一種道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)，控制器上設(shè)置視頻傳感接口、DDR控制器、NAND Flash接口、MMSC/SD接口、MMSC/SD接口、JTAG接口、UART接口、USB2.0接口、GPIO接口、RS485接口；CCD攝像機(jī)連接用于實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換模塊，DDR存儲器連接控制器上的DDR控制器接口，NAND Flash接口連接控制器上的NAND Flash接口，用于連接有線網(wǎng)絡(luò)的有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊連接控制器上的MMSC/SD接口，云臺控制器連接控制器上的RS485接口，雷達(dá)測速模塊連接控制器上的GPIO接口，EVDO 3G模塊連接控制器上的USB2.0接口，串口RS232連接控制器上的UART接口，JTAG接口連接控制器上的JTAG接口。本實(shí)用新型提高了城市交通智能化管理水平和效率，對減緩城市交通擁堵有積極作用。
【專利說明】一種道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于智能系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]本世紀(jì)以來，蘭州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度每年幾乎都以兩位數(shù)的數(shù)字增長，人民生活水平不斷提高，居民擁有汽車的數(shù)量與日俱增。與此同時，由于受東西狹長、南北不闊的帶狀地形限制，加之黃河與鐵路的阻隔，蘭州城區(qū)形成了 “東西擁擠、南北不暢”的交通局面；城區(qū)道路建設(shè)中存在投入力度不夠，建設(shè)緩慢，道路容量嚴(yán)重不足；蘭州交警隊伍面臨警力不足、交通違章現(xiàn)象嚴(yán)重，按城市人口的萬分之四配備交警，蘭州市交警缺口約500人左右；交通管理科技含量低，信息化手段相對落后等問題，使城市交通擁堵問題日益凸顯并日趨嚴(yán)重，交通擁堵現(xiàn)象已由點(diǎn)到線、由局部向城市大范圍蔓延，幾乎到了 “無路不堵，無日不堵”的局面。
[0003]隨著蘭州市機(jī)動車輛增長迅速、城市道路交通疏導(dǎo)任務(wù)日益繁忙，交通安全形勢面臨日益嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為明顯改善蘭州市道路交通秩序，緩解城區(qū)交通阻塞，減輕交通警察工作強(qiáng)度，必須依靠先進(jìn)技術(shù)、科學(xué)管理，強(qiáng)化交通安全宣傳教育工作，提高交通參與者的交通安全意識，完善交通安全基礎(chǔ)設(shè)施、加大交通管理科技投入，進(jìn)而提高交通疏導(dǎo)和指揮力度和非現(xiàn)場處罰的力度，提高道路交通管理效能。目前蘭州市由于交通科技投入較少，路面交通警力不足，城區(qū)交通情況主要依靠民警上路巡邏或者接聽報警電話獲取，對交通事件處理不及時、不到位。對城區(qū)主次干道及交通道口的交通流、交通狀態(tài)等監(jiān)控信息采集不齊全、交通信息處理能力薄弱，利用率較低，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析和深層次挖掘，也就難以實(shí)時掌控路面的交通狀況，更難于掌握全市交通管理未來的發(fā)展態(tài)勢。
[0004]城市交通擁堵問題已成為制約蘭州市當(dāng)前發(fā)展、緩解蘭州城市污染的最大瓶頸。為改善蘭州交通擁堵現(xiàn)狀，2010年蘭州市市政府提出了“逐步建立以公共交通為主體，以軌道交通為骨干，以智能交通為管理的現(xiàn)代城市公共交通體系，最終實(shí)現(xiàn)客貨、快慢、人車、機(jī)非分流，實(shí)現(xiàn)暢通蘭州”的目標(biāo)。要達(dá)到這個目標(biāo)，必須將城市交通擁堵問題納入蘭州市交通中長期整體規(guī)劃當(dāng)中，并與解決近期燃眉之急有機(jī)結(jié)合起來。通過采用先進(jìn)技術(shù)手段，改進(jìn)交通管理方式，提升現(xiàn)有道路智能化管理水平，重點(diǎn)優(yōu)化提升主干道路和樞紐型十字路口的通行量，充分利用現(xiàn)有道路資源等措施，是一個以“向管理要道路、向先進(jìn)技術(shù)要道路”的有效方法。
