[发明专利]一种基于智能视频分析技术的车辆越线检测方法

权利要求书

1.一种基于智能视频分析技术的车辆越线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，根据实时光强对视频监控图像进行预处理，消除场景变化的影响；

步骤二，采用改进的三帧差分算法将视频监控图像中的车辆检测出来；具体过程如下：

(1)将相邻的三帧图像F_f-1(x,y),F_f(x,y),F_f+1(x,y)作为一组，通过Canny边缘提取算子对图像进行边缘提取；

(2)对边缘提取后的三帧图像分别计算相邻两帧图像的差值：

(3)对差分结果进行逻辑与操作得到中间图像

D′(x,y)＝D_(f,f-1)(x,y)∩D_(f+1,f)(x,y)；

(4)通过获得的场景光强度I和监控场景车辆行驶限速V_max自适应的选取阈值：

其中：a为实验后得出的阈值自适应系数，T₀为初始阈值；通过自适应阈值对中间图像进行二值化处理得到三帧差分的结果，检测出运动车辆，表达如下：

步骤三，检测到车辆位置后，以外接矩形框标注，通过目标跟踪算法跟踪车辆的运动轨迹；

步骤四，利用度量函数检测初始帧目标车辆与当前帧候选目标的相似性，通过不断的迭代计算获得目标在当前帧的实际位置，获取车辆的运动轨迹；

步骤五，对视频序列的每一帧当中都运用步骤四的迭代计算，并将上一帧的结果作为下一帧的初始值，如此不断循环迭代；

步骤六，重复步骤五得到车辆的多条运动轨迹，选取合适的运动轨迹检测警戒线与轨迹是否相交，判定车辆是否越线；具体过程如下：

1)重复迭代过程得到每一帧图像中车辆的外接矩形跟踪框R[(x_lu,y_lu),(x_rd,y_rd)]，其中(x_lu,y_lu)是跟踪矩形左上角的坐标，(x_rd,y_rd)是跟踪矩形右下角的坐标，以外接矩形的四边的中点和质心分别为坐标标记出三条车辆行驶轨迹线路；

2)对车辆的运动轨迹进行预处理，通过滤波技术对车辆的运行轨迹进行平滑处理得到更加平滑的车辆行驶轨迹；

3)根据警戒线的类型选择不同的车辆轨迹，检测其与预设警戒线是否相交，判定车辆是否越线。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能视频分析技术的车辆越线检测方法，其特征在于：步骤一的具体过程包括：获取视频监控帧后，通过比对正常天气条件下的道路场景，估计整个环境的明暗变化，获取场景的整体光强I，消除每一帧图像的环境整体变化，便于图像的后续处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能视频分析技术的车辆越线检测方法，其特征在于：步骤四的具体过程如下：

(i)将视频图像帧转换为HSV颜色空间，并获取H通道的分布直方图，即灰度图像；

(ii)假定初始帧中的目标区域有n个像素分别用{I_i}_i＝1,…,n表示，将选中区域的灰度图像空间划分为m个相等区间的灰度直方图，目标模型的概率密度可以表示为：

其中：C为归一化系数，I_i^*为归一化像素位置，K为核函数，M(I_i)为像素所属的灰度直方图区间，u为直方图的颜色索引；

(iii)在第t帧时，根据(t-1)帧的目标中心位置l₀，以l₀为搜索窗口的中心，假定候选目标的中心为l，计算第t帧的候选目标区域直方图，则候选目标的概率密度可以表示为

(iv)定义相似函数为：

用于描述目标模型和候选目标之间的相似程度；

(v)移动搜索窗的中心到质心，如果移动距离大于预设的固定阈值，则重复上述步骤，直到寻找到的是相似函数最大的候选区域，即是当前帧中目标的位置。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能视频分析技术的车辆越线检测方法，其特征在于：所述判定车辆是否越线的依据包括：

(1)警戒线与道路垂直时，选用车辆前后边中点坐标形成的轨迹线作为判定依据；

(2)警戒线与道路平行时，选用车辆两侧边中点坐标形成的轨迹线作为判定依据；

(3)其他警戒线类型时，选用车辆质心坐标形成的轨迹线作为判定依据。