CN110033622A - 基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，其特征在于，包括步骤：获取无人机航拍的道路的实时视频，识别道路，识别应急车道，识别在应急车道中车辆的车牌号，获取被抓拍车辆的抓拍时间和抓拍位置等信息，生成终端用户数字证书，发送被抓拍的道路交通违法车辆和相关信息至后台服务器(待审核)。通过本发明，能够实现全视角、实时高效、精确抓拍出现在应急车道内的车辆。

Description

基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法
技术领域
本发明涉及无人机应用、道路违法数据采集技术领域，尤其涉及到构建快速、高效的和和全视角的道路违法抓拍方法。
背景技术
本发明中包含的英文简称如下：
UAV：Unmanned Aerial Vehicles无人机
IMU：Inertial measurement unit惯性测量单元
GPS：Global Positioning System全球定位***
UCS：UAV Control System无人机控制***
GCS：Ground Control Station地面控制站
DEM：Digital Elevation Model数字高程模型
DOM：Digital Orthophoto Map数字正射影像图
ADS：Airborne Digital Sensor机载数码传感器
ROI：Region Of Interest感兴趣区域
近年来，随着车辆保有量的持续上升，道路时常出现拥堵，车辆占用高速公路应急车道。当发生交通事故时，导致救援车辆无法及时到达现场，救援活动无法及时开展，也无法对恶意违法占用应急车道的车辆进行取证和处罚，以遏制该现象的再次发生。
针对以上问题，现有技术中也作了许多改进，例如中国专利申请号为CN201610083119.9的发明申请专利公开了一种基于无人机的违法占用应急车道检测方法，包括：放出无人机；定位道路右边缘位置；判断是否定位到道路右边缘位置；调整无人机方位；选择应急车道区域；检测车辆位置；判断是否成功检测到车辆位置；车牌字符识别；存储车辆信息；修正无人机的飞行角度；无人机自动前行；判断无人机是否飞行到指定距离；收回无人机。该发明实现了无人机的自动飞行控制，可以无视任何交通障碍，通过视频图像分析技术，实时精确定位应急车道区域，自动抓拍出现在应急车道区域内的车辆，该发明具有全路段抓拍、抓拍实时高效、抓拍精确、无障碍等特点；但是，该专利涉及的许多操作是手工进行的，且要求无人机操作手必须对准应急车道。
发明内容
为了克服已有技术中存在的缺陷，本发明提供了基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，能够实现全路段、实时高效、精确抓拍出现在应急车道内的车辆。
基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，所述方法，其特征在于，包括如下
(1)获取无人机航拍的道路的实时视频；
(2)识别道路；
(3)识别应急车道；
(4)识别在应急车道中车辆的车牌号；
(5)获取被抓拍车辆的抓拍时间和抓拍位置等信息；
(6)生成终端用户数字证书；
(7)发送被抓拍的道路交通违法车辆和相关信息至后台服务器(待审核)。
进一步地，所述无人机，包括***控制模块、无人机自动任务模块、数码航摄模块和通信模块；而且，***控制模块分别与无人机自动任务模块、数码航摄模块和通信模块相互连接。
进一步地，所述***控制模块，接收地面端发送过来的控制命令与数据，经计算处理，输出控制指令给无人机执行机构。
进一步地，所述通信模块，负责无人机与地面端之间的无线通信，例如，无人机航拍视频/图片的实时传输到地面端，以及地面站的飞控指令实时发送到无人机的***控制模块等。
进一步地，所述无人机自动任务模块，自动地为无人机执行道路交通违法抓拍任务而生成的各种飞行航线；另外，无人机也可以人工操控。
进一步地，所述数码航摄模块，负责实时航拍。
本发明的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，其特征在于，包括步骤：获取无人机航拍的道路的实时视频，识别道路，识别应急车道，识别在应急车道中车辆的车牌号，获取被抓拍车辆的抓拍时间和抓拍位置等信息，生成终端用户数字证书，发送被抓拍的道路交通违法车辆和相关信息至后台服务器(待审核)。通过本发明，能够实现全视角、实时高效、精确抓拍出现在应急车道内的车辆。
附图说明
图1为本发明所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法的框架示意图。
图2为本发明所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法的功能模块示意图。
图3为本发明所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法的违法抓拍流程图。
具体实施方式
下面是根据附图和实例对本发明的进一步详细说明：
图1为本发明所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法的框架示意图。其框架包括无人机管理***150和地面端。
所述无人机管理***150，包括UAV 170及航摄仪180，以及无线网络109和道路105，接收服务请求，根据所配置的策略(例如，距离最近策略)，分配UAV 170执行抓拍违法占用应急车道任务。
所述地面站，包括视频服务器160。
图2为本发明所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法的功能模块示意图。
所述无人机170，包括***控制模块210、无人机自动任务模块220、数码航摄模块230和通信模块240；而且，***控制模块210，分别与无人机自动任务模块220、数码航摄模块230和通信模块240相互连接。
进一步地，所述***控制模块210，接收地面端150发送过来的控制命令与数据，经计算处理，输出控制指令给无人机执行机构，实现对无人机各种飞行模态和航线的控制和对任务设备的管理与控制。
进一步地，所述无人机自动任务模块220，自动地为无人机执行抓拍违法占用应急车道任务而生成的各种飞行航线，既可以沿着道路上方飞行，也可以悬停在道路的上方，且能够在地面端的终端上看到车辆车牌号；另一方面，还可以人工操控无人机。
进一步地，所述数码航摄模块230，实时抓拍违法占用应急车道的车辆。
进一步地，所述通信模块240，负责无人机与地面150之间的无线通信，例如，无人机抓拍违法占用应急车道视频/图片的实时传输到地面端，以及地面站的飞控指令实时发送到无人机的***控制模块等。
所述地面端(视频服务器150)，包括通信模块240、道路识别模块205、应急车道识别模块208、车牌识别模块和时间及位置获取模块210。
进一步地，所述道路识别模块205，从无人机实时传输到地面端的高速公路视频图像中，获取道路视频图像。
进一步地，所述应急车道识别模块208，从所述道路视频图像中，获取应急车道视频图像。
进一步地，所述车牌识别模块210，能够识别出行驶在应急车道中的车辆车牌号。
进一步地，所述时间及位置获取模块212，能够获取到被抓拍的在应急车道中车辆行驶的抓拍时间和抓拍地点。
进一步地，所述通信模块240，负责地面端150与无人机之间的无线通信，例如，地面端实时接收无人机的航拍视频/图片，以及发送飞控指令到无人机的***控制模块等。
图3为本发明所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法的违法抓拍流程图。
(1)获取无人机航拍的道路的实时视频310，地面端实时接收无人机航拍的道路/高速公路的视频图像，从所述视频中提取帧，然后将这些原始帧发送到道路识别模块。
(2)识别道路320，从所述视频图像中识别出道路的视频图像；在道路识别过程中，采用的算法只考虑了灰度分量(或二值图像)，在此之前，还可以进行视频图像的预处理，例如Gaussian滤波，等。为了减少冗余的图像数据量，需要在感兴趣区域(ROI)设置输入图像，ROI改进了道路识别的速度和精度。可以利用消失点(vanishing point)识别ROI，消失点的道路图像出现在垂直方向的中心，ROI选择在消失点以下的区域，因为道路图像中可见的车道一般位于该区域中。道路识别包括道路边缘识别和道路识别，例如，Sobel道路边缘识别方法，利用所获取的道路边缘特征和颜色特征等进行道路识别。
(3)识别应急车道330，从所述道路视频图像中识别出应急车道(其位于道路的最右边的车道，车道用两条平行的白色实线来标志，其它车道至少有一条白色虚线)。车道线的识别将应用在第一帧，所识别的初始车道将被用于获得ROI，它将在随后的视频帧中搜索车道边界区域；还有利用对目标的形状、宽度、颜色和车道线方向等强约束来选择ROI，以减少计算量和消除干扰对象；也可以选择ROI为四个小区域，分别为左右车道和上下区域总共4个部分(例如，选择右下部分，即应急车道部分)。有的车道模型，采用诸如直线模型的，不能充分表示车道模型，而复杂的模型诸如抛物线模型、回旋曲线模型和B样条模型，计算量又太大。本申请的应急车道识别方法，包括应急车道边缘识别和应急车道识别。应急车道边缘识别算法，诸如Sobel应急车道边缘识别算法、Canny应急车道边缘识别算法、基于模型的应急车道边缘识别方法和基于直方图的应急车道边缘识别方法，从而获取应急车道的边缘特征和颜色特征等信息，进行应急车道识别。应急车道识别包括基于特征的应急车道识别(例如，两阶段特征抽取方法)和基于模型的应急车道识别方法(例如，Hough变换)。
(4)识别在应急车道中车辆的车牌号340；
(5)获取被抓拍车辆的抓拍时间和抓拍位置等信息350，基于无人机航摄技术抓拍违法占用应急车道的车辆，至少能够提供被抓拍车辆的车牌号、被抓拍时间、被抓拍位置/路段等信息，例如，抓拍视频图像上的时间和经纬度/地名就可以获取到被抓拍时间、被抓拍位置/路段信息。
(6)生成终端用户数字证书360，主要用来验证试图访问视频服务器160的用户的真实性。在一个示例中，该模块360通过生成访问视频服务器的用户帐户的数字证书来验证真实性。
(7)发送被抓拍的道路交通违法车辆和相关信息至后台服务器370(待审核)，将抓拍图像、位置信息、时间信息和生成的数字证书发送到后台服务器中，在一个示例中。警察可以使用存储在后台服务器中的抓拍违法占用应急车道的相关信息处理交通违规行为。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，都被视为本发明的专利范围所涵盖。