[0005]更重要的是，迄今還沒有非常完善的關(guān)于道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)的相關(guān)研究和報道，本實(shí)用新型旨在提供一個相對完善的道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)，以解決目前對城區(qū)主次干道及交通道口的交通流、交通狀態(tài)等監(jiān)控信息采集不齊全、交通信息處理能力薄弱，利用率較低，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析和深層次挖掘，也就難以實(shí)時掌控路面的交通狀況，更難于掌握全市交通管理未來的發(fā)展態(tài)勢的問題。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)，旨在解決城區(qū)道路建設(shè)中存在投入力度不夠，建設(shè)緩慢，道路容量嚴(yán)重不足；交警隊伍面臨警力不足、交通違章現(xiàn)象嚴(yán)重，交通管理科技含量低，信息化手段相對落后的問題。
[0007]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)，該道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)包括:
[0008]道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)主要由:TMS320DM642控制器、CXD攝像機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、DDR存儲器、NANDFlash接口、有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊、云臺控制器、雷達(dá)測速模塊、EVD03G 模塊、串口 RS232、JTAG 接口 ；
[0009]TMS320DM642控制器上設(shè)置視頻傳感接口、DDR控制器、NANDFlash接口、MMSC/SD接口、MMSC/SD 接口、JTAG 接口、UART 接口、USB2.0 接口、GP1 接口、RS485 接口 ；
[0010]CXD攝像機(jī)連接用于實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換模塊，DDR存儲器連接TMS320DM642控制器上的DDR控制器接口，NANDFlash接口連接TMS320DM642控制器上的NANDFlash接口，用于連接有線網(wǎng)絡(luò)的有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊連接TMS320DM642控制器上的MMSC/SD接口，云臺控制器連接TMS320DM642控制器上的RS485接口，雷達(dá)測速模塊連接TMS320DM642控制器上的GP1接口，EVD03G模塊連接TMS320DM642控制器上的USB2.0接口，串口 RS232連接TMS320DM642控制器上的UART接口，JTAG接口連接TMS320DM642控制器上的JTAG接口。
[0011]本實(shí)用新型提供的道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)，是對基于視頻的交通圖像信息獲取及智能處理方法和技術(shù)的創(chuàng)新，搭建交通視頻圖像信息獲取及智能處理實(shí)驗(yàn)平臺，道路交通視頻信息獲取及智能處理方法將先進(jìn)的信息、數(shù)據(jù)通信傳輸、電子傳感、電氣控制、計算機(jī)以及智能信息處理等技術(shù)有效集成，構(gòu)成了完整的綜合運(yùn)輸和管理體系。該系統(tǒng)可以實(shí)時、準(zhǔn)確、高效地監(jiān)控、優(yōu)化、誘導(dǎo)交通流量，以緩解交通擁擠問題。城市有關(guān)部門和專家提出的“綠波走廊”、“限時限速”、“可變車道”、“單向通行”等緩解交通堵塞的措施都需要依靠ITS系統(tǒng)才能有效實(shí)施。道路交通信息包括車流量、車型、車速、車輛運(yùn)行軌跡等基本交通參數(shù)，這些信息的獲取是ITS發(fā)揮作用的前提和基礎(chǔ)。而交通視頻圖像中包含了大量這類交通信息。因此，交通視頻圖像信息獲取及智能處理關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)為眾多研究人員所關(guān)注，并且已取得一定成果。
