本發(fā)明涉及智能交通管理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種車載的車輛違規(guī)鳴笛自動檢測及取證系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在城市市區(qū)行車時，車輛鳴笛不僅產(chǎn)生較大的交通噪聲，而且對其他駕駛員和過往行人造成心理恐慌，容易導(dǎo)致交通事故。根據(jù)《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》第六十二條，駕駛機(jī)動車不得在禁止鳴喇叭的區(qū)域或者路段鳴喇叭；根據(jù)《廣東省道路交通安全法實施條例》第五十七條規(guī)定，駕駛機(jī)動車在禁止鳴喇叭的區(qū)域或者路段鳴喇叭的，責(zé)令改正，處警告或者一百五十元罰款。但是目前許多駕駛?cè)藛T對交通法規(guī)不了解，不顧他人感受和交通噪聲污染，違規(guī)鳴笛，使得交通噪聲污染加重。

對于車輛違規(guī)鳴笛的現(xiàn)象，目前的監(jiān)督和執(zhí)法存在許多不足。駕車市民遭遇違規(guī)鳴笛的行為，無法對違規(guī)行為進(jìn)行監(jiān)督和取證，只能忍受這種違規(guī)行為的發(fā)生；交通執(zhí)法人員沒有足夠的警力在路面巡邏執(zhí)法，對于違規(guī)鳴笛也沒法及時取證，執(zhí)法難度較大；現(xiàn)有的鳴笛監(jiān)控設(shè)備都是定點布設(shè)，執(zhí)法覆蓋面小，無法有效遏制違規(guī)鳴笛的行為。

另一方面，隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展和車載電子設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，利用數(shù)字音頻處理技術(shù)，可以從道路背景噪聲中識別出鳴笛噪聲，并確定鳴笛噪聲的位置；利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以實時監(jiān)控行車時的車輛前后路況視頻，并可以從視頻中自動獲取其他車輛車牌號碼等信息。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)、數(shù)字音頻處理技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)的日漸成熟，將這些技術(shù)用于車載的車輛違規(guī)鳴笛自動監(jiān)督取證、遠(yuǎn)程執(zhí)法等，可以極大地促進(jìn)車輛違規(guī)鳴笛的檢測和執(zhí)法的自動化，節(jié)省執(zhí)法資源，同時減少交通噪聲污染。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡單、執(zhí)法效率高、自動化程度高的車載的車輛違規(guī)鳴笛自動檢測及取證系統(tǒng)，實現(xiàn)對車輛違規(guī)鳴笛的實時檢測，自動取證及后臺復(fù)核。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種車載的車輛違規(guī)鳴笛自動檢測及取證系統(tǒng)，包括順次連接的前端監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器和后臺取證子系統(tǒng)：

其中所述前端監(jiān)測子系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控子單元、定位子單元、鳴笛監(jiān)控子單元、處理子單元、數(shù)據(jù)顯示子單元和存儲子單元；所述視頻監(jiān)控子單元、定位子單元和鳴笛監(jiān)控子單元分別實時采集視頻圖像數(shù)據(jù)、地理坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)；所述處理子單元接收視頻監(jiān)控子單元、定位子單元和鳴笛監(jiān)控子單元所采集的實時數(shù)據(jù)，傳輸至數(shù)據(jù)顯示子單元和存儲子單元，并對視頻監(jiān)控子單元、定位子單元和鳴笛監(jiān)控子單元進(jìn)行控制；

數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器，同步存儲前端監(jiān)測子系統(tǒng)傳輸?shù)囊曨l圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)以及地理坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)和車輛車牌數(shù)據(jù)，并回應(yīng)來自后臺取證子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)請求，以及轉(zhuǎn)發(fā)后臺取證子系統(tǒng)的控制請求；

后臺取證子系統(tǒng)，實時顯示前端監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測到的視頻圖像數(shù)據(jù)、地理坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)，對前端監(jiān)測子系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和查詢。

