一種車型分類系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車識(shí)別裝置或方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車型分類系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車型分類是目前ETC收費(fèi)的重要依據(jù)，依據(jù)已有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種車輛進(jìn)行區(qū)分劃價(jià)，保證高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)準(zhǔn)確性，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中大致分為五型車輛，對(duì)不通類型的車輛收取不同費(fèi)用，保證了高速公路收費(fèi)的合理性與公平性，同時(shí)高速公路所收費(fèi)用也直接反映到高速公路的服務(wù)等級(jí)、安全性和通達(dá)度，根據(jù)上述因素車型分類本身的準(zhǔn)確就至關(guān)重要了。
[0003]目前高速公路上使用的車型分類方法基本有三種:環(huán)形線圈檢測(cè)、紅外光柵檢測(cè)和普通視頻檢測(cè)。
[0004](1)環(huán)形線圈檢測(cè)，是一種應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)成熟度高的電磁感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)?？梢园凑赵O(shè)定的車輛長(zhǎng)度區(qū)間分為五類車型，即:1型車2-5米、2型車5.1-10米、3型車10.1-15米、4型車15.1-20米、5型車20.1米以上。其車輛計(jì)數(shù)、速度測(cè)量、車長(zhǎng)測(cè)量精度都非常高，可應(yīng)對(duì)一般性跨線車輛所造成的檢測(cè)影響。而且不受天氣、光線、車速等條件的干擾。其缺點(diǎn)是，只能根據(jù)車長(zhǎng)度進(jìn)行車型分類，不能給出車軸數(shù)、軸距、輪數(shù)、車頭高度等多維綜合測(cè)量信息，安裝時(shí)必須要按照技術(shù)要求切割路面，容易造成路面結(jié)構(gòu)性破損降低道路本身使用壽命，且一旦損壞不容易其修復(fù)成本較高。
[0005](2)紅外光柵檢測(cè)，是指利用紅外線對(duì)射原理在車道兩側(cè)分別安裝紅外線發(fā)射、接收排柱。當(dāng)有車輛通過(guò)時(shí)，一部分或全部光柵被車體遮擋而接收不到，則可斷定有車通過(guò)，實(shí)現(xiàn)車輛計(jì)數(shù)、車長(zhǎng)測(cè)量、車速測(cè)量、外形還原等多種功能。單獨(dú)紅外光柵檢測(cè)技術(shù)可以在一定程度上可滿足車型檢測(cè)所需必要數(shù)據(jù)，但是仍然不能完整給出車輛精確分類所需的車軸數(shù)、軸距、輪數(shù)等必要數(shù)據(jù)。
[0006]同時(shí)，由于陽(yáng)光中含有大量紅外線，尤其是上午9:00左右更強(qiáng)，將會(huì)使特定方向、特定角度的紅外線光柵檢測(cè)器出錯(cuò)或失靈；同時(shí)，又由于紅外線光柵具有散射特性，本車道車體擋住的光柵可能由于相鄰車道光束的散射而被照射，可能會(huì)出現(xiàn)諸如將一輛拖掛車當(dāng)成兩輛車計(jì)數(shù)的錯(cuò)誤，同時(shí)，紅外線光柵檢測(cè)會(huì)將雪花、雨水或人員走動(dòng)等運(yùn)動(dòng)物體當(dāng)作車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)，因而其可靠性較差。
[0007](3)普通視頻檢測(cè)，即普通可見(jiàn)光視頻檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以專用的架設(shè)在車道上方的一臺(tái)攝像機(jī)視頻流為信息輸入源，并采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行一系列運(yùn)算處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)視域內(nèi)通過(guò)車輛的實(shí)時(shí)檢測(cè)測(cè)量?？梢?jiàn)光視頻檢測(cè)可以按照系統(tǒng)需求進(jìn)行車輛計(jì)數(shù)、車速判定、車長(zhǎng)測(cè)量，車輛特征分類、交通事件檢測(cè)、交通參數(shù)統(tǒng)計(jì)等復(fù)雜需求，具有數(shù)據(jù)量大、種類豐富、可視性強(qiáng)、性價(jià)比高、施工維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)。