[0012]本實(shí)用新型還重點(diǎn)研究開發(fā)主干道路和樞紐型十字路口車流量統(tǒng)計、車型識別、異常行駛車輛檢測、違停和逆行車輛檢測與識別等關(guān)鍵技術(shù)，獲取車流量、車型、車速、車輛運(yùn)行軌跡等基本交通參數(shù)，不僅可以節(jié)省大量警力，而且獲取的道路交通信息可以為交通實(shí)時監(jiān)控、城市交通誘導(dǎo)、警力調(diào)度優(yōu)化、違章行為處罰提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，大大提高城市交通智能化管理水平和效率，對減緩城市目前交通擁堵有積極的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的道路交通視頻信息獲取及智能處理方法的流程圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖中:1、TMS320DM642控制器；2、CCD攝像機(jī)；3、A/D轉(zhuǎn)換模塊；4、DDR存儲器；5、NANDFlash接口 ；6、有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊；7、云臺控制器；8、雷達(dá)測速模塊；9、EVD03G模塊；
10、串口 RS232 ; 11、JTAG 接口。

【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型不存在軟件或方法的創(chuàng)新。
[0017]必要技術(shù)方案:
[0018]結(jié)合附圖1對本案例進(jìn)行說明，本實(shí)用新型實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種道路交通視頻信息獲取及智能處理方法，該方法的步驟包括:
[0019]S101、對車輛視頻進(jìn)行預(yù)處理，即采用中值濾波消除強(qiáng)干擾椒鹽噪聲，并采用一種基于區(qū)域聚類的新方法去除動態(tài)陰影；
[0020]S102、對交通道路路口車流量進(jìn)行檢測，采用虛擬檢測線法用來檢測車輛的運(yùn)行速度，通過得到虛擬檢測線和車輛之間的自相關(guān)系數(shù)，來分析車輛的時速；
[0021]S103、對車輛車型進(jìn)行識別，采用基于加權(quán)距離最小支持向量機(jī)分類器和模糊支持向量機(jī)分類器的組合分類方法實(shí)現(xiàn)高效、高精度車型識別技術(shù)；
[0022]S104、對車輛車型進(jìn)行識別，根據(jù)每個樣本對分類結(jié)果的不同影響，通過相應(yīng)的度量方法計算出相應(yīng)的度量值，由此得到不同的懲罰值；
[0023]S105、對違章車輛進(jìn)行檢測，根據(jù)前面部分得到的參數(shù)，綜合各子系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行對比和分析，對相關(guān)違規(guī)車輛進(jìn)行報警，并跟蹤記錄，直到車輛行為恢復(fù)正常。
[0024]次要技術(shù)方案:
[0025]進(jìn)一步，在SlOl中采用中值濾波消除強(qiáng)干擾椒鹽噪聲，對圖像中的非噪聲點(diǎn)的影響較小，保持圖像的輪廓。
[0026]進(jìn)一步，在SlOl中采用一種基于區(qū)域聚類的新方法去除動態(tài)陰影時，應(yīng)先利用圖像的梯度特性判斷陰影所在的方向，在相應(yīng)陰影區(qū)域設(shè)定一定的聚類準(zhǔn)則來劃分陰影和目標(biāo)車輛的邊界，最后去除陰影；將去除陰影后的彩色圖像通過灰度轉(zhuǎn)化公式轉(zhuǎn)化到灰度空間，灰度空間中，用黑白之間不同灰色來顯示圖像。
[0027]進(jìn)一步，在S102中采用的虛擬檢測線法是一種結(jié)合傳統(tǒng)虛擬線圈技術(shù)的用虛擬線圈組合框法來檢測車流量的新方法，并進(jìn)行了虛擬線圈組合。
[0028]進(jìn)一步，在S103中，在車型樣本訓(xùn)練階段，采用基于加權(quán)最小分類器結(jié)合支持向量機(jī)的快速訓(xùn)練算法，對于車型分類采用基于二叉決策樹的支持向量機(jī)的基礎(chǔ)上加入模糊隸屬度函數(shù)的方法進(jìn)行車型分類。
[0029]進(jìn)一步，在S103中采用的一種基于加權(quán)最小分類器結(jié)合支持向量機(jī)的快速訓(xùn)練算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟是，在訓(xùn)練決策向量機(jī)的每一層支持向量機(jī)分類器時，先采用加權(quán)最小距離分類器將訓(xùn)練集分為正反兩類，然后利用全部正例樣本以及結(jié)合加權(quán)最小距離分類法挑選出來的最可能成為支持向量的反例樣本訓(xùn)練SVM并獲得SVM分類器，從而加快訓(xùn)練速度。
