CN106530746A - 一种基于视频技术的车速检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视频技术的车速检测装置及检测方法，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括中央处理模块、摄像头、存储模块、网络接口和电源模块，所述软件架构包括远程控制模块、通信模块、视频采集模块、车辆识别模块、车辆跟踪模块、车速判定模块和信息处理模块；本发明采用物联网技术，只需要一个数字高清摄像头作为传感器，经过视频图像分析，进行机动车辆的识别与跟踪，计算机动车辆车速，判断机动车是否超速或者低速，并将车速违章的车辆信息通过网络上传至交通指挥中心；本发明判断违章车速的检测算法简单可靠，提高了车速检测的效率和实时性，具备结构简单、智能化、使用方便的特点，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于视频技术的车速检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域，具体涉及一种基于视频技术的车速检测装置及检测方法。

背景技术

近几年来，我国高速公路蓬勃发展，缩短了城市之间的运输时间，同时机动车的所有量急剧增加，从而导致交通事故越演越烈，由于车辆超速或未能达到高速公路最低速度要求而造成的交通事故比比皆是，造成了不必要的生命安全及财产损失，也给交通管理带来了一定的压力和负担。

随着物联网技术的发展，很多智能型的交通设备应用到了交通指挥控制领域，给交通的运输效率带来很大的提高，运输秩序井然；但也有些不法分子存在侥幸、公然抗法，在高速公路上飞车驰骋；有些不熟练的驾驶员开上高速，认为速度低是安全驾驶第一要素，但影响其他车辆的正常行驶，这些都给交通事故埋下隐患。在高速公路上，超速行驶是交通事故的主要因素，车辆高速行驶时，遇到障碍来不及处理；驾驶员不易控制车辆，尤其是在雨雪等恶劣天气；同样对于低速行驶的车辆，等同于正常行驶车辆前面的障碍物一样，来不及躲闪，也会造成严重的追尾等交通事故。因此加强交通管理，实行对超速和低速行驶车辆进行严密监视，是减少交通事故的有效手段，确保高速公路交通畅通无阻的必由之路。

在专利文献1532781中详细叙述了目前已有许多种用于监视超速车辆方法：雷达超速监视***，该***利用雷达信号实现监视超速车辆的目的，但在雷达测速区以外，对超速车辆无法监视，且雷达测速无法直接得到超速车辆的车牌号；环形线圈检测的CCD彩色车辆超速监视***，该***采用计算机和光电技术，可监视速度小于200公里/小时各类机动车辆的超速情况，并且在路面上开环形槽，为保证***的运行可靠性，设计时就应考虑严格的工作特性，路口计算机均采用工控机，投资较大，破坏路面，***造价较视频检测***高；基于视频检测的彩色CCD超速监视***，该***采用计算机和图像信号处理技术，可监视速度小于200公里/小时各类车辆的超速情况，路口计算机采用工控机，信号、图像传输***所有设计完全按工业级标准设计，投资较大，稳定性能不是十分理想。

在中国几乎没有对高速公路低速行驶的车辆进行检测和追责，也很少有专利技术方案解决高速公路低速行驶检测，这是非常遗憾的，因为国家高速公路条例中明文规定机动车辆行驶的最低车速和每条车道的行驶速度范围；另外很多的技术方案要借助于额外的检测装备和额外的处理计算机，造成设备安装不方便和成本投资大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于视频技术的车速检测装置及检测方法，采用物联网技术，利用摄像头对高速公路的某一方向持续获取的视频图像，采用视频图像分析技术，进行机动车辆的识别（包括车牌识别）与跟踪，计算机动车辆车速，并将车速违章的车辆信息通过网络上传至交通指挥中心。

本发明提供了一种基于视频技术的车速检测装置，安装在高速公路制定位置，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括中央处理模块、摄像头、存储模块、网络接口和电源模块，