[0008]其缺點(diǎn)是單一視檢測(cè)的準(zhǔn)確性極容易受到攝像機(jī)架設(shè)高度、角度的影響，同時(shí)在車速低、車間距小時(shí)容易產(chǎn)生車輛前后粘連，不能對(duì)多輛車進(jìn)行有效分割將多輛車誤判為一輛車，從而會(huì)影響系統(tǒng)最終的檢測(cè)精度提升。系統(tǒng)由于基于車輛正向2維圖型圖像處理原理，因此，無(wú)法給出準(zhǔn)確的車輛軸數(shù)、軸距、輪數(shù)、車頭高度等精確分類所需的關(guān)鍵信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種車型分類系統(tǒng)及其方法，所述系統(tǒng)通過(guò)使用一臺(tái)高性能雙路視頻處理器，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)算法，基于核心層對(duì)同一車輛信息進(jìn)行多類型、多維度數(shù)據(jù)同步、融合、模型擬合，從而實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定獲取車輛精確分類所需數(shù)據(jù)信息，得到車型精確分類。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種車型分類系統(tǒng)，其特征在于:所述分類系統(tǒng)包括正向抓拍攝像機(jī)、車身掃描攝像機(jī)、雙路視頻檢測(cè)器以及收費(fèi)系統(tǒng)，所述正向抓拍攝像機(jī)與通道抓拍點(diǎn)呈45度角傾斜設(shè)置，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)車輛正面特征的捕獲;所述車身掃描攝像機(jī)布置于車輛通道的一側(cè)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)車輛車身特征的捕獲;正向抓拍攝像機(jī)和車身掃描攝像機(jī)與雙路視頻檢測(cè)器的信號(hào)輸入端連接，雙路視頻檢測(cè)器內(nèi)配置視頻流車輛檢測(cè)分析軟件，視頻流車輛檢測(cè)分析軟件采用機(jī)器視覺(jué)算法以及圖像標(biāo)定過(guò)對(duì)正向抓拍攝像機(jī)以及車身掃描攝像機(jī)采集的車輛視頻流進(jìn)行處理，自動(dòng)在雙路視頻檢測(cè)器內(nèi)建立一個(gè)具備物理空間和幾何邏輯關(guān)聯(lián)性的三維虛擬空間，當(dāng)車輛通過(guò)監(jiān)測(cè)區(qū)域時(shí)，圖像自動(dòng)進(jìn)行特征捕獲、目標(biāo)重建、拼接還原、模型填充，并進(jìn)行多維度、多角度幾何模型測(cè)量，獲取車輛檢測(cè)信息;所述雙路視頻檢測(cè)器通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，收費(fèi)系統(tǒng)用于根據(jù)雙路視頻檢測(cè)器得出的車輛信息進(jìn)行相關(guān)操作。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述正向抓拍攝像機(jī)采用200萬(wàn)像素的高清晰度、高靈敏度網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和12MM高清定焦鏡頭，幀率高達(dá)25FPS，架設(shè)高度為1米-1.5米。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述正向抓拍攝像機(jī)旁設(shè)有LED同步補(bǔ)光燈，LED同步補(bǔ)光燈采用45度角傾斜照射。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述車身掃描攝像機(jī)采用200萬(wàn)像素的高清晰度、高靈敏度網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和6MM以下高清定焦鏡頭，幀率高達(dá)25FPS，架設(shè)高度為1-1.5米。
[0014]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述車身掃描攝像機(jī)采用紅外成像相機(jī)或紅外補(bǔ)光燈進(jìn)行補(bǔ)光。
