[发明专利]一种面向区域重叠的高速公路视频测速方法及系统

摘要

本发明提供了一种面向区域重叠的高速公路视频测速方法及系统。在车辆提取追踪过程中，本发明针对运动区域采用了对区域重叠的鲁棒性更强的算法进行特征参数提取和模板匹配；从而，视区域重叠的程度不同，在重叠程度未超过一定限度时能够成功在重叠区域中实现特定目标车辆的识别；本发明还根据重叠程度自适应地采用相对应的追踪方式。本发明能够在测速视频画面序列的各帧画面中连续地发现特定目标车辆所在区域，特别是当特定目标车辆处于重叠区域的情况也能够实现识别，从而确定代表该特定目标车辆的像素位置，进而实现视频画面坐标系中的运动速度计算。

主权项

一种面向区域重叠的高速公路视频测速方法，其特征在于，包括以下步骤：摄像机标定步骤，建立视频画面坐标系与现实空间坐标系之间的映射关系，求解在视频画面坐标系与现实空间坐标系之间进行转换的参数矩阵；运动车辆区域提取步骤，通过拍摄高速公路的检测段获得视频画面序列，将其中每一帧视频画面与背景模型进行差分运算，通过判断像素值变化幅度是否大于阈值提取视频画面中的运动区域，并且利用预定的区域过滤条件去除干扰，获得运动车辆区域；特定目标车辆识别步骤，识别运动车辆区域的特征参数序列，并且将所述特征参数序列与至少一个表示特定目标车辆的识别模板进行匹配计算；如果该运动车辆区域与其中一个识别模板匹配成功，则确定所述运动车辆区域属于所述识别模板表示的特定目标车辆；在每一帧视频画面中针对至少一个特定目标车辆分别确定属于各特定目标车辆的运动车辆区域；特定目标车辆追踪步骤，将所述视频画面序列的各帧中属于同一个特定目标车辆的运动车辆区域相关联，获得所述同一个特定目标车辆的运动轨迹；根据运动轨迹计算视频画面坐标系中的运动速度，并根据所述参数矩阵计算实际车速；其中，在所述特定目标车辆识别步骤中，如果存在至少一个运动车辆区域的特征参数序列与任何一个识别模板均不能匹配成功，则确定该运动车辆区域为重叠区域，并执行面向区域重叠状态的分支处理方法，所述分支处理方法具体包括：反向预测步骤，调用一帧在先视频画面，并且在该在先视频画面中确定搜索区域，提取位于搜索区域内的运动车辆区域作为备选项，并调用各备选项所属于的特定目标车辆的识别模板，作为备选识别模板；局部识别步骤，设定比较窗口，利用所述比较窗口从所述重叠区域中选取局部区域，计算该局部区域的特征参数序列；以所述局部区域的特征参数序列与备选识别模板执行匹配计算；在匹配不成功的情况下，通过平移所述比较窗口而选取下一个局部区域并计算其特征参数序列，并继续与备选识别模板执行匹配计算，直至匹配成功；在局部区域与一个备选识别模板匹配成功之后，通过微调所述比较窗口的位置，确定与该备选识别模板最为匹配的局部区域，将最为匹配的局部区域识别为属于与该备选识别模板对应的特定目标车辆；在对全部备选识别模板都执行了局部识别步骤之后，继续执行预测识别步骤；预测识别步骤，判断经特定目标车辆识别步骤和局部识别步骤之后，对于从在先帧视频画面中识别出来的特定目标车辆，是否均已在当前帧视频画面中识别到了其运动车辆区域或局部区域；如果存在仍未识别出运动车辆区域或局部区域的特定目标车辆，确定在所述在先帧视频画面中属于该特定目标车辆的运动车辆区域的位置坐标，并基于该位置坐标在当前帧视频画面中确定一有效区域；判断在所述有效区域内是否存在重叠区域；如果存在重叠区域，计算重叠区域的面积是否符合预定面积条件；在符合预定面积条件的情况下，将该重叠区域识别为属于所述特定目标车辆。