優(yōu)選地，所述處理子單元對視頻監(jiān)控子單元所采集的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行聲壓級及頻譜分析，確定音頻數(shù)據(jù)中是否包含鳴笛聲音。

優(yōu)選地，所述處理子單元基于鳴笛監(jiān)控子單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行鳴笛聲源方向的定位，確定鳴笛聲源相對位置。

優(yōu)選地，所述處理子單元根據(jù)鳴笛聲源在視頻圖像中的位置，對鳴笛前后時刻的該位置附近圖像區(qū)域進(jìn)行違規(guī)鳴笛車輛車牌識別。

優(yōu)選地，所述視頻監(jiān)控子單元為攝像頭，所述定位子單元為定位裝置，所述鳴笛監(jiān)控子單元為麥克風(fēng)，所述處理子單元為嵌入式系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)顯示子單元為液晶顯示屏，所述數(shù)據(jù)存儲子單元為大容量存儲介質(zhì)。

優(yōu)選地，所述后臺取證子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)查詢子單元和數(shù)據(jù)統(tǒng)計子單元；所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計子單元，用于查閱違規(guī)鳴笛的音頻證據(jù)和視頻證據(jù)，結(jié)合取證位置，判斷車輛是否違規(guī)鳴笛；所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計子單元，用于統(tǒng)計違規(guī)鳴笛數(shù)據(jù)，幫助執(zhí)法人員分析違規(guī)鳴笛數(shù)據(jù)的在時間、數(shù)量或空間上的分布。

優(yōu)選地，所述前端監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器和后臺取證子系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)通訊采用WebService實現(xiàn)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、一體化、執(zhí)法效率高、自動化程度高；本發(fā)明針對車輛違規(guī)鳴笛的行為執(zhí)行鳴笛識別、聲源定位和自動車牌識別，搭建起一套針對違規(guī)鳴笛行為的實時監(jiān)測、錄音錄像取證的系統(tǒng)，實現(xiàn)對違規(guī)鳴笛行為的有效監(jiān)督執(zhí)法；該系統(tǒng)可以節(jié)省治理違規(guī)鳴笛的執(zhí)法資源，提高該項執(zhí)法的普遍性，有效約束違規(guī)鳴笛的行為，減少交通噪聲污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的車載部分處理子單元工作流程示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例的車載部分視頻監(jiān)控子單元在車輛上的布置示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例的車載部分噪聲監(jiān)控子單元在車輛上的布置示意圖。

具體實施方式

為了更好說明本發(fā)明的內(nèi)容，特舉具體實施例說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明較佳的實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括前端監(jiān)測子系統(tǒng)100，用于對道路進(jìn)行視頻和噪聲實時監(jiān)控，檢測違規(guī)鳴笛的行為，并對違規(guī)行為進(jìn)行取證并上傳違規(guī)證據(jù)；數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器200，作為各前端監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳接收器，同步前端監(jiān)測子系統(tǒng)獲取到的錄像證據(jù)、音頻證據(jù)、取證位置數(shù)據(jù)和違規(guī)車輛車牌，并響應(yīng)后臺取證子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)請求；后臺取證子系統(tǒng)300，通過使用違規(guī)證據(jù)復(fù)查子單元判斷車輛是否違規(guī)鳴笛，對于違規(guī)車輛，根據(jù)車牌在違規(guī)處理子單元中作出相應(yīng)處罰。

前端監(jiān)測子系統(tǒng)100通過視頻監(jiān)控子單元攝像頭101實時獲取當(dāng)前車輛的車前和車后路面圖像，并傳入處理子單元嵌入式系統(tǒng)104；通過取證定位子單元GPS定位裝置102，獲取當(dāng)前取證地點位置坐標(biāo)，并傳入處理子單元嵌入式系統(tǒng)104；鳴笛監(jiān)控子單元麥克風(fēng)103實時采集本車輛周圍噪聲，并傳入處理子單元嵌入式系統(tǒng)104；處理子單元嵌入式系統(tǒng)104將傳入的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)顯示子單元液晶顯示屏105中展示，并將視頻數(shù)據(jù)和音頻流數(shù)據(jù)實時存儲在數(shù)據(jù)存儲子單元大容量存儲卡106中。

