基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，所述估算系統(tǒng)設(shè)置在無人機(jī)上，包括航空攝影機(jī)、圖像處理器、氣壓高度傳感器和主控制器，所述航空攝像機(jī)與所述圖像處理器連接，將拍攝的路段圖像發(fā)送到所述圖像處理器進(jìn)行圖像處理，所述主控制器分別與所述圖像處理器和所述氣壓高度傳感器連接，根據(jù)所述圖像處理器的圖像處理結(jié)果和所述氣壓高度傳感器檢測的無人機(jī)高度，估算路段交通指數(shù)。通過本發(fā)明，能夠?yàn)榈缆方煌ü芾聿块T提供關(guān)鍵路段的交通擁堵信息，數(shù)據(jù)更直觀、更精確，便于道路交通管理部門制定準(zhǔn)確有效的交通處理措施。
【專利說明】基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人機(jī)測量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]無人機(jī)，即無人駕駛飛機(jī)，其英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為:無人直升機(jī)、無人固定翼機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)這幾大類。從用途方面分類可分為軍用無人機(jī)和民用無人機(jī)。軍用方面，可用于完成戰(zhàn)場偵察和監(jiān)視、定位校射、毀傷評(píng)估、電子戰(zhàn)，而民用方面，可用于邊境巡邏、核輻射探測、航空攝影、航空探礦、災(zāi)情監(jiān)視、交通巡邏和治安監(jiān)控。
[0003]無人機(jī)應(yīng)用到路段交通指數(shù)的估算極大程度上彌補(bǔ)了交管領(lǐng)域難于計(jì)算關(guān)鍵路段交通指數(shù)的空白。在日益擁堵的城市交通環(huán)境中，如何提供質(zhì)量高的路段交通指數(shù)，為車輛駕駛員提供重要參考數(shù)據(jù)，合理對(duì)城市車輛進(jìn)行自動(dòng)分流，是困擾城市交管部門的一道難題。現(xiàn)有技術(shù)中計(jì)算路段交通指數(shù)的有限手段僅僅是通過城市內(nèi)部數(shù)以萬計(jì)的出租車返回到交管交管監(jiān)控平臺(tái)的GPS定位數(shù)據(jù)來計(jì)算路段的交通指數(shù)，但這樣的計(jì)算方式存在以下缺陷:(1)計(jì)算精度對(duì)路段中出租車的數(shù)量依賴較大，但希望計(jì)算的關(guān)鍵路段沒有出租車行駛時(shí)，該關(guān)鍵路段的交通指數(shù)無從計(jì)算；(2)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大，每一個(gè)出租車都返回GPS定位數(shù)據(jù)，導(dǎo)致交管交管監(jiān)控平臺(tái)承擔(dān)了極大的計(jì)算負(fù)荷。
[0004]因此，將無人機(jī)測量運(yùn)用到路段的交通指數(shù)計(jì)算上，構(gòu)建一種新的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，只通過對(duì)一幀圖像的圖像處理即能完成目標(biāo)路段的交通指數(shù)估算，減少計(jì)算量的同時(shí)提聞?dòng)?jì)算精度，提聞路段交通指數(shù)的參考價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，根據(jù)關(guān)鍵路段的GPS定位數(shù)據(jù)自動(dòng)將無人機(jī)引入關(guān)鍵路段區(qū)域，使用航空攝影機(jī)和圖像處理器對(duì)關(guān)鍵路段場景執(zhí)行圖像拍攝和圖像處理，通過車輛目標(biāo)識(shí)別的技術(shù)手段，估算關(guān)鍵路段的交通指數(shù)，便于交通管理部門及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)布路段擁堵信息，為車輛駕駛員提供路段選擇的依據(jù)，從而合理對(duì)城市內(nèi)車流即時(shí)分流，達(dá)到解決城市擁堵的技術(shù)效果。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，所述估算系統(tǒng)設(shè)置在無人機(jī)上，包括航空攝影機(jī)、圖像處理器、氣壓高度傳感器和主控制器，所述航空攝像機(jī)與所述圖像處理器連接，將拍攝的路段圖像發(fā)送到所述圖像處理器執(zhí)行圖像處理，所述主控制器分別與所述圖像處理器和所述氣壓高度傳感器連接，根據(jù)所述圖像處理器的圖像處理結(jié)果和所述氣壓高度傳感器檢測的無人機(jī)高度，估算路段交通指數(shù)。
