除去白色像 素數(shù)目少于800的8連通區(qū)域，從而除去噪聲干擾。
[0041] 圖4是本實用新型消除圖像抖動過程中基于圖像匹配的示意圖；如圖4所示，車輛 監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像抖動會嚴重影響車輛的識別和跟蹤。本實用新型利用軟件來消除圖像 抖動。為了不影響系統(tǒng)的實時性，本實用新型采用基于圖像匹配的方法，對于只含有平移和 微小旋轉(zhuǎn)的圖像序列具有較高的檢測精度。
[0042] 在進行抖動消除之前需要將每幀彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像。假設每幀圖像水平、 垂直方向像素數(shù)分別為S、T。建立基準幀坐標系0ΧΥ，原點位于基準幀左上角，X軸水平向 右，Y軸垂直向下。實心框代表基準幀中匹配區(qū)域，虛線框代表搜索框，搜索框在一定范圍內(nèi) 移動尋找匹配區(qū)域。開始處理前將匹配區(qū)域在基準幀中的像素灰度值及左上角坐標（? yD) 保存到內(nèi)存中，并且設置偏移偏移量為（S x，Sy)初值是（〇,〇)，運動趨勢為（βχ，0y)，β χ 和0￥取+1時分別表示向右、向下運動，取一 1時分別表示向左、向上運動；運動趨勢的初 值可以任意選取，假設為（+1，+1)。開始處理后，假設對任一幀圖像已經(jīng)求得上一幀中匹配 區(qū)域的（S χ，δ y)和（β χ，β y)，搜索最佳匹配的步驟是：
[0043] ①根據(jù)上一幀的偏移量預測搜索起點。令第1個子圖左上角在當前幀坐標系里的 坐標（X，Y)滿足X = X。+ s x，Y = y。+ δ y然后按照絕對差值和法求其與匹配區(qū)域的相似程 度測度函數(shù)值，BP
[0045] 式中，（X，Y)為子圖左上角在當前幀坐標系里的坐標；D(X，Y)為子圖與匹配區(qū)域 的相似程度測度函數(shù)值;M、N分別為匹配區(qū)域水平、垂直方向像素數(shù)；(X，Y)為子圖與匹配 區(qū)域中的對應像素在各自坐標系里的坐標；g(x，y)和g<：( X，y)分別為子圖與匹配區(qū)域中對 應像素的灰度。
[0046] ②進行水平方向的搜索。Y保持上一步的值不變，根據(jù)βχ預測下一個子圖的X， 即令X = Χ+βχ，按照式⑴重新計算測度函數(shù)值。若測度函數(shù)值變小或不變，說明搜索方 向正確，根據(jù)βχ規(guī)定的方向繼續(xù)搜索，直到測度函數(shù)值即將變大。若測度函數(shù)值變大，說 明搜索方向錯誤，退回原位置，β χ=_β χ，并根據(jù)新的1規(guī)定的方向搜索，直到測度函數(shù) 值即將變大。在搜索過程中若超出搜索范圍則停止，認為搜索失敗。
[0047] ③進行垂直方向的搜索。類似于步驟②，不同的是將乂、￥和βχ
[0048] 分別換成Υ、Χ和ey。
[0049] ④重復步驟②和步驟③，直到X和Y不再改變。若重復次數(shù)超過給定值，也認為搜 索失敗。允許的重復次數(shù)需要根據(jù)運行時間和處理效果綜合確定。
[0050] 圖5a和圖5b是本實用新型車輛違章識別算法流程圖；如圖5a和圖5b所不，當前 幀與背景差分得到變化區(qū)域，生成二值化模板去除噪聲，利用形態(tài)學標記操作監(jiān)測出車輛 位置，在下一幀進行匹配，判斷是否匹配成功，當匹配成功時計數(shù)器開始計數(shù)，當大于設定 值時判定違章并輸出結(jié)果；當計數(shù)器小于設定值時返回繼續(xù)進行匹配；匹配不成功時返回 變化區(qū)域，通過上述方法進行循環(huán)識別。
[0051] 在黃色網(wǎng)格線區(qū)域內(nèi)檢測出車輛后，對是否違章進行判定，判斷車輛違章之后，則 進行車輛的跟蹤，在駛離拍攝區(qū)域時抓拍車輛拍照。
[0052] 圖6是本實用新型匹配跟蹤算法流程圖；如圖6所示，對得到的二值化圖像進行 標記，獲得若干目標區(qū)域。對每一個目標區(qū)域求取外接矩形，得到模式匹配區(qū)域，求取矩形 中心點坐標。下一幅圖像輸入時，判斷目標區(qū)域中像素數(shù)量的變化，如果像素數(shù)量的變化小 于閾值，該車輛處于停止狀態(tài)，開始計時，迭代匹配，當計數(shù)器到達一定時間時，標記車輛違 章，對車輛進行跟蹤，本技術方案采用像素的變化數(shù)量小于30 %時，車輛處于停止狀態(tài)，時 間計數(shù)器達到10秒時，置違章標志為1，記下違章時間，標記該違章車輛；黃色網(wǎng)格線區(qū)域 內(nèi)違章監(jiān)測裝置采用近景，遠景拍攝配合工作，跟蹤監(jiān)測目標中心點的變化，如果中心點接 近黃網(wǎng)格邊界，則開啟攝像頭近景模式拍攝車頭近景，進行牌照識別，保存結(jié)果，作為處罰 肇事車輛依據(jù)。違章記錄包含：違章地點、違章時間、違章類型、違章車輛牌照號、一段違章 動態(tài)全景視頻和近景車頭或車尾牌照圖像。
