(lián) 合處理，生成全/近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)。
一種基于視頻的闖紅燈檢測系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括全景攝像機，用于對 闖紅燈檢測區(qū)域內(nèi)的交通信號燈狀態(tài)和車輛進行全景視頻拍攝，生成全景視頻 數(shù)據(jù)；近景攝像機，用于對闖紅燈檢測區(qū)域內(nèi)的車輛進行近景視頻拍攝，生成 被檢測車輛的近景視頻數(shù)據(jù)；視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置，分別與所述的全景攝像 機和近景攝像機相連接，所述的視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置包括視頻采集單元， 用于采集所述的交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)、被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)和近景 視頻數(shù)據(jù)；信號燈狀態(tài)檢測單元，用于根據(jù)所述的交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)獲 取紅燈信號時間段；全景闖紅燈車輛檢測單元，用于對所述的紅燈信號時間段 內(nèi)被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)進行處理，生成全景闖紅燈車輛數(shù)據(jù);近景闖紅 燈車輛檢測單元，用于對所述的紅燈信號時間段內(nèi)被檢測車輛的近景視頻數(shù)據(jù) 進行處理，生成近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)；全/近景視頻數(shù)據(jù)佐證單元，用于將相同 拍攝時段的全景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)與近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)一一對應，生成全/近景 闖紅燈車輛數(shù)據(jù)；闖紅燈數(shù)據(jù)輸出單元，將所述的全/近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)輸出。
本發(fā)明的有益效果在于可以采用視頻檢測交通信號燈的紅綠燈狀態(tài)，不 用接入紅綠燈信號。對闖紅燈的車輛具有跟蹤功能，可獲取和定位闖紅燈車輛 的連續(xù)(如連續(xù)三張)的圖片。具有視頻車牌識別功能，以實現(xiàn)全景和近景視 頻數(shù)據(jù)的相互作證，提高車輛與車牌的對應率，提高了作為闖紅燈圖像證據(jù)的 有效性。本發(fā)明方案直接通過網(wǎng)絡將闖紅燈的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的計算機， 極大減少了故障點。


圖l是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構框圖； 圖2是本發(fā)明視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置的結(jié)構框圖； 圖3是本發(fā)明系統(tǒng)補光裝置的結(jié)構框圖； 圖4是本發(fā)明車牌識別單元的原理示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1所示，為本發(fā)明具體實施 方式的同方向兩車道的基于視頻的闖紅燈檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 一車道上設 置的近景攝像機201和二車道上設置的近景攝像機204，近景攝像機201用于獲得 一車道上的近景視頻數(shù)據(jù)，近景攝像機204用于獲得二車道上的近景視頻數(shù)據(jù)； 與近景攝像機201相連接的補光裝置202和近景攝像機204相連接的補光裝置 205，分別為一車道和二車道的近景拍攝補光；遠景攝像機203，用于對交通信 號燈的狀態(tài)和進入闖紅燈檢測區(qū)域的一車道和二車道的車輛進行全景視頻拍 攝；視頻分配器，用于將遠景攝像機203拍攝的全景視頻數(shù)據(jù)分為兩路；視頻數(shù) 據(jù)聯(lián)合處理裝置206及視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置207，視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置206 分別通過串口與補光裝置205連接、通過視頻接口與近景攝像機204連接、通過 