[0007]更具體地，所述基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)還包括，無線電收發(fā)設(shè)備，用于接收地面交管監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的控制信息，并向地面交管監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送測量數(shù)據(jù)；GPS導(dǎo)航設(shè)備，用于接收GPS導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的GPS定位數(shù)據(jù)；無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備，用于驅(qū)動(dòng)無人機(jī)飛往目標(biāo)位置；所述航空攝影機(jī)為線陣數(shù)碼航空攝影機(jī)，包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單元，用于拍攝目標(biāo)路段所在場景以輸出路段圖像；所述圖像處理器還包括特征存儲(chǔ)單元，預(yù)先存儲(chǔ)了路段上限灰度閾值、路段下限灰度閾值和車輛特征數(shù)據(jù)庫，所述車輛特征數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存有各個(gè)類型車輛模板圖像；路段劃分單元，與所述航空攝影機(jī)和所述特征存儲(chǔ)單元分別連接，接收所述路段圖像，將所述路段圖像中灰度值在路段上限灰度閾值和路段下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成路段目標(biāo)子圖像；車輛數(shù)據(jù)識(shí)別單元，與所述路段劃分單元和所述特征存儲(chǔ)單元分別連接，接收所述路段目標(biāo)子圖像，基于所述車輛特征數(shù)據(jù)庫采用胡氏不變矩判斷算法識(shí)別所述路段目標(biāo)子圖像中各種類型車輛的數(shù)量；所述估算系統(tǒng)還包括照明設(shè)備，用于為所述航空攝影機(jī)對(duì)目標(biāo)路段所在場景的拍攝提供輔助照明；亮度傳感器，用于測量無人機(jī)所在位置的亮度數(shù)據(jù)；所述主控制器與所述無線電收發(fā)設(shè)備、所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備和所述航空攝影機(jī)分別連接，將所述無線電收發(fā)設(shè)備從地面交管監(jiān)控平臺(tái)處接收到的目標(biāo)路段的GPS定位數(shù)據(jù)發(fā)送到所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備以驅(qū)動(dòng)所述無人機(jī)飛往目標(biāo)路段正上方，在接收到的所述GPS導(dǎo)航設(shè)備發(fā)送的當(dāng)前無人機(jī)GPS定位數(shù)據(jù)與目標(biāo)路段的GPS定位數(shù)據(jù)一致時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述航空攝影機(jī)執(zhí)行路段圖像的拍攝，同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述圖像處理器執(zhí)行路段圖像的圖像處理，所述主控制器還與所述車輛數(shù)據(jù)識(shí)別單元連接以接收各種類型車輛的數(shù)量，與所述路段劃分單元連接以接收路段目標(biāo)子圖像，根據(jù)所述氣壓高度傳感器輸出的無人機(jī)高度，計(jì)算路段目標(biāo)子圖像中路段面積，并基于所述各種類型車輛的數(shù)量和所述路段面積估算目標(biāo)路段的路段交通指數(shù)，以將所述路段交通指數(shù)通過所述無線電收發(fā)設(shè)備發(fā)送給地面交管監(jiān)控平臺(tái)；其中，所述主控制器還與所述照明設(shè)備和所述亮度傳感器分別連接，以在所述亮度數(shù)據(jù)小于預(yù)設(shè)亮度閾值時(shí)，啟動(dòng)所述照明設(shè)備以提供輔助照明；所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備、所述圖像處理器和所述主控制器都位于無人機(jī)前端儀表盤內(nèi)，所述照明設(shè)備、所述亮度傳感器、所述氣壓高度傳感器、所述航空攝影機(jī)和所述無線電收發(fā)設(shè)備都位于無人機(jī)的機(jī)身上；所述基于所述車輛特征數(shù)據(jù)庫采用胡氏不變矩判斷算法識(shí)別所述路段目標(biāo)子圖像中各種類型車輛的數(shù)量包括，將所述路段目標(biāo)子圖像劃分為多個(gè)含有一個(gè)車輛的再分圖像，將含有一個(gè)車輛的再分圖像的七個(gè)不變矩與所述車輛特征數(shù)據(jù)庫中每一個(gè)類型車輛模板圖像的七個(gè)不變矩分別比較，直到查詢到某一類型車輛模板圖像，七個(gè)不變矩的差值都在各自的預(yù)定差值閾值內(nèi)時(shí)，則判斷含有一個(gè)車輛的再分圖像中包括某一類型車輛模板圖像對(duì)應(yīng)類型的車輛，所述七個(gè)不變矩是車輛模板圖像的特征，具有平移、放大、縮小和旋轉(zhuǎn)都不變的特性。