中央处理模块，用于对其他各个模块进行控制；

摄像头，与中央处理模块相连接，用于持续获取高速公路某一方向的道路视频；

存储模块，与中央处理模块相连接，用于对违章车辆信息的存储；

电源模块，与中央处理模块相连接，为所述车速检测装置提供电源；

网络接口，与中央处理模块相连接，用于所述车速检测装置连接网络，实现远程控制和数据上传；

所述软件架构包括远程控制模块、通信模块、视频采集模块、车辆识别模块、车辆跟踪模块、车速判定模块和信息处理模块；

远程控制模块，通过网络接口与中央处理模块相连接，实现所述车速检测装置的远程控制、装置内部参数的设置及所述车速检测装置的运行；

通信模块，与中央处理模块相连接，用于所述车速检测装置的网络协议匹配与网络通信；

视频采集模块，与中央处理模块相连接，用于采集高速公路某一方向的道路视频；

车辆识别模块，与中央处理模块相连接，采用高效的视频图像处理技术，提取机动车辆的特征，进行机动车辆的多目标识别及对应的机动车车牌信息；

车辆跟踪模块，与中央处理模块相连接，对车辆识别模块识别出的车辆目标进行跟踪，同时在车辆目标越过视频中预设的线时进行计时间点，用于计算车速；

车速判定模块，与中央处理模块相连接，用于计算车速，判断车辆车速是否在所在车道的速度范围内、超速或是低速；

信息处理模块，与中央处理模块相连接，将超速与低速的违章车辆信息存在数据库中进行数据上传，上传成功后即时删除违章信息。

本发明还提供了一种基于视频技术的车速检测方法，包括如下步骤：

①所述车速检测装置与地面之间的垂直距离记为h，判断车辆与预设参考线1相触，记时刻t₁，此时摄像头与垂直方向的夹角记为α，判断车辆与预设参考线2相触，记时刻t₂；

②通过内部参数设置网页所设置的参数可以计算出，车辆从t1到t2所行使的距离s，两条参考线所对应摄像头的镜头角度为β，s=h*tan(α+β)- h*tan(α)，则速度v=s/(t₂-t₁)。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种基于视频技术的车速检测装置及检测方法，采用物联网技术，无需额外的感应器，只需要一个数字高清摄像头作为传感器，经过视频图像分析，进行机动车辆的识别（包括车牌识别）与跟踪，计算机动车辆车速，可以判断机动车是否超速或者低速，并将车速违章的车辆信息通过网络上传至交通指挥中心；本发明具备结构简单、智能化、使用简单方便的特点，具有广阔的应用前景。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的硬件框架示意图；

图2是本发明的软件框架示意图；

图3计算车速原理图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示，

本发明提供了一种基于视频技术的车速检测装置，安装在高速公路制定位置，包括硬件部分和软件部分，如图1所示，所述硬件部分包括中央处理模块、摄像头、存储模块、网络接口和电源模块，

中央处理模块，用于对其他各个模块进行控制；是所述车速检测装置的核心部分，用于视频图像的处理，信息的采集和上传，网络的连接和通信；该中央处理模块配有高效的处理芯片，烧录便携式的操作***，例如Android***，便于装置软件部分的安装与更新；

摄像头，与中央处理模块相连接，所述摄像头为数字高清摄像头，用于持续获取高速公路某一方向的道路视频；

存储模块，与中央处理模块相连接，用于对违章车辆信息的存储，并在存储模块上预设数据库，方便信息的管理；

电源模块，与中央处理模块相连接，为所述车速检测装置提供电源；

网络接口，与中央处理模块相连接，用于所述车速检测装置连接网络，实现远程控制和数据上传；为了所述车速检测装置能够在不同的工作环境下工作，配有多种网络接口，例如RJ45、WIFI等，以适应不同的需要；

如图2所示，所述软件架构包括远程控制模块、通信模块、视频采集模块、车辆识别模块、车辆跟踪模块、车速判定模块和信息处理模块；

远程控制模块，通过网络接口与中央处理模块相连接，实现所述车速检测装置的远程控制、装置内部参数的设置及所述车速检测装置的运行；

通信模块，与中央处理模块相连接，用于所述车速检测装置的网络协议匹配与网络通信；使所述车速检测装置适应不同类型的网络，采用不同的网络协议进行网络通信，可根据网络接口类型适合无线和有线方式进行连接；

