[发明专利]基于视频图像处理技术的交通信息采集系统

说明书

技术领域：本发明专利属于计算机控制领域技术，它涉及一套通过现场道路视频去自动采集交通信息的处理系统，尤其是能全面的获取路段上各种交通信息。

背景技术：道路交通基础数据的采集是道路交通管理和智能交通系统中的一项很重要的工作内容，而现在这些基础数据的采集工作主要是由感应线圈车辆检测器和视频车辆检测器两种设备完成的。

环形感应线圈车辆检测器(即通俗说法的地圈)是一种基于电磁感应的车辆检测器，这种传感器是一个通过切割道路路面，形成环形细槽，将漆包线缠绕在环形槽内，然后采用环氧树脂胶将槽密封住的设施。它是一种埋设在道路路面下、通过一定交变电流的环形线圈，在通过交流电后形成感应电磁场。当具有金属物质的车辆通过或停在线圈上时，车辆这种金属物品切割了环形线圈所产生的感应电磁场的磁力线，从而产生电流脉冲信号，之后将脉冲信号送到控制中心，即系统检测到车辆通过地圈的信号，所以地圈式车辆检测器通过电流脉冲信号变化检测出车辆的存在。环形线圈检测器有环形线圈、调谐回路、以及检测电路三部分组成。

环形感应线圈车辆检测器的优点：测量精度较高，适应性较强，故障率较低，性价比较高。其缺点：需要坚固的道路路面，否则检测电路易遭到破坏，较小车辆难以检测到；由于封口的环氧树脂胶在露天的环境下日晒雨淋，易于老化失效，到时封口功能丧失，感应线圈暴露在雨水的环境中，容易发生短路故障而致损坏，需要定期维修和养护；每次安装和维修时更换都需要扒开道路路面，非常麻烦。必须封闭道路行车道，阻碍交通。

视频车辆检测器主要由摄像机(头)和图像识别处理系统所组成。其工作原理是：由闭路电视CCTV摄像机连续摄得道路中的两帧图像，对其全部或部分区域进行比较，如有差异则说明检测区有运动物体，从而检测出通过道路的车辆。而目前来说是视频车辆检测模式去采集道路交通数据还没有被充分的发挥出来。现在应用的摄像机去采集数据的会出现的问题有采集信息不全面、准确性不够、模型设计过于复杂。

发明内容：

为了克服现有的交通信息采集技术中的不足，本发明通过应用一台架设在高建筑物的摄像机对道路进行摄像得到道路运行状态视频，然后基于视频图像处理技术的对图像进行处理从而采集全面准确连续的交通信息参数。该系统不仅可以全面的采集断面交通信息，同时可全面的采集路段上任意时间状态下全面的交通信息参数。

本发明专利所采用的技术方案如下：

1.用固定摄像的方法得到车辆路段运行的视频信息

摄像的选择一般在高的建筑物上正对道路进行摄像拍摄画面如图1所示模型的建立及参数要求

a)摄像机的要求：拍摄的摄像机一般要求是平面镜头，本研究发现分辨率要求在240*320及以上但是分辨率并不是越高越好，分辨率越高运算量越大，所以本文建议分辨率的选择在240×320和480×640之间。

b)本文对于车辆的跟踪识别研究发现最小帧速率应该选择要大于等于10帧每秒。

c)固定拍摄的区域图像1像素点所代表的实际距离要大于等于0.1m。

d)摄像机用三角架进行固定必须稳固，减少风对摄像机的晃动的影响。

e)纵向角度和横向角度的要求：纵向角度α≥11°，横向角β≥67°如图2

2.通过背景更新模型对道路背景进行建模，得到初始的图像数据。

采集的视频通过opencv对道路背景进行建模应用背景更新模型得到原始图像得到原始图像如图3、背景图像如图4和前景图像如图5。从而得到初始的图像数据。

3.连通区域集合分割与合并的方法，其过程在于对车辆阴影联合模连通区域应用一种结合它的形态特征和像素点灰度特征的方法，即先对车辆阴影联合轮廓简化成关键点(六个或七个)然后对这个多边形进行简化分割初次判断车辆信息；对第一次判断不是车辆信息的部分进行带状滤波处理进行二次判断，对二次判断带状滤波后仍有车辆连通信息的部分进行判断连通区域是否进行加法运算得到完整的车辆信息。

具体操作如下：

(1)提出本模型车辆阴影的八种实际情况如图6，对前景图像中连通区域的轮廓用Douglas-Peucker法(道格拉斯——普克法)进行轮廓简化然后按照一定规则选取轮廓六点模型和七点模型从而得到如图7，其中红线以外的部分是车辆阴影部分。