[0008]更具體地，所述基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)中，所述圖像處理器為TMS9000系列的數(shù)字信號(hào)處理器DSP。
[0009]更具體地，所述基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)中，所述主控制器為Acorn公司的Cortex_A53處理器。
[0010]更具體地，所述基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)中，所述特征存儲(chǔ)單元為一同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) ?
[0011]更具體地，所述基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)中，將所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述圖像處理器、所述主控制器集成在一塊集成電路板上。
[0012]更具體地，所述基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)中，所述氣壓高度傳感器根據(jù)無人機(jī)所在位置氣壓的變化來測量無人機(jī)高度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)的圖像處理器的結(jié)構(gòu)方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]交通擁堵指數(shù)是根據(jù)道路通行情況，一些城市設(shè)置的綜合反映道路網(wǎng)暢通或擁堵的概念性指數(shù)值，他相當(dāng)于把擁堵情況數(shù)字化。
[0018]交通指數(shù)計(jì)算最小時(shí)間單位是15分鐘，指數(shù)值可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地反映全路網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過定義通勤早、晚高峰或者節(jié)假日高峰等不同統(tǒng)計(jì)周期，可以得到工作日高峰平均交通指數(shù)、日交通指數(shù)最大值等反映一天典型交通特征的指數(shù)。交通指數(shù)是集交通擁堵空間范圍、持續(xù)時(shí)間、嚴(yán)重程度的為一體的綜合性數(shù)值，交通管理者及交通參與者可以通過交通指數(shù)，得到全路網(wǎng)或者區(qū)域路網(wǎng)的交通狀態(tài)，以便及時(shí)采取有效措施，減少擁堵的發(fā)生。交通指數(shù)能夠幫助居民判斷出行時(shí)間消耗，比如在暢通狀況下，上班通勤的時(shí)間為30分鐘，那么當(dāng)路網(wǎng)處于中度擁堵的時(shí)候，就要多預(yù)留出大約30分鐘的時(shí)間提前出門以免遲到。
[0019]可以通過對(duì)分布在城市大街小巷的動(dòng)態(tài)車輛位置信息(簡稱浮動(dòng)車數(shù)據(jù))進(jìn)行深入加工處理獲得的交通指數(shù)，例如在北京，是通過全市3萬多輛出租車上的車載GPS回傳動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)給交通管理部門的數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心首先對(duì)車輛位置數(shù)據(jù)處理，得到不同功能等級(jí)道路的運(yùn)行速度，然后根據(jù)道路功能不同以及流量數(shù)據(jù)計(jì)算該道路在全網(wǎng)中所占權(quán)重，最后通過人對(duì)擁堵的感知判斷，給出換算到0-10的指數(shù)指標(biāo)值。
[0020]但交通指數(shù)并不意味著車速，因道路面積不同，速度帶給人的感受并不相同。比如20公里每小時(shí)的速度在快速路上感覺就是嚴(yán)重?fù)矶拢诤泉M窄道路中就感覺比較順暢。為了測算區(qū)分出這些等級(jí)，需要工作人員攜帶GPS等儀器，跑遍大街小巷，之后通過比對(duì)現(xiàn)場感受和數(shù)據(jù)測算，最終確定各種不同道路的交通指數(shù)。
[0021]由此可見，上述的交通指數(shù)計(jì)算方法需要出租車數(shù)據(jù)回傳、工作人員現(xiàn)場勘測，數(shù)據(jù)量大，對(duì)出租車數(shù)量依賴性大，可靠性不高。
