[发明专利]基于车辆语义感知的智慧城市视频自适应HDR控制方法

说明书

本发明公开了一种基于车辆语义感知的智慧城市视频自适应HDR控制方法。包括：构建城市信息模型；基于神经网络检测道路上的车辆并对其进行轨迹分析；根据车辆行驶轨迹以及城市信息模型计算车辆实时车速；根据车速与阈值的比较结果，判断是否切换高动态范围成像，实现自适应HDR控制；同时，将道路子区域图像投影拼接，集成到城市信息模型，结合WebGIS技术进行可视化展示。利用本发明，能够根据道路实时通行情况调节相机HDR模式，获得高质量的车辆实时通行情况图像，智慧城市信息集成性能好，能够实时展示道路全景成像。

技术领域

本发明涉及人工智能、智慧城市、CIM、计算机视觉技术领域，具体涉及一种基于车辆语义感知的智慧城市视频自适应HDR控制方法。

背景技术

智慧城市经历了十年时间的探索，目前已经初具成效，然而在城市相关的日常工作中，并没有得到较好的体现。在许多工作中，仍旧采用人力资源为主，这种通过人的主观识别进行判断再工作的模式，导致工作者的工作量大且耗时很长。

在智慧城市道路交通中，一些场景下要求合成高动态范围图像，提供更多图像细节。目前，用于道路信息采集的摄像头由于工作环境和工作时长的限制，一般不采用性能较好的高刷新率相机，如果长时间降低帧率来满足高动态范围成像，会影响道路交通的监控。一些研究通过分析图像亮度来判断是否开启高动态范围成像模式，没有与实际道路车辆通行情况结合，无法获得高质量的车辆通行情况图像。而且目前用于信息采集的摄像头只负责所监视区域，在对所采集图像的处理中，由于重复采集等情况的存在，难以将信息整合起来，在人为监控过程中，往往是单一视角，缺少整体视角实时成像。

因此，现有技术存在不能获得高质量车辆通行情况图像、信息分散、缺少整体视角实时成像的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种基于车辆语义感知的智慧城市视频自适应HDR控制方法，能够根据道路实时通行情况调节相机HDR模式，获得高质量的车辆实时通行情况图像，智慧城市信息集成性能好，能够实时展示道路全景成像。

一种基于车辆语义感知的智慧城市视频自适应HDR控制方法，该方法包括：

(1)结合城市建筑信息、道路信息，建立三维城市空间模型，构建城市信息模型；

(2)将摄像头实时采集的道路子区域图像输入车辆检测编码器、车辆检测解码器进行分析，得到车辆中心点热力图以及车辆包围框宽、高；

(3)计算当前帧道路子区域图像车辆包围框与前一帧道路子区域图像车辆包围框的IoU，根据计算结果设置匹配权重，通过KM算法得到当前帧车辆包围框集合与前一帧车辆包围框集合的最优匹配解；

(4)根据最优匹配解，将当前帧车辆包围框中心点匹配至对应车辆的中心点集，得到相应车辆的新的中心点集；

(5)根据车辆的中心点集，通过曲线拟合得到对应车辆的行驶轨迹，将车辆行驶轨迹发送至城市信息模型；

(6)根据车辆行驶轨迹，结合城市信息模型计算车辆实时车速，判断是否存在超速行驶的车辆，根据超速判断结果调节摄像头HDR模式的开关；根据车辆行驶轨迹，结合城市信息模型计算车辆实时车速具体为：取连续时间序列道路子区域图像中的任意两帧，已知相机刷新率可得两帧之间的时间间隔；将两帧图像中车辆行驶轨迹点投影到城市信息模型地面平面，得到车辆行驶轨迹点在城市信息模型的坐标；根据坐标计算两帧之间的车辆位置偏移量；将车辆位置偏移量除以时间间隔得到车辆实时车速；

(7)各个摄像头对道路子区域进行图像采集；根据相机像平面与城市信息模型地面二维平面之间角点的对应点对，通过SVD算法得到两个平面之间投影变换的单应性矩阵，通过单应性矩阵将像平面的点投影到与城市信息模型地面平行的复合全景平面上；对投影变换后的图像进行图像拼接操作，并集成到城市信息模型中，结合WebGIS技术对城市信息模型进行可视化。