[0015]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述正向抓拍攝像機(jī)和車身掃描攝像機(jī)通過(guò)RJ45接口與雙路視頻檢測(cè)器連接，雙路視頻檢測(cè)器通過(guò)RJ45接口與收費(fèi)系統(tǒng)連接。
[0016]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述分類系統(tǒng)還包括位于車道正上方的激光測(cè)距裝置，用于測(cè)量通過(guò)車輛的數(shù)據(jù)，采集后的車輛數(shù)據(jù)通過(guò)雙路視頻檢測(cè)器與正向抓拍攝像機(jī)、車身掃描攝像機(jī)采集的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行融合得出通過(guò)車輛的信息。
[0017]相應(yīng)的本發(fā)明還公開(kāi)了一種車型分類方法，其特征在于包括以下步驟:
[0018]1)雙路視頻采集:正向抓拍攝像機(jī)對(duì)通過(guò)車輛的正面圖像、車牌進(jìn)行抓拍;車身掃描攝像機(jī)對(duì)通過(guò)車輛的車身特征進(jìn)行掃描，捕獲并定位車身特征點(diǎn)；
[0019]2)視頻域標(biāo)定:雙路視頻檢測(cè)器將正向抓拍攝像機(jī)以及車身掃描攝像機(jī)采集到的視頻視域中的虛擬像素空間與真實(shí)的物理空間建立一一對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系;根據(jù)所定義的物理參數(shù)、相機(jī)成像指標(biāo)，實(shí)時(shí)將視域中的車輛三維圖形與現(xiàn)實(shí)中的車輛三維信息進(jìn)行換算，并根據(jù)交通工程學(xué)的原理進(jìn)行精確測(cè)量，獲取到多維度車輛信息；
[0020]3)車輛目標(biāo)分離:雙路視頻檢測(cè)器在視頻域標(biāo)定的基礎(chǔ)上，基于機(jī)器視覺(jué)算法，將視域中的車輛進(jìn)行目標(biāo)分離；
[0021]4)模型重建測(cè)量:雙路視頻檢測(cè)器基于上述視頻檢測(cè)所獲取的多維度車輛信息，進(jìn)行模型重建和幾何測(cè)量，首先將車頭圖片和車身掃描圖片進(jìn)行車輛拼接、還原，并與攝像機(jī)物理標(biāo)定信息進(jìn)行比對(duì)、測(cè)量，最終獲得車輛分類支撐數(shù)據(jù)，并結(jié)合牌照識(shí)別和粗略分類的結(jié)果對(duì)車輛類型進(jìn)行最終判定，并生成唯一的判定結(jié)果輸出給相關(guān)聯(lián)的車輛分類應(yīng)用系統(tǒng)。
[0022]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:步驟1)中雙路視頻采集過(guò)程如下:
[0023]1)車輛正向抓拍:基于車道入口前方45度角傾斜拍攝或正向設(shè)置的正向抓拍攝像機(jī)，對(duì)車輛進(jìn)行正向檢測(cè)、抓拍，自動(dòng)定位車輛牌照并識(shí)別車牌號(hào)碼、底色、牌照結(jié)構(gòu)；同時(shí)，可以將車輛正投影圖像與相機(jī)標(biāo)定的坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行映射，并最終獲得車輛寬度、車頭高度指標(biāo);
[0024]2)車身特征掃描:車道入口一側(cè)的車身掃描攝像機(jī)首先對(duì)駛?cè)氲能囕v車身進(jìn)行側(cè)向掃描，對(duì)車身進(jìn)行逐幀圖像采集和特征提取，并與之前已經(jīng)訓(xùn)練好的車輛模型庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，確定車輛類型；車身掃描攝像機(jī)用于測(cè)量車輛移動(dòng)速度，識(shí)別車頭、車尾并分離不同車輛，識(shí)別輪胎樣式，定位車輛輪胎位置確定車軸，并通過(guò)多個(gè)軸的定位和車速確定軸距。
[0025]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述方法還包括步驟5)視神經(jīng)原理自學(xué)習(xí):將已經(jīng)準(zhǔn)確識(shí)別的牌照信息、車輛外形、車輛品牌和所指定車輛類型定義自動(dòng)建立關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)在未來(lái)一旦檢測(cè)到這一類車輛的要素時(shí)，即自動(dòng)按照指定的類型加以分類。
[0026]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述系統(tǒng)采