[0022]本發(fā)明的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，能夠自動(dòng)控制無人機(jī)駛往目標(biāo)路段，通過圖像拍攝、圖像處理和目標(biāo)識(shí)別，計(jì)算目標(biāo)路段中各個(gè)類型的車輛數(shù)量，同時(shí)根據(jù)飛行高度估算要計(jì)算交通指數(shù)的路段面積，從而基于各個(gè)類型的車輛數(shù)據(jù)和路段面積完成目標(biāo)路段的交通指數(shù)計(jì)算，處理數(shù)據(jù)量較小，處理方式更直接、更有效。
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖，如圖1所示，所述估算系統(tǒng)被安裝在民用無人機(jī)上，所述估算系統(tǒng)包括航空攝影機(jī)1、圖像處理器2、氣壓高度傳感器3、主控制器4和供電設(shè)備5，所述供電設(shè)備5為所述估算系統(tǒng)中除了所述供電設(shè)備5之外的其他電子設(shè)備提供電源供應(yīng)，所述航空攝像機(jī)I與所述圖像處理器2連接，將拍攝的路段圖像發(fā)送到所述圖像處理器2執(zhí)行圖像處理，所述主控制器4分別與所述圖像處理器2和所述氣壓高度傳感器3連接，根據(jù)所述圖像處理器2的圖像處理結(jié)果和所述氣壓高度傳感器3檢測的無人機(jī)高度，估算目標(biāo)路段的路段交通指數(shù)。所述目標(biāo)路段一般是交通管理部門重點(diǎn)監(jiān)測的關(guān)鍵路段，或是常規(guī)方法無法測量交通指數(shù)的路段。
[0024]接著，對(duì)本發(fā)明的估算系統(tǒng)進(jìn)行更具體的說明。
[0025]所述基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)還包括無線電收發(fā)設(shè)備，用于接收地面交管監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的控制信息，并向地面交管監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送測量數(shù)據(jù)；GPS導(dǎo)航設(shè)備，用于接收GPS導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的GPS定位數(shù)據(jù)；無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備，用于驅(qū)動(dòng)無人機(jī)飛往目標(biāo)位置；所述航空攝影機(jī)I為線陣數(shù)碼航空攝影機(jī)，包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單元，用于拍攝目標(biāo)路段所在場景以輸出路段圖像。
[0026]參照?qǐng)D2對(duì)所述圖像處理器2進(jìn)行具體說明，所述圖像處理器2包括特征存儲(chǔ)單元21，預(yù)先存儲(chǔ)了路段上限灰度閾值、路段下限灰度閾值和車輛特征數(shù)據(jù)庫，所述車輛特征數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存有各個(gè)類型車輛模板圖像；路22段劃分單元，與所述航空攝影機(jī)I和所述特征存儲(chǔ)單元21分別連接，接收所述路段圖像，將所述路段圖像中灰度值在路段上限灰度閾值和路段下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成路段目標(biāo)子圖像；車輛數(shù)據(jù)識(shí)別單元23，與所述路段劃分單元22和所述特征存儲(chǔ)單元21分別連接，接收所述路段目標(biāo)子圖像，基于所述車輛特征數(shù)據(jù)庫采用胡氏不變矩判斷算法識(shí)別所述路段目標(biāo)子圖像中各種類型車輛的數(shù)量。
[0027]具體地，所述車輛數(shù)據(jù)識(shí)別單元23中，基于所述車輛特征數(shù)據(jù)庫采用胡氏不變矩判斷算法識(shí)別所述路段目標(biāo)子圖像中各種類型車輛的數(shù)量包括，將所述路段目標(biāo)子圖像劃分為多個(gè)含有一個(gè)車輛的再分圖像，將含有一個(gè)車輛的再分圖像的七個(gè)不變矩與所述車輛特征數(shù)據(jù)庫中每一個(gè)類型車輛模板圖像的七個(gè)不變矩分別比較，直到查詢到某一類型車輛模板圖像，七個(gè)不變矩的差值都在各自的預(yù)定差值閾值內(nèi)時(shí)，則判斷含有一個(gè)車輛的再分圖像中包括某一類型車輛模板圖像對(duì)應(yīng)類型的車輛，所述七個(gè)不變矩是車輛模板圖像的特征，具有平移、放大、縮小和旋轉(zhuǎn)都不變的特性。