視頻接口與遠景攝像機203連接;視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置207分別通過串口與補 光裝置202連接、通過視頻接口與近景攝像機201連接、通過視頻接口與遠景攝 像機203連接；視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置206及視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置207用于對所 述紅燈信號時間段內(nèi)的被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)和近景視頻數(shù)據(jù)進行處理， 獲取被檢測車輛的連續(xù)的多張全景圖片和該被檢測車輛的車牌數(shù)據(jù);工業(yè)控制 計算機，通過網(wǎng)絡接口與視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置206及視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置 207相連接，用于接收、儲存和現(xiàn)實闖紅燈證據(jù)數(shù)據(jù)。
視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置可以采用數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)，如圖2所示， 在視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置中設置有參數(shù)設置模塊、補光燈控制模塊、視頻采集模塊、視頻紅綠檢測模塊、視頻闖紅燈檢測模塊、視頻識別模塊、闖紅燈檢 測和車牌識別相互佐證模塊。其中
參數(shù)設置模塊，用于設置視頻識別參數(shù)、視頻闖紅燈參數(shù)、相互佐證參數(shù)、 視頻紅綠燈檢測參數(shù)等。設置的各個參數(shù)通過網(wǎng)絡接口發(fā)送給視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處
理裝置及視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置207 ，視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置206及視頻數(shù)據(jù)聯(lián) 合處理裝置207將收到參數(shù)儲存在自身的FALSH中，并啟用這些參數(shù)。這些參數(shù) 的數(shù)值根據(jù)檢測現(xiàn)場的實際情況而定，比如路面的寬度，選取的圖像幀的數(shù) 量等。
補光控制模塊，可以根據(jù)采集圖像中計算的特征值控制補光的強度，通過 獲得視頻的場同步信號，將LED補光燈控制在攝像機采集時刻變亮，之后變暗， 形成和視頻同步閃爍的補光。
視頻采集模塊，利用視頻釆集芯片實現(xiàn)視頻的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，將形成的數(shù)字圖 像引入到DSP可操作的內(nèi)存中。本模塊可采集全景和近景兩路視頻數(shù)據(jù)。
全景視頻闖紅燈檢測模塊，采用車輛跟蹤技術，車輛進入檢測區(qū)域到車輛 離開檢區(qū)域每一幀的位置均可獲得，其中采用了幀差，自定位邊緣，數(shù)字濾波， 運動預測等方法來獲取車輛的全景視頻數(shù)據(jù)。
近景車牌識別模塊，主要功能是識別車輛牌照，該模塊包括車輛闖入檢 測，車牌定位，車牌切割，車牌識別，車身顏色邊緣特征識別。
視頻紅綠燈檢測模塊，該模塊的功能為檢測視場中紅綠燈狀態(tài)，為闖紅燈 檢測提供紅燈信號狀態(tài)。通過檢測指定的紅綠燈區(qū)域的顏色獲得紅、黃、綠的 狀態(tài)。并獲取紅、黃、綠狀態(tài)持續(xù)的時間段。
闖紅燈檢測和車牌識別相互佐證模塊，該相互佐證模塊可實現(xiàn)全/近景視頻 數(shù)據(jù)的同時采集、實時對應，所以全/近景視頻數(shù)據(jù)對應關系將更好。該相互佐 證模塊還可以在全景視頻數(shù)據(jù)中進行全景車輛特征信息提取，全景車輛特征信 息包括車輛位置，車輛紋理、車輛的顏色、檢測區(qū)域的灰度信息、車牌顏色信 息等等信息。同時，該相互佐證模塊在與全景視頻數(shù)據(jù)對應的近景視頻數(shù)據(jù)中提取近景車輛特征信息，近景車輛特征信息包括車輛的外部輪廓信息、車輛顏 色等信息。根據(jù)這些信息實現(xiàn)車輛全景圖片和近景圖片的 一一對應。
如圖3所示，為本發(fā)明補光控制部分的原理示意圖，處理單元采用ARM微處 理器，通過串口可以和車牌識別器通訊，可以采集視頻圖像的場同步信號和光 強信號，可以控制攝像機的快門和LED補光管矩陣的開關。
