CN105702049A - 一种基于dsp的应急车道监控***及实现方法 - Google Patents

一种基于dsp的应急车道监控***及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于DSP的应急车道监控***及实现方法，包括依次以数据传输方式连接的高清摄像头、DSP嵌入式实验箱、以及信息处理设备；所述高清摄像头安装在能够同时采集应急车道内部图像及识别线的地方，且其采集的视频图像帧的单张图片具备车牌识别的基本条件；对输入的监控视频流进行车道识别线边缘检测后再进行图像分割，对分割保留的应急车道区域进行车辆判断，如果无车，则继续下一帧的图像传输；如果有车，则进行车牌识别。本发明实现了对所采集到的视频图像进行处理并直接对应急车道上的车辆是否违规进行识别，而不需要进行抓拍，节省了抓拍时间，提高了公路监控***的实时性。

Description

一种基于DSP的应急车道监控***及实现方法
技术领域
本发明涉及计算机视觉技术领域，具体涉及一种基于DSP的应急车道监控***及实现方法。
背景技术
高速公路上的应急车道，是专门供工程救险、消防救援、医疗救护或民警执行紧急公务等处理应急事务的车辆使用的专用通道。《中国人民共和国道路交通安全法实施条例》第八十二条规定：机动车在高速公路上行驶时非紧急情况不得在应急车道行驶或停车。然而，如今有许多驾驶员无视这一法规，尤其是遇到突发情况造成高速公路拥堵时，为了争取一点点时间，许多驾驶员常常非法占用应急车道行车，却导致各种应急车辆无法通过应急车道快速而顺利地抵达事故地点，从而延缓了事故的处理，对他人人身安全和财产安全造成了不可估量、无法挽回的损失。
在现有的交通安防中，高速公路大多都采用多摄像头采集监控视频，再对所采集的所有视频进行人工分析。这种方式存在的缺点有：a、所需要查看的视频多，人工处理效率低；b、人自身局限性，视觉疲劳等造成“漏检”等；c、人工处理不能实现实时检测，及时提醒。
随着计算机视觉的高速发展，智能视频分析技术在交通安防领域得到大力推广运用，然而，目前出现的智能监控技术几乎都采用的是触发抓拍的方式，其原理是通过相关检测技术检测到车辆违规再触发进行拍照留证明，包括微波检测、红外线检测、磁力计检测、感应线圈检测等，而这些检测要么得破坏公路埋线圈，要么得安装相关发射设备，同时受环境影响较大，这大大的提高了成本和影响了效果。
发明内容
为克服现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于DSP的应急车道监控***及实现方法，能够对所采集到的视频图像进行实时处理并直接对应急车道上的车辆是否违规进行识别，而不需要进行抓拍，节省了抓拍时间，提高了公路监控***的实时性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于DSP的应急车道监控***，包括依次以数据传输方式连接的高清摄像头、DSP嵌入式实验箱、以及信息处理设备；所述DSP嵌入式实验箱包括DSP芯片，与DSP芯片连接的解码器、编码器、以太网芯片，以及与所述编码器连接的显示器；所述高清摄像头与解码器连接，所述信息处理设备通过RJ-45接口与以太网芯片连接；所述高清摄像头安装在能够同时采集应急车道内部图像及识别线的地方，且其采集的视频图像帧的单张图片具备车牌识别的基本条件。
进一步地，所述DSP嵌入式实验箱还包括通过EMIF接口与DSP芯片连接的SARAM内存和Flash内存。
本发明还提供了该应急车道监控***的实现方法，包括以下步骤：
（1）输入监控视频流；
（2）对监控视频流进行车道识别线边缘检测后并图像分割；
（3）对分割后的应急车道图像进行分析，判断应急车道内是否有车辆：如果无车辆，则继续步骤（1）；如果有车辆，则执行步骤（4）；
（4）对分割后应急车道所在的区域进行车牌识别；
（5）对信息进行分类处理，保存有用信息并传输给交通管理中心和车主。
作为优选，所述步骤（1）中，监控视频流要经过隔帧处理再进行传输。
具体地，所述步骤（2）中，所述车道识别线边缘检测是指通过霍夫算法和样条曲线检测法，确定应急车道识别线是直线车道还是曲线车道。
进一步地，所述步骤（2）中，图像分割是通过图像特定区域自动分割，分割后所保留的区域为分割线在内的应急车道所在的区域。
进一步地，所述保留的区域具体包括常规车道和应急车道的车道识别线与摄像头所拍摄的视野范围内车道识别线远处视野末端的空间垂直线的连线和以车道识别线为分界线的应急车道一侧视频图像边缘线所形成的几何图像区域。
再进一步地，所述步骤（3）中，判断应急车道内是否有车辆，是指判断经过图像分割的区域内是否有车牌。
更进一步地，所述步骤（4）中，车牌识别的步骤依次包括：车辆图像的获取、车牌定位、车牌字符分割、车牌字符识别。