[0028]所述估算系統(tǒng)還包括照明設(shè)備，用于為所述航空攝影機(jī)I對(duì)目標(biāo)路段所在場景的拍攝提供輔助照明；亮度傳感器，用于測量無人機(jī)所在位置的亮度數(shù)據(jù)。
[0029]所述主控制器4與所述無線電收發(fā)設(shè)備、所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備和所述航空攝影機(jī)I分別連接，將所述無線電收發(fā)設(shè)備從地面交管監(jiān)控平臺(tái)處接收到的目標(biāo)路段的GPS定位數(shù)據(jù)發(fā)送到所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備以驅(qū)動(dòng)所述無人機(jī)飛往目標(biāo)路段正上方，在接收到的所述GPS導(dǎo)航設(shè)備發(fā)送的當(dāng)前無人機(jī)GPS定位數(shù)據(jù)與目標(biāo)路段的GPS定位數(shù)據(jù)一致時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述航空攝影機(jī)I執(zhí)行路段圖像的拍攝，同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述圖像處理器2執(zhí)行路段圖像的圖像處理。
[0030]所述主控制器4還與所述車輛數(shù)據(jù)識(shí)別單元23連接以接收各種類型車輛的數(shù)量，與所述路段劃分單元22連接以接收路段目標(biāo)子圖像，根據(jù)所述氣壓高度傳感器3輸出的無人機(jī)高度，計(jì)算路段目標(biāo)子圖像中路段面積，并基于所述各種類型車輛的數(shù)量和所述路段面積估算目標(biāo)路段的路段交通指數(shù)，以將所述路段交通指數(shù)通過所述無線電收發(fā)設(shè)備發(fā)送給地面交管監(jiān)控平臺(tái)。
[0031]所述主控制器4還與所述照明設(shè)備和所述亮度傳感器分別連接，以在所述亮度數(shù)據(jù)小于預(yù)設(shè)亮度閾值時(shí)，啟動(dòng)所述照明設(shè)備以提供輔助照明。
[0032]所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備、所述圖像處理器2、所述主控制器4和所述供電設(shè)備5都位于無人機(jī)前端儀表盤內(nèi)，所述照明設(shè)備、所述亮度傳感器、所述氣壓高度傳感器3、所述航空攝影機(jī)I和所述無線電收發(fā)設(shè)備都位于無人機(jī)的機(jī)身上。
[0033]其中，所述圖像處理器2可選用TMS9000系列的數(shù)字信號(hào)處理器DSP，所述主控制器4可選用Acorn公司的Cortex_A53處理器,所述特征存儲(chǔ)單元21可選用為一同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory),在本發(fā)明的估算系統(tǒng)中，可選擇將所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述圖像處理器2、所述主控制器4和所述供電設(shè)備5集成在一塊集成電路板上，所述氣壓高度傳感器3可選擇根據(jù)無人機(jī)所在位置氣壓的變化來測量無人機(jī)高度。
[0034]另外，ARM處理器是Acorn計(jì)算機(jī)有限公司設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。更早稱作Acorn RISC Machine。ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì),但也配備16位指令集,一般來講比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35%，卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢。ARM的Jazelle技術(shù)使Java加速得到比基于軟件的Java虛擬機(jī)(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。
[0035]ARM處理器在CPU功能上增加DSP指令集，提供了增強(qiáng)的16位和32位算術(shù)運(yùn)算能力，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個(gè)前沿特性來輔助帶深嵌入處理器的高集成片上芯片器件的調(diào)試，他們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。ARM公司在經(jīng)典處理器ARMll以后的產(chǎn)品改用Cortex命名，并分成A、R和M三類，旨在為各種不同的市場提供服務(wù)。