處理子單元嵌入式系統(tǒng)104安裝有視頻采集卡和音頻采集卡，使用視頻采集程序和音頻采集程序分別采集攝像頭101的路面視頻和麥克風(fēng)103周圍的噪聲音頻。處理子單元嵌入式系統(tǒng)104將采集到的視頻圖像和音頻數(shù)據(jù)連續(xù)實時寫入存儲子單元大容量內(nèi)存卡106，使用循環(huán)覆蓋寫入，在存儲子單元的容量將要耗盡時，將存儲單元中最早記錄的那部分?jǐn)?shù)據(jù)刪除，產(chǎn)生剩余空間供實時的數(shù)據(jù)寫入。

如圖2所示，是本發(fā)明實施例的車載部分的處理子單元104工作流程示意圖。處理子單元嵌入式處理器104主要有5個工作模塊，鳴笛自動識別模塊，鳴笛聲源定位模塊，車牌識別模塊、數(shù)據(jù)存儲、讀取模塊和違規(guī)證據(jù)上傳模塊。

所述鳴笛自動識別模塊，處理子單元的音頻采集卡對三路麥克風(fēng)輸入進(jìn)行連續(xù)采樣，采樣的頻率為8000Hz，道路交通噪聲一般范圍在55dBA–80dBA，鳴笛噪聲一般達(dá)到90dBA–115dBA，并且聲音能量集中在某一頻率。所以對于檢測到超過90dBA的噪聲，初步認(rèn)定為鳴笛噪聲，對其進(jìn)行傅里葉變換得到頻譜圖，如果有某一頻率的噪聲能量集中，就認(rèn)定為鳴笛噪聲。

所述鳴笛聲源定位模塊，在檢測到鳴笛事件發(fā)生時，分別記錄鳴笛噪聲到達(dá)三個噪聲監(jiān)控子單元的時刻，分別記錄為t₁,t₂,t₃，3個噪聲采集子單元分別為C₁,C₂,C₃,過車頂前面兩個噪聲采集子單元的直線為X軸，過車頂后面中間第三個噪聲采集子單元在X軸上的垂線所在直線為Y軸，車頂上X軸和Y軸相交的點為原點，鳴笛噪聲發(fā)生高度與車頂高度相差較小，可以認(rèn)為在同一水平面上，所以忽略Z軸，可以假設(shè)3個噪聲采集子單元的坐標(biāo)為C₁(x₁,y₁),C₂(x₂,y₂),C₃(x₃,y₃),鳴笛聲源的坐標(biāo)位置為S(x,y),聲音在空氣中傳播速度為c,可以建立方程組：

其中c＝340m/s，x,y為未知量，其他為已知量，鳴笛噪聲位置(x,y)可以計算求得。

所述車牌識別模塊，在鳴笛自動識別模塊獲取到鳴笛噪聲的時刻，開始執(zhí)行違規(guī)車輛車牌識別算法，獲取違規(guī)車輛車牌號碼，從而確定違規(guī)車輛。將識別到違規(guī)鳴笛時刻前后2s的視頻圖像從數(shù)據(jù)存儲子單元中提取出來，對視頻的每一幀根據(jù)鳴笛聲源定位模塊獲取的聲源相對位置在圖像中標(biāo)示出違規(guī)車輛所在區(qū)域，對該區(qū)域執(zhí)行“車牌定位”、“字符切分”和“字符識別”三部分流程，提取出違規(guī)使用遠(yuǎn)光燈車輛的車牌號碼。完成后將加了區(qū)域標(biāo)注的圖像重新寫入數(shù)據(jù)存儲子單元中。