[0030]進(jìn)一步，在S104中根據(jù)每個樣本對分類結(jié)果的不同影響，通過相應(yīng)的度量方法計算出相應(yīng)的度量值，由此得到不同的懲罰值，在構(gòu)造超平面時可以忽略掉對分類結(jié)果相對不重要的數(shù)據(jù)，提高效率。
[0031]進(jìn)一步，結(jié)合車輛/陰影模型建立和判決，將區(qū)域聚類的理論和方法應(yīng)用到車輛陰影消除技術(shù)。
[0032]進(jìn)一步，在車型識別方面，采用了基于加權(quán)距離最小支持向量機(jī)分類器和模糊支持向量機(jī)分類器的組合分類方法來實(shí)現(xiàn)高效、高精度車型識別技術(shù)。
[0033]進(jìn)一步，通過獲取視頻場景范圍內(nèi)車輛速度、方向及運(yùn)行軌跡等交通信息參數(shù)，建立車輛運(yùn)動模型，描述、分析和識別車輛行為。
[0034]如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)主要由:TMS320DM642控制器1、CCD攝像機(jī)2、A/D轉(zhuǎn)換模塊3、DDR存儲器4、NANDFlash接口 5、有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊6、云臺控制器7、雷達(dá)測速模塊8、EVD03G模塊9、串口 RS23210、JTAG接口 11 ;
[0035]TMS320DM642控制器I上設(shè)置視頻傳感接口、DDR控制器、NANDFlash接口、MMSC/SD 接口、MMSC/SD 接口、JTAG 接口、UART 接口、USB2.0 接口、GP1 接口、RS485 接口 ；
[0036]NANDFlash接口(Nand-flash內(nèi)存是flash內(nèi)存的一種，其內(nèi)部采用非線性宏單元模式，為固態(tài)大容量內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)提供了廉價有效的解決方案。Nand-flash存儲器具有容量較大，改寫速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲，因而在業(yè)界得到了越來越廣泛的應(yīng)用，如嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機(jī)、MP3隨身聽記憶卡、體積小巧的U盤等。
[0037]CXD攝像機(jī)2連接用于實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換模塊3，DDR存儲器4連接TMS320DM642控制器I上的DDR控制器接口，NANDFlash接口 5連接TMS320DM642控制器I上的NANDFlash接口，用于連接有線網(wǎng)絡(luò)的有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊6連接TMS320DM642控制器I上的麗SC/SD接口，云臺控制器7連接TMS320DM642控制器I上的RS485接口，雷達(dá)測速模塊8連接TMS320DM642控制器I上的GP1接口，EVD03G模塊9連接TMS320DM642控制器I上的USB2.0接口，串口 RS23210連接TMS320DM642控制器I上的UART接口，JTAG接口 11連接TMS320DM642控制器I上的JTAG接口 ；
[0038]TMS320DM642控制器通過視頻傳感接口采集CXD攝像機(jī)實(shí)時路況視頻；通過RS485接口控制攝像機(jī)的云臺角度；通過GP1接口讀取雷達(dá)測速模塊的脈沖計數(shù)獲得車輛的實(shí)時速度；利用USB2.0接口連接EVD03G模塊上傳處理結(jié)果和車輛圖片，或者利用MMSC/SD接口連接有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊上傳處理結(jié)果和車輛圖片；處理結(jié)果和采集的圖片存儲在MMSC/SD接口卡中。