[0036]ARM處理器的三大特點(diǎn)是:耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和合作伙伴眾多。具體表現(xiàn)在:1、體積小、低功耗、低成本、高性能；2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；5、尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；6、指令長度固定
[0037]ARM微處理器的在較新的體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集:ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為32位的長度，Thumb指令為16位長度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省30 %?40 %以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。
[0038]采用本發(fā)明的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，針對(duì)現(xiàn)有路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)估算過程復(fù)雜、需要采集數(shù)據(jù)量過大、計(jì)算不精確的技術(shù)問題，采用無人機(jī)測試的方式，搭建一種依靠圖像處理的路段交通指數(shù)估算平臺(tái)，直接對(duì)路段圖像進(jìn)行空中拍攝、圖像處理和目標(biāo)識(shí)別，僅通過一幀圖像的分析即可得到目標(biāo)路段的交通指數(shù)，整個(gè)計(jì)算過程所需數(shù)據(jù)采集量較少，計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，能夠?yàn)槌鞘薪煌ü芾聿块T治理日益不堪的城市擁堵情況提供有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0039]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，其特征在于，所述估算系統(tǒng)設(shè)置在無人機(jī)上，包括航空攝影機(jī)、圖像處理器、氣壓高度傳感器和主控制器，所述航空攝像機(jī)與所述圖像處理器連接，將拍攝的路段圖像發(fā)送到所述圖像處理器執(zhí)行圖像處理，所述主控制器分別與所述圖像處理器和所述氣壓高度傳感器連接，根據(jù)所述圖像處理器的圖像處理結(jié)果和所述氣壓高度傳感器檢測的無人機(jī)高度，估算路段交通指數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，其特征在于，所述估算系統(tǒng)還包括: 無線電收發(fā)設(shè)備，用于接收地面交管監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的控制信息，并向地面交管監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送測量數(shù)據(jù)； GPS導(dǎo)航設(shè)備，用于接收GPS導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的GPS定位數(shù)據(jù)； 無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備，用于驅(qū)動(dòng)無人機(jī)飛往目標(biāo)位置； 所述航空攝影機(jī)為線陣數(shù)碼航空攝影機(jī)，包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單元，用于拍攝目標(biāo)路段所在場景以輸出路段圖像； 所述圖像處理器還包括 特征存儲(chǔ)單元，預(yù)先存儲(chǔ)了路段上限灰度閾值、路段下限灰度閾值和車輛特征數(shù)據(jù)庫，所述車輛特征數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存有各個(gè)類型車輛模板圖像； 路段劃分單元，與所述航空攝影機(jī)和所述特征存儲(chǔ)單元分別連接，接收所述路段圖像，將所述路段圖像中灰度值在路段上限灰度閾值和路段下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成路段目標(biāo)子圖像； 車輛數(shù)據(jù)識(shí)別單元，與所述路段劃分單元和所述特征存儲(chǔ)單元分別連接，接收所述路段目標(biāo)子圖像，基于所述車輛特征數(shù)據(jù)庫采用胡氏不變矩判斷算法識(shí)別所述路段目標(biāo)子圖像中各種類型車輛的數(shù)量； 照明設(shè)備，用于為所述航空攝影機(jī)對(duì)目標(biāo)路段所在場景的拍攝提供輔助照明； 亮度傳感器，用于測量無人機(jī)所在位置的亮度數(shù)據(jù)； 