视频采集模块，与中央处理模块相连接，通过数字高清摄像头持续采集高速公路某一方向的道路视频，并作去噪、锐化等预处理操作，得到理想的视频图像；

车辆识别模块，与中央处理模块相连接，采用高效的视频图像处理技术，提取机动车辆的特征，进行机动车辆的多目标识别及对应的机动车车牌信息；

车辆跟踪模块，与中央处理模块相连接，采用高效的视频跟踪技术对车辆识别模块识别出的车辆目标进行跟踪，同时在车辆目标越过视频中预设的线时进行计时间点，用于计算车速；

车速判定模块，与中央处理模块相连接，用于计算车速，判断车辆车速是否在所在车道的速度范围内、超速或是低速；

信息处理模块，与中央处理模块相连接，将超速与低速的违章车辆信息存在数据库中进行数据上传，上传成功后即时删除违章信息。

如图3所示，本发明还提供了一种基于视频技术的车速检测方法，包括如下步骤：

①所述车速检测装置与地面之间的垂直距离记为h，判断车辆与预设参考线1相触，记时刻t₁，此时摄像头与垂直方向的夹角记为α，判断车辆与预设参考线2相触，记时刻t₂；

②通过内部参数设置网页所设置的参数可以计算出，车辆从t1到t2所行使的距离s，两条参考线所对应摄像头的镜头角度为β，s=h*tan(α+β)- h*tan(α)，则速度v=s/(t₂-t₁)。

本发明的工作过程为，将所述车速检测装置安装在具有高速公路上方的指定位置，加电后初始化，该车速检测装置通过网络接口连入网络，实现该车速检测装置的远程控制。所述车速检测装置启动完毕后，通过WIFI或者RJ45等接口，采用浏览器查看车速检测装置内部参数设置网页，并设置高速道路的车道数量、车道限速数值、视频中预设参考线1和预设参考线2的距离s、车速检测装置的架设高度h、摄像头与垂直方向的夹角α以及交通指挥中心的服务器的IP地址等参数信息；同样可以采用浏览器查看装置的运行情况网页，包括道路视频图像，车辆的目标识别情况，车牌信息和其所对应的车速；还可以在该网页上实现装置启动、暂停操作。

首先通过采集模块获取视频图像，经过一定的预处理操作得到理想的视频图像；通过车辆识别模块进行车辆多目标识别；再通过车辆跟踪模块进行识别之后的车辆跟踪；通过车速判定模块获取车辆通过视频预设的两条固定参考线的时间和车辆实际行驶的距离，得到车辆的车速，与车道限速范围进行比较，判断是否超速或低速，并将违章信息进行采集；信息处理模块将违章车速的车辆信息通过信息管理模块存入数据库中，通过网络，实现数据的上传，信息包括通过目标识别模块得到的车牌号码和通过判断车速模块所得到的违章车速。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (2)

1.一种基于视频技术的车速检测装置，其特征在于，安装在高速公路制定位置，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括中央处理模块、摄像头、存储模块、网络接口和电源模块，

中央处理模块，用于对其他各个模块进行控制；

摄像头，与中央处理模块相连接，用于持续获取高速公路某一方向的道路视频；

存储模块，与中央处理模块相连接，用于对违章车辆信息的存储；

电源模块，与中央处理模块相连接，为所述车速检测装置提供电源；

网络接口，与中央处理模块相连接，用于所述车速检测装置连接网络，实现远程控制和数据上传；

所述软件架构包括远程控制模块、通信模块、视频采集模块、车辆识别模块、车辆跟踪模块、车速判定模块和信息处理模块；

远程控制模块，通过网络接口与中央处理模块相连接，实现所述车速检测装置的远程控制、装置内部参数的设置及所述车速检测装置的运行；

通信模块，与中央处理模块相连接，用于所述车速检测装置的网络协议匹配与网络通信；

视频采集模块，与中央处理模块相连接，用于采集高速公路某一方向的道路视频；

车辆识别模块，与中央处理模块相连接，采用高效的视频图像处理技术，提取机动车辆的特征，进行机动车辆的多目标识别及对应的机动车车牌信息；

车辆跟踪模块，与中央处理模块相连接，对车辆识别模块识别出的车辆目标进行跟踪，同时在车辆目标越过视频中预设的线时进行计时间点，用于计算车速；

车速判定模块，与中央处理模块相连接，用于计算车速，判断车辆车速是否在所在车道的速度范围内、超速或是低速；

信息处理模块，与中央处理模块相连接，将超速与低速的违章车辆信息存在数据库中进行数据上传，上传成功后即时删除违章信息。

2.一种基于视频技术的车速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

①所述车速检测装置与地面之间的垂直距离记为h，判断车辆与预设参考线1相触，记时刻t₁，此时摄像头与垂直方向的夹角记为α，判断车辆与预设参考线2相触，记时刻t₂；

②通过内部参数设置网页所设置的参数可以计算出，车辆从t1到t2所行使的距离s，两条参考线所对应摄像头的镜头角度为β，s=h*tan(α+β)- h*tan(α)，则速度v=s/(t₂-t₁)。