[0039]工作原理:本實(shí)用新型提供了一種道路交通視頻信息獲取及智能處理方法，該方法的步驟包括:對車輛視頻進(jìn)行預(yù)處理，即采用中值濾波消除強(qiáng)干擾椒鹽噪聲，并采用一種基于區(qū)域聚類的新方法去除動態(tài)陰影；對交通道路路口車流量進(jìn)行檢測，采用虛擬檢測線法用來檢測車輛的運(yùn)行速度，通過得到虛擬檢測線和車輛之間的自相關(guān)系數(shù)，來分析車輛的時速；對車輛車型進(jìn)行識別，采用基于加權(quán)距離最小支持向量機(jī)分類器和模糊支持向量機(jī)分類器的組合分類方法實(shí)現(xiàn)高效、高精度車型識別技術(shù)；對車輛車型進(jìn)行識別，根據(jù)每個樣本對分類結(jié)果的不同影響，通過相應(yīng)的度量方法計算出相應(yīng)的度量值，由此得到不同的懲罰值；對違章車輛進(jìn)行檢測，根據(jù)前面部分得到的參數(shù)，綜合各子系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行對比和分析，對相關(guān)違規(guī)車輛進(jìn)行報警，并跟蹤記錄，直到車輛行為恢復(fù)正常。
[0040]本實(shí)用新型提供的道路交通視頻信息獲取及智能處理方法，是對基于視頻的交通圖像信息獲取及智能處理方法和技術(shù)的創(chuàng)新，搭建交通視頻圖像信息獲取及智能處理實(shí)驗(yàn)平臺，道路交通視頻信息獲取及智能處理方法將先進(jìn)的信息、數(shù)據(jù)通信傳輸、電子傳感、電氣控制、計算機(jī)以及智能信息處理等技術(shù)有效集成，構(gòu)成了完整的綜合運(yùn)輸和管理體系。該系統(tǒng)可以實(shí)時、準(zhǔn)確、高效地監(jiān)控、優(yōu)化、誘導(dǎo)交通流量，以緩解交通擁擠問題。城市有關(guān)部門和專家提出的“綠波走廊”、“限時限速”、“可變車道”、“單向通行”等緩解交通堵塞的措施都需要依靠ITS系統(tǒng)才能有效實(shí)施。道路交通信息包括車流量、車型、車速、車輛運(yùn)行軌跡等基本交通參數(shù)，這些信息的獲取是ITS發(fā)揮作用的前提和基礎(chǔ)。而交通視頻圖像中包含了大量這類交通信息。因此，交通視頻圖像信息獲取及智能處理關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)為眾多研究人員所關(guān)注，并且已取得一定成果。
[0041]本實(shí)用新型還重點(diǎn)研究開發(fā)主干道路和樞紐型十字路口車流量統(tǒng)計、車型識別、異常行駛車輛檢測、違停和逆行車輛檢測與識別等關(guān)鍵技術(shù)，獲取車流量、車型、車速、車輛運(yùn)行軌跡等基本交通參數(shù)，不僅可以節(jié)省大量警力，而且獲取的道路交通信息可以為交通實(shí)時監(jiān)控、城市交通誘導(dǎo)、警力調(diào)度優(yōu)化、違章行為處罰提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，大大提高城市交通智能化管理水平和效率，對減緩城市目前交通擁堵有積極的作用。
[0042]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)，其特征在于，該道路交通視頻信息獲取及智能處理系統(tǒng)包括:控制器、CXD攝像機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、DDR存儲器、NANDFlash接口、有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊、云臺控制器、雷達(dá)測速模塊、EVD03G模塊、串口 RS232、JTAG接口 ； 控制器上設(shè)置視頻傳感接口、DDR控制器、NANDFlash接口、MMSC/SD接口、MMSC/SD接口、JTAG 接 口、UART 接 口、USB2.0 接口、GP1 接 口、RS485 接 口 ； CXD攝像機(jī)連接用于實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換模塊，DDR存儲器連接控制器上的DDR控制器接口，NANDFlash接口連接控制器上的NANDFlash接口，用于連接有線網(wǎng)絡(luò)的有線網(wǎng)絡(luò)接口模塊連接控制器上的MMSC/SD接口，云臺控制器連接控制器上的RS485接口，雷達(dá)測速模塊連接控制器上的GP1接口，EVD03G模塊連接控制器上的USB2.0接口，串口 RS232連接控制器上的UART接口，JTAG接口連接控制器上的JTAG接口。
【文檔編號】H04N7/18GK204087487SQ201420413768
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】伍忠東, 李強(qiáng), 周冬梅, 劉欣, 張明星, 孟歌, 張雁寧 申請人:蘭州交通大學(xué)