如圖4所示，為本發(fā)明的車牌識別器的原理示意圖，核心處理單元釆用Ti C6000系列的高性能處理器，保證視頻車牌識別大運算量的實現(xiàn)，F(xiàn)LASH用來存 儲程序和參數(shù)，SDRM作為內(nèi)存，視頻釆集芯片用于圖像采集，視頻輸出芯片用 于圖像送顯，網(wǎng)絡芯片用于送出識別結(jié)果和對外溝通，串口擴展芯片用于送出 識別結(jié)果和對外溝通，還擴展有I/0接口，預留其他開關量的接入和輸出。
本具體實施方式
無需接入線圈；全視頻工作；無需接入紅綠燈信號；同一 處理器內(nèi)工作，加入相互佐證模塊，遠景證據(jù)圖片和近景證據(jù)實現(xiàn)一一對應；
簡化路口設備，降低故障點。從而較大提高了證據(jù)圖片的有效性。
本具體實施方式
可以視頻檢測紅綠燈，不用接入紅綠燈信號，視頻闖紅燈 具有跟蹤功能，較好定位闖紅燈車輛的三張圖片，具有視頻車牌識別功能從實 現(xiàn)相互作證模塊，提高對應率，從而闖紅燈的數(shù)據(jù)的有效性。本發(fā)明只需接入 遠景視頻和近景視頻即可，采用視頻闖紅燈檢測和視頻車牌識別在同一電路板 完成，相互佐證，從而實現(xiàn)闖紅燈數(shù)據(jù)的較高有效性，簡化現(xiàn)場的設備，減少 故障點，提高穩(wěn)定性。同時可更加靈活的配置，完全可以將設備置于路口檢測 機柜中，直接通過網(wǎng)絡將闖紅燈的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的計算機，尤其使用與 路口無人值守的環(huán)境，路口可以沒有工業(yè)控制計算機，極大減少的故障點。 以上具體實施方式
僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權利要求
1. 一種基于視頻的闖紅燈檢測方法，其特征是，所述的方法包括對進入闖紅燈檢測區(qū)域的車輛進行全景和近景視頻拍攝，生成被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)和近景視頻數(shù)據(jù)；對闖紅燈檢測區(qū)域的交通信號燈狀態(tài)進行全景視頻拍攝，生成交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)獲取紅燈信號時間段；對所述紅燈信號時間段內(nèi)的被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)和近景視頻數(shù)據(jù)進行聯(lián)合處理，生成全/近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征是，采用一臺攝像機同時對進入闖 紅燈檢測區(qū)域的車輛和交通信號燈的狀態(tài)進行全景視頻拍攝。
3. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征是，在闖紅燈檢測區(qū)域的每一條車 道上設置一臺近景攝像機，每臺近景攝像機對本車道的車輛進行近景視頻拍攝， 生成本車道車輛的近景視頻數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征是，對近景視頻拍攝進行補光。
5. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征是，將所述的全景視頻數(shù)據(jù)分配到 每條車道的近景視頻數(shù)據(jù)進行聯(lián)合處理，生成每條車道的全/近景闖紅燈車輛數(shù) 據(jù)。
6. 根據(jù)權利要求1或5所述的方法，其特征是，所述的聯(lián)合處理包括 根據(jù)所述的近景視頻數(shù)據(jù)進行車牌識別和近景車輛特征信息提??； 根據(jù)所述的全景視頻數(shù)據(jù)進行被檢測車輛的連續(xù)多張全景圖片的生成和全景車輛特征信息提取；將相同拍攝時段的所述的近景車輛特征信息與全景車輛特征信息進行對 應，生成包括被檢測車輛的連續(xù)的多張全景圖片和對應的車牌數(shù)據(jù)在內(nèi)的全/ 近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征是，所述的近景車輛特征信息包括:車輛顏色信息和車輛輪廓信息；所述的全景車輛特征信息包括車輛位置信息、車輛紋理信息和車輛顏色信息、檢測區(qū)域的灰度信息、車牌顏色信息等。
8. —種基于視頻的闖紅燈檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)包括 全景攝像機，用于對闖紅燈檢測區(qū)域內(nèi)的交通信號燈狀態(tài)和車輛進行全景視頻拍攝，生成全景視頻數(shù)據(jù)；近景攝像機，用于對闖紅燈檢測區(qū)域內(nèi)的車輛進行近景視頻拍攝，生成被檢測車輛的近景視頻數(shù)據(jù)；視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置，分別與所述的全景攝像機和近景攝像機相連接， 所述的視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置包括-視頻采集單元，用于采集所述的交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)、被檢測車輛的 