所述數(shù)據(jù)存儲、讀取模塊，對傳入的視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)實時存儲；在違規(guī)鳴笛事件發(fā)生后，將鳴笛時刻前后各2s的視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)讀取出來。所述違規(guī)證據(jù)上傳模塊，整合獲取的4s違規(guī)鳴笛視頻證據(jù)、4s的違規(guī)鳴笛音頻數(shù)據(jù)、違規(guī)取證坐標(biāo)位置和違規(guī)車輛車牌，通過違規(guī)證據(jù)上傳模塊上傳到數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器。

數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器200接收各個前端監(jiān)測子系統(tǒng)傳回的違規(guī)鳴笛車輛視頻證據(jù)、音頻證據(jù)、違規(guī)車輛位置和違規(guī)車輛車牌號碼，按照不同的日期和時間段，將以上數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中不同數(shù)據(jù)表內(nèi)。同時，數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器200還負(fù)責(zé)接收后臺取證子系統(tǒng)300的數(shù)據(jù)請求，并返回相應(yīng)數(shù)據(jù)。

對于上傳的違規(guī)車輛視頻證據(jù)，為一段時間長度4s的H264壓縮視頻，在本實施例中，視頻文件的命名為“命名前綴”加“車輛違規(guī)時間”加“取證的車載取證設(shè)備的編號”，各個組成部分之間用“_”間隔，如“ShiPin_YYYYMMDD_HHMMSS_XXXXXX”，其中“ShiPin”為視頻命名前綴，“YYYY”表示年份，“MM”表示月份，“DD”表示日期，“HH”表示小時，“MM”表示分鐘，“SS”視頻起始秒，“XXXXXX”表示車載取證設(shè)備編號。上傳的違規(guī)車輛鳴笛證據(jù)，為一段時間長度4s的Mp3音頻，在本實施例中，音頻命名與視頻命名相似，不同在于音頻文件的“命名前綴”為“YinPin”。

該系統(tǒng)的后臺取證子系統(tǒng)300包括數(shù)據(jù)查詢子單元301和數(shù)據(jù)統(tǒng)計子單元302。數(shù)據(jù)查詢子單元301從數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器200獲取違規(guī)鳴笛的視頻證據(jù)、音頻證據(jù)、違規(guī)車輛位置和違規(guī)車輛車牌，執(zhí)法人員在數(shù)據(jù)查詢子單元301上查閱視頻證據(jù)和音頻證據(jù)，將違規(guī)車輛位置傳入GIS軟件中做區(qū)域匹配，判斷鳴笛行為是否在禁鳴區(qū)域發(fā)生，進(jìn)一步確認(rèn)車輛是否違規(guī)鳴笛。數(shù)據(jù)統(tǒng)計子單元302從數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器200中獲取違規(guī)鳴笛數(shù)據(jù)，包括視頻圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、車輛牌號數(shù)據(jù)，統(tǒng)計所需日期、時間段或區(qū)域范圍內(nèi)的違規(guī)數(shù)據(jù)，以及同一車輛牌號的違規(guī)數(shù)據(jù)等。

該系統(tǒng)中前端監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲中心服務(wù)器和后臺取證子系統(tǒng)之間各部分的網(wǎng)絡(luò)通訊，如數(shù)據(jù)的傳輸存儲、數(shù)據(jù)的請求等都是基于WebService技術(shù)實現(xiàn)的。

如圖3所示，本發(fā)明實施例的車載部分視頻監(jiān)控子單元在車輛上的布置示意圖。本發(fā)明的車載部分視頻監(jiān)控子單元101放置車輛車頂?shù)那懊婧秃竺?；在車輛俯視圖中，視頻監(jiān)控子單元放置在車頂?shù)闹虚g位置。

如圖4所示，本發(fā)明實施例的車載部分鳴笛監(jiān)控子單元在車輛上的布置示意圖。本發(fā)明的車載部分鳴笛監(jiān)控子單元103放置在車輛車頂?shù)那懊婧秃竺?；在車輛俯視圖中，鳴笛監(jiān)控子單元放置于車輛的頂部的前端兩側(cè)及后端中部。

以上所述的本發(fā)明的實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神原則之內(nèi)所作出的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。