作为优选，所述步骤（5）中，输出有用信息包括整个占据应急车道的图片，车牌号的数据，是否超速，以及车主的信息。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过基于DSP的嵌入式实验箱对所采集到的视频图像进行处理并直接对应急车道上的车辆是否违规进行识别，而不需要进行抓拍，节省了抓拍时间，提高了公路监控***的实时性，对应急车道被占保存有效数据，为交通执法提供了有力凭证，增加了应急车道监管力度，当有公路交通事故时，保证了生命通道的畅通，减少了因抢救不及时而造成的伤亡，对公路交通管理发挥积极作用。
（2）本发明对监控视频流经过隔帧处理后再传输至智能视频分析***，以提高图像实时监控的效率，整个监控过程中的违规车辆检测与识别都是通过计算机视觉的车辆检测和识别算法来自动进行的，不需要人工去实时的查找和监控，减少了人力资源的投入。
（4）本发明中图像分割根据应急车道识别线为基础进行，通过自动分割所保留的是应急车道所在的空间垂直区域，舍去其他车道所在的空间垂直区域，即使应急车道上有违规车辆和正常车道上有车辆，基于应急车道识别线分割后，只需对应急车道所在的空间垂直区域进行车牌识别，节约了整个图像处理分析时间和保证了更好的处理保存违规车辆的信息。
（5）本发明的监控***由高清摄像头、以TMS320DM642为主控芯片的DSP嵌入式实验箱以及信息处理设备组成，具有较强的集成性，只需要在现有监控的高清视频传输的末端接上本发明方法实现的嵌入式实验箱就可以对目标路段进行监控，能够广泛的使用于特殊公路段和日常公路交通监控，具体一定的应用开发价值和市场前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的具体流程图。
图3为车道识别线为直线的图像分割模拟图。
图4为车道识别线为曲线的图像分割模拟图
图5为本发明中原帧图像模拟图。
图6为本发明中图像分割模拟图。
图7为本发明中图像分割后模拟图
附图中的部分名称为：
1-应急车道识别线，2-应急车道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，一种基于DSP的应急车道监控***，包括依次以数据传输方式连接的高清摄像头、DSP嵌入式实验箱、以及信息处理设备；所述DSP嵌入式实验箱包括DSP芯片，与DSP芯片连接的解码器、编码器、以太网芯片，以及与所述编码器连接的显示器；所述高清摄像头与解码器连接，所述信息处理设备通过RJ-45接口与以太网芯片连接；所述高清摄像头安装在能够同时采集应急车道内部图像及识别线的地方，且其采集的视频图像帧的单张图片具备车牌识别的基本条件。
本实施例中，高清摄像头采用CCD摄像头，DSP芯片采用TMS320DM642，解码器采用TVP5150，编码器采用SAA7150H，以太网芯片采用LXT972。
CCD摄像头的视频信号以PLA/NTSC格式输入到TVP5150解码器，经解码器解码后，得到BT.656格式的数字色差信号，该信号通过DM642芯片的VP0接口传入，DM642芯片对数字色差信号处理后生成的视频码流数据，一方面通过VP2接口传入SAA7150H编码器，通过与SAA7150H编码器连接的显示器实现实时监控；另一方便通过LXT972以太网芯片将处理结果传输到信息处理设备。虽然DM642芯片自带RAM，但是由于此***是实时处理的，对存储器的开销大，所以通过DM642芯片的EMIF接口外接了高性能的SDRAM，以提高程序运行和数据处理的速度；同时还增加了用来存放***软件和程序的FLASH内存。
如图2所示，本发明提供了该监控***的实现方法，包括以下步骤：
（1）输入监控视频流；
（2）对监控视频流进行车道识别线边缘检测后并图像分割；
（3）对分割后的应急车道图像进行分析，判断应急车道内是否有车辆：如果无车辆，则继续步骤（1）；如果有车辆，则执行步骤（4）；
（4）对分割后应急车道所在的区域进行车牌识别；
（5）对信息进行分类处理，保存有用信息并传输给交通管理中心和车主。
大多的视频图像稳定帧数一般不超过25帧/秒，但本发明需要对视频流进行实时监控分析，因此对采集的图像帧要进行隔帧处理计算，提高实时效果。
如图3所示，步骤（2）中，车道线的提取采用基于霍夫算法和样条曲线检测法，检测出直线车道和曲线车道。所进行的图像分割是基于车道识别线为基础进行的，是先通过对车道识别线进行边缘检测来确定应急车道识别线再进行区域分割，分割方式是通过图像特定区域自动分割，分割后所保留的区域为分割线在内的应急车道所在的区域，如图4中的虚线框所示，该保留的区域具体包括常规车道和应急车道的车道识别线（直线或曲线）与摄像机所拍摄的视野范围内车道识别线远处视野末端的空间垂直线的连线和以车道识别线为分界线的应急车道一侧视频图像边缘线所形成的几何图像区域。图像特定分割区域在高清摄像头安装调试时设置，分割区域大小还要根据当地交通管理法规定实际路面占多少算违法而定，根据小汽车尺寸一般1.5-2m为标准，一般要所分割得到实际路面区域则超过应急车道识别线向正常车道靠0.75m才能对压应急车道线的车辆进行车牌识别。