[0053] 高清攝像機10對準路口禁止停車的黃色網(wǎng)格線區(qū)域，通過攝像頭采集監(jiān)測圖像， 由分區(qū)功能模塊對其中任意一張圖片進行分塊操作，每一塊將作為后續(xù)圖像處理和識別單 位，能有效提高識別效率，且能同時實現(xiàn)四車道多個區(qū)域同時檢測。在分區(qū)操作界面下，程 序自動生成7分區(qū)或11分區(qū)。如果示例分區(qū)不滿足要求，用戶可以手動改寫分區(qū)模式，輸 入分區(qū)數(shù)，拖動方框，以恰好覆蓋檢測區(qū)域為宜。分區(qū)完成，程序自動保存分區(qū)信息，寫入配 置文件。
[0054] 由分區(qū)功能模塊對其中任意一張圖片進行分塊操作，每一塊將作為后續(xù)圖像處理 和識別單位。設分區(qū)數(shù)設置為N，則在程序中建立N維鏈表數(shù)組R(N)，其中R(i)為對應第i 個分區(qū)中的違章車輛信息檔案，鏈表中保留目標區(qū)域（矩形區(qū)域）第一次出現(xiàn)的位置坐標、 像素均值和車輛滯留時間T。
[0055] 原始檢測區(qū)域的位置坐標和像素均值求取的具體過程為：首先利用OpenCV庫提 供的cvFindContoursO函數(shù)獲得這個二值化圖像的輪廓，然后用cvBoundingRectO函數(shù) 計算出這個輪廓的"外接矩形"，這個矩形記為rect，那么這個矩形的位置和長寬分別為X =rect. X，Y = rect. y，M = rect. width，N = rect. height。位置坐標選取矩形區(qū)域中心 點坐標，記位置坐標為（px, Py)，計算公式如式2
[0057] 矩形區(qū)域像素均值C的求取如式3所示，其中g(x，y)為點（x，y)處的像素值。
[0059] 程序中循環(huán)計算每一幀圖像目標區(qū)域的位置坐標和像素均值，若像素均值變化小 于30%時，認為車輛處于停止狀態(tài)，時間計數(shù)T自增1，直至T = 10。
[0060] 當T>10時，標記該車輛，判為違章，當車輛中心點接近黃色網(wǎng)格線區(qū)域邊緣時，啟 動攝像機近景拍照，同時清除保留該車信息的鏈表信息；進行車牌照識別，將車牌信息保存 至程序中設置的靜態(tài)字符數(shù)組中，以便其余的分區(qū)進行比對，避免重復識別；程序中自動生 成以違章時間地點和違章車牌號命名的文件夾，確定車輛違章后，向該文件夾中拷貝指定 數(shù)量的違章過程圖像和圖片作為事后執(zhí)法依據(jù)；程序中自動生成一張由車輛違章過程中四 張圖片拼接成的圖片，如圖7所示，可以作為事后違章驗證圖片。四張圖片分別為包含車牌 照的近景圖、車輛開始違章停車圖、確定違章圖（第10秒）、違章中間時刻圖。
[0061] 本實用新型由于采用工業(yè)控制計算機，有效濾除樹木、行人和其他機動車輛的干 擾，抗噪性能佳；另外，經(jīng)優(yōu)化的圖像，可同時監(jiān)測四個車道的黃色網(wǎng)格線區(qū)域的違章停車 行為，識別率、準確率、實時性能高。
【主權項】
1. 一種交通禁停區(qū)域違章停車監(jiān)測裝置，其特征在于，包括，高清攝像機（10)、補光燈 (20)、工業(yè)控制計算機（30)、網(wǎng)絡設備（40)和計算機監(jiān)測裝置（50);所述高清攝像機（10) 與補光燈（20)設置安裝在監(jiān)測路段的龍門架上，所述工業(yè)控制計算機（30)設置安裝在路 旁的供電箱內(nèi)，所述高清攝像機（10)、補光燈（20)與工業(yè)控制計算機（30)通過網(wǎng)線電連 接，所述工業(yè)控制計算機（30)經(jīng)網(wǎng)絡設備（40)與計算機監(jiān)測裝置（50)通過網(wǎng)線電連接， 所述工業(yè)控制計算機（30)接收高清攝像機（10)的拍攝數(shù)據(jù)，同時進行違章車輛的車牌識 別。2. 根據(jù)權利要求1所述的交通禁停區(qū)域違章停車監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的網(wǎng)絡 設備（40)為光端機和網(wǎng)絡；使用一臺高清攝像機（10)即可監(jiān)測四個車道上的車輛。
【專利摘要】本實用新型公開了一種交通禁停區(qū)域違章停車監(jiān)測裝置，包括，高清攝像機、補光燈、工業(yè)控制計算機、網(wǎng)絡設備和計算機監(jiān)測裝置；高清攝像機與補光燈設置安裝在監(jiān)測路段的龍門架上，工業(yè)控制計算機設置安裝在路旁的供電箱內(nèi)，高清攝像機、補光燈與工業(yè)控制計算機通過網(wǎng)線電連接，工業(yè)控制計算機經(jīng)網(wǎng)絡設備與計算機監(jiān)測裝置通過網(wǎng)線電連接，工業(yè)控制計算機接收高清攝像機的拍攝數(shù)據(jù)，同時進行違章車輛的車牌識別；有益效果是，由于采用工業(yè)控制計算機，有效濾除樹木、行人和其他機動車輛的干擾，抗噪性能佳；另外，經(jīng)優(yōu)化的圖像，可同時監(jiān)測四個車道的黃色網(wǎng)格線區(qū)域的違章停車行為，識別率、準確率、實時性能高。
【IPC分類】G08G1/017, G08G1/01
【公開號】CN204884166
【申請?zhí)枴緾N201520300846
【發(fā)明人】張軍, 張婷, 張孔, 楊伯軒, 王志舟
【申請人】天津大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年5月8日