所述主控制器與所述無線電收發(fā)設(shè)備、所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備和所述航空攝影機(jī)分別連接，將所述無線電收發(fā)設(shè)備從地面交管監(jiān)控平臺(tái)處接收到的目標(biāo)路段的GPS定位數(shù)據(jù)發(fā)送到所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備以驅(qū)動(dòng)所述無人機(jī)飛往目標(biāo)路段正上方，在接收到的所述GPS導(dǎo)航設(shè)備發(fā)送的當(dāng)前無人機(jī)GPS定位數(shù)據(jù)與目標(biāo)路段的GPS定位數(shù)據(jù)一致時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述航空攝影機(jī)執(zhí)行路段圖像的拍攝，同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述圖像處理器執(zhí)行路段圖像的圖像處理，所述主控制器還與所述車輛數(shù)據(jù)識(shí)別單元連接以接收各種類型車輛的數(shù)量，與所述路段劃分單元連接以接收路段目標(biāo)子圖像，根據(jù)所述氣壓高度傳感器輸出的無人機(jī)高度，計(jì)算路段目標(biāo)子圖像中路段面積，并基于所述各種類型車輛的數(shù)量和所述路段面積估算目標(biāo)路段的路段交通指數(shù)，以將所述路段交通指數(shù)通過所述無線電收發(fā)設(shè)備發(fā)送給地面交管監(jiān)控平臺(tái)； 其中，所述主控制器還與所述照明設(shè)備和所述亮度傳感器分別連接，以在所述亮度數(shù)據(jù)小于預(yù)設(shè)亮度閾值時(shí)，啟動(dòng)所述照明設(shè)備以提供輔助照明； 其中，所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述無人機(jī)動(dòng)力設(shè)備、所述圖像處理器和所述主控制器都位于無人機(jī)前端儀表盤內(nèi)，所述照明設(shè)備、所述亮度傳感器、所述氣壓高度傳感器、所述航空攝影機(jī)和所述無線電收發(fā)設(shè)備都位于無人機(jī)的機(jī)身上； 其中，基于所述車輛特征數(shù)據(jù)庫采用胡氏不變矩判斷算法識(shí)別所述路段目標(biāo)子圖像中各種類型車輛的數(shù)量包括，將所述路段目標(biāo)子圖像劃分為多個(gè)含有一個(gè)車輛的再分圖像，將含有一個(gè)車輛的再分圖像的七個(gè)不變矩與所述車輛特征數(shù)據(jù)庫中每一個(gè)類型車輛模板圖像的七個(gè)不變矩分別比較，直到查詢到某一類型車輛模板圖像，七個(gè)不變矩的差值都在各自的預(yù)定差值閾值內(nèi)時(shí)，則判斷含有一個(gè)車輛的再分圖像中包括某一類型車輛模板圖像對(duì)應(yīng)類型的車輛，所述七個(gè)不變矩是車輛模板圖像的特征，具有平移、放大、縮小和旋轉(zhuǎn)都不變的特性。
3.如權(quán)利要求2所述的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，其特征在于: 所述圖像處理器為TMS9000系列的數(shù)字信號(hào)處理器DSP。
4.如權(quán)利要求2所述的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，其特征在于: 所述主控制器為Acorn公司的Cortex_A53處理器。
5.如權(quán)利要求2所述的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，其特征在于: 所述特征存儲(chǔ)單元為一同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SDRAM (Synchronous Dynamic RandomAccess Memory)。
6.如權(quán)利要求2所述的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，其特征在于: 將所述GPS導(dǎo)航設(shè)備、所述圖像處理器、所述主控制器集成在一塊集成電路板上。
7.如權(quán)利要求2所述的基于無人機(jī)測量的路段交通指數(shù)估算系統(tǒng)，其特征在于: 所述氣壓高度傳感器根據(jù)無人機(jī)所在位置氣壓的變化來測量無人機(jī)高度。
【文檔編號(hào)】G08G1/01GK104269054SQ201410484449
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月20日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:無錫北斗星通信息科技有限公司