所述步骤（3）中，判定是否有车辆实际是判定是否有车牌，因为通过图像分割的区域已经计算了车的宽度，所以实际区域大于应急车道区域。若有车辆宽度小于标准车宽且没有越过应急车道但有部分车身和车牌在分割范围内车也进行了车牌识别，则此行为不属于本方法所述的违法。若有车辆宽度在标准车宽范围内且没有过应急车道但有部分车身在分割范围内，则自行进行步骤（1），若检测到有车牌则进行步骤（4）。
步骤（4）中，车牌识别所进行的步骤依次为：车辆图像的获取、车牌定位、车牌字符分割、车牌字符识别，各步骤也是通过计算机视觉中最优效果算法进行实现。
步骤（5）中，通过信息处理设备把信息进行分类处理，一方面向车主发送相关违规信息，包括车主相关信息、车牌号、违规路段名称、是否超速、处罚结果；另一方面向信息发送至交通管理部门保存相关证据，包括整个占据应急车道的图片、车主相关信息、车牌号、违规路段名称、是否超速等信息。判断是否超速是通过记录的时间和实际运动的距离快速计算出大致的速度，并把有用信息传输给交通管理中心。
下面将结合某公路段视频抽取了一帧视频图像应用本发明方法进行的单张原图片进行实例处理。
图5为某段公路视频图片原帧模拟图，图中车道边缘识别线为直线，原始的视频图像帧的单张图片，包括视频图像采集设备编号、采集时间和地点等着详细信息，视野要能反应所在位置场景情况，且相关信息要显示于非应急车道所在区域；图6为对图5进行图像分割的模拟图，如图6中虚线框所示，以应急车道识别线所在的路平面相垂直的面为分割面所分割的空间区域。
如图7所示，通过自动分割舍去其他车道所在的空间垂直区域为A车所在的M空间垂直区域，保留的是B车所在的N空间垂直区域，即应急车道所在的空间垂直区域，
然后再对分割后应急车道所在的区域再判定该区域是否有车辆，在本实例中急车道所在的空间垂直区域有B车的，所以再对B车进行了车牌识别并保存有用信息，所保存的图片为应急车道上有车辆并进行的车牌识别分割以前的原帖图像。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于DSP的应急车道监控***，其特征在于，包括依次以数据传输方式连接的高清摄像头、DSP嵌入式实验箱、以及信息处理设备；所述DSP嵌入式实验箱包括DSP芯片，与DSP芯片连接的解码器、编码器、以太网芯片，以及与所述编码器连接的显示器；所述高清摄像头与解码器连接，所述信息处理设备通过RJ-45接口与以太网芯片连接；所述高清摄像头安装在能够同时采集应急车道内部图像及识别线的地方，且其采集的视频图像帧的单张图片具备车牌识别的基本条件。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的应急车道监控***，其特征在于，所述DSP嵌入式实验箱还包括通过EMIF接口与DSP芯片连接的SARAM内存和Flash内存。
3.一种权利要求1~2任一项所述应急车道监控***的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）输入监控视频流；
（2）对监控视频流进行车道识别线边缘检测后并图像分割；
（3）对分割后的应急车道图像进行分析，判断应急车道内是否有车辆：如果无车辆，则继续步骤（1）；如果有车辆，则执行步骤（4）；
（4）对分割后应急车道所在的区域进行车牌识别；
（5）对信息进行分类处理，保存有用信息并传输给交通管理中心和车主。
4.根据权利要求3所述的实现方法，其特征在于，所述步骤（1）中，监控视频流要经过隔帧处理再进行传输。
5.根据权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述车道识别线边缘检测是指通过霍夫算法和样条曲线检测法，确定应急车道识别线是直线车道还是曲线车道。
6.根据权利要求5所述的实现方法，其特征在于，所述步骤（2）中，图像分割是通过图像特定区域自动分割，分割后所保留的区域为分割线在内的应急车道所在的区域。
7.根据权利要求6所述的实现方法，其特征在于，所述保留的区域具体包括常规车道和应急车道的车道识别线与摄像头所拍摄的视野范围内车道识别线远处视野末端的空间垂直线的连线和以车道识别线为分界线的应急车道一侧视频图像边缘线所形成的几何图像区域。
8.根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，所述步骤（3）中，判断应急车道内是否有车辆，是指判断经过图像分割的区域内是否有车牌。
9.根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，所述步骤（4）中，车牌识别的步骤依次包括：车辆图像的获取、车牌定位、车牌字符分割、车牌字符识别。
10.根据权利要求9所述的实现方法，其特征在于，所述步骤（5）中，输出有用信息包括整个占据应急车道的图片，车牌号的数据，是否超速，以及车主的信息。
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