全景視頻數(shù)據(jù)和近景視頻數(shù)據(jù)；信號燈狀態(tài)檢測單元，用于根據(jù)所述的交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)獲取紅燈 信號時間段；全景闖紅燈車輛檢測單元，用于對所述的紅燈信號時間段內(nèi)被檢測車輛的 全景視頻數(shù)據(jù)進行處理，生成全景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)；近景闖紅燈車輛檢測單元，用于對所述的紅燈信號時間段內(nèi)被檢測車輛的 近景視頻數(shù)據(jù)進行處理，生成近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)；全/近景視頻數(shù)據(jù)佐證單元，用于將相同拍攝時段的全景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)與 近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)一一對應，生成全/近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)；闖紅燈數(shù)據(jù)輸出單元，將所述的全/近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)輸出。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)包括多臺所述的近景攝像機，每臺近景攝像機與闖紅燈檢測區(qū)域的每條車道一 一對應的設置，每臺近景攝像機對本車道的車輛進行近景視頻拍攝；以及視頻分配器，用于將所述的全景視頻數(shù)據(jù)分配到對應的視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理 裝置；多個所述的視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置，所述的視頻數(shù)據(jù)聯(lián)合處理裝置與所述 的近景攝像機一一對應的設置，用于接收對應車道的車輛近景視頻數(shù)據(jù)和經(jīng)所 述視頻分配器分配的全景視頻數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的近景攝像機包括補光 裝置，所述的補光裝置用于對近景視頻拍攝進行補光。
11. 根據(jù)權利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的近景闖紅燈車輛檢測單元根據(jù)所述的近景視頻數(shù)據(jù)進行車牌識別和近景車輛特征信息提??；所述的全景闖紅燈車輛檢測單元根據(jù)所述的全景視頻數(shù)據(jù)進行被檢測車輛 的連續(xù)多張全景圖片的生成和全景車輛特征信息提??；所述的全/近景視頻數(shù)據(jù)佐證單元將相同拍攝時段的所述的近景車輛特征 信息與全景車輛特征信息進行對應，生成包括被檢測車輛的連續(xù)的多張全景圖 片和對應的車牌數(shù)據(jù)在內(nèi)的全/近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)。
12. 根據(jù)權利要求ll所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的近景車輛特征信息包 括車輛顏色信息和車輛輪廓信息；所述的全景車輛特征信息包括車輛位置信息、車輛紋理信息和車輛顏色信息、檢測區(qū)域的灰度信息、車牌顏色信息等。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于視頻的闖紅燈檢測方法及系統(tǒng)，所述的方法包括對進入闖紅燈檢測區(qū)域的車輛進行全景和近景視頻拍攝，生成被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)和近景視頻數(shù)據(jù)；對闖紅燈檢測區(qū)域的交通信號燈狀態(tài)進行全景視頻拍攝，生成交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的交通信號燈狀態(tài)視頻數(shù)據(jù)獲取紅燈信號時間段；對所述紅燈信號時間段內(nèi)的被檢測車輛的全景視頻數(shù)據(jù)和近景視頻數(shù)據(jù)進行聯(lián)合處理，生成全/近景闖紅燈車輛數(shù)據(jù)。提高了作為闖紅燈圖像證據(jù)的有效性。
文檔編號H04N9/09GK101419754SQ20071017626
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月24日 優(yōu)先權日2007年10月24日
發(fā)明者房顏明, 鄧永強 申請人:北京萬集科技有限責任公司