Claims (7)

1.本发明提供了基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取无人机航拍的道路的实时视频；
(2)识别道路；
(3)识别应急车道；
(4)识别在应急车道中车辆的车牌号；
(5)获取被抓拍车辆的抓拍时间和抓拍位置等信息；
(6)生成终端用户数字证书；
(7)发送被抓拍的道路交通违法车辆和相关信息至后台服务器(待审核)。
2.如权利要求1所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，所述无人机，包括***控制模块、无人机自动任务模块、数码航摄模块和通信模块。
3.如权利要求2所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，所述***控制模块，接收地面端发送过来的控制命令与数据，经计算处理，输出控制指令给无人机执行机构。
4.如权利要求2所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，所述无人机自动任务模块，自动地为无人机执行道路交通违法抓拍任务而生成的各种飞行航线；另外，无人机也可以人工操控。
5.如权利要求2所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，所述数码航摄模块，实时抓拍并传输至地面端。
6.如权利要求2所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，所述通信模块，负责无人机与地面端之间的无线通信，例如，无人机航拍视频/图片的实时传输到地面端，以及地面站的飞控指令实时发送到无人机的***控制模块等。
7.如权利要求2所述的基于无人机航摄技术的违法抓拍占用应急车道方法，所述***控制模块分别与所述无人机自动任务模块、所述数码航摄模块和所述通信模块相互连接。
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