一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法

摘要

本发明涉及一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法，该方法包括：1)提供一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统，所述识别系统包括移动硬盘、AT89C51单片机、图像识别设备和高清摄像设备，所述移动硬盘预存了交通路口的实线图像特征，所述高清摄像设备对所述交通路口进行图像采集以获得间隔预设时间的两幅路口图像，所述图像识别设备与所述高清摄像设备和所述移动硬盘分别连接，基于所述实线图像特征分别对所述两幅路口图像进行图像处理，所述AT89C51单片机与所述图像识别设备连接，基于所述图像处理结果确定所述交通路口是否存在跨实线并道车辆；2)使用所述系统来进行识别。

权利要求

1.一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法，该方法包括：

1)提供一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统，所述识别系统包括移动硬盘、AT89C51单片机、图像识别设备和高清摄像设备，所述移动硬盘预存了交通路口的实线图像特征，所述高清摄像设备对所述交通路口进行图像采集以获得间隔预设时间的两幅路口图像，所述图像识别设备与所述高清摄像设备和所述移动硬盘分别连接，基于所述实线图像特征分别对所述两幅路口图像进行图像处理，所述AT89C51单片机与所述图像识别设备连接，基于所述图像处理结果确定所述交通路口是否存在跨实线并道车辆；

2)使用所述系统来进行识别；

其特征在于，所述识别系统还包括：

亮度传感器，位于所述高清摄像设备上，用于检测所述高清摄像设备周围环境的环境亮度；

照明光源，位于所述高清摄像设备上，用于为所述高清摄像设备的图像采集提供辅助照明；

用户输入设备，用于根据用户的操作，输入预设时间、实线上限灰度阈值和实线下限灰度阈值，所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值用于将图像中的实线和背景分离；

无线通信接口，与远端的道路交通管理平台建立双向无线通信链路，用于接收所述道路交通管理平台无线发送的控制指令；

所述移动硬盘与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述预设时间、所述实线上限灰度阈值和所述下限灰度阈值；

所述高清摄像设备为一CMOS视觉传感器，所述两幅路口图像的分辨率都为1920×

1080，所述两幅路口图像按照采集的时间顺序分为在前路口图像和在后路口图像；

所述图像识别设备与所述高清摄像设备和所述移动硬盘分别连接，所述图像识别设备包括图像预处理单元、实线区域分割单元、车辆特征识别单元和车辆匹配单元，所述图像预处理单元与所述高清摄像设备连接，用于将在前路口图像和在后路口图像分别进行图像预处理，以获得在前预处理图像和在后预处理图像，所述图像预处理包括对比度增强、小波滤波和灰度化处理，所述实线区域分割单元与所述图像预处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述在前预处理图像中灰度值在所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个在前实线子图案，根据所述多个在前实线子图案在所述在前预处理图像中的位置从所述在前预处理图像中切割出多个在前实线区域图像，所述多个在前实线区域图像的数量与所述交通路口的交通通道的数量相同，每一个在前实线区域图像对应一个交通通道，还将所述在后预处理图像中灰度值在所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个在后实线子图案，根据所述多个在后实线子图案在所述在后预处理图像中的位置从所述在后预处理图像中切割出多个在后实线区域图像，所述多个在后实线区域图像的数量与所述交通路口的交通通道的数量相同，每一个在后实线区域图像对应一个交通通道，所述车辆特征识别单元与所述实线区域分割单元连接，识别每一个在前实线区域图像中的多个车辆的特征作为多个在前车辆特征，识别每一个在后实线区域图像中的多个车辆的特征作为多个在后车辆特征，所述车辆匹配单元与所述车辆特征识别单元连接，当存在两个交通通道，其中一个交通通道对应的在前实线区域图像和另一个交通通道对应的在后实线区域图像中存在相同的车辆特征时，基于预设的OCR识别算法在所述另一个交通通道对应的在后实线区域图像中识别具有相同车辆特征的车辆的车牌号码以作为违章车牌号码输出；

所述AT89C51单片机与所述图像识别设备、所述亮度传感器、所述照明光源、所述无线通信接口、所述移动硬盘和所述高清摄像设备分别连接，所述AT89C51单片机基于内置的定时器控制所述高清摄像设备按照所述预设时间的间隔采集所述两幅路口图像，将所述两幅路口图像发送给所述图像识别设备以进行图像处理，接收所述图像识别设备输出的违章车牌号码，所述AT89C51单片机还基于所述环境亮度控制所述照明光源的辅助照明的亮度；

其中，所述无线通信接口接收所述违章车牌号码，并将所述违章车牌号码无线发送给所述道路交通管理平台；

其中，所述图像预处理单元、所述实线区域分割单元、所述车辆特征识别单元和所述车辆匹配单元分别采用不同型号的FPGA芯片来实现，所述识别系统还包括：

显示设备，与所述AT89C51单片机连接，用于实时显示所述违章车牌号码，所述显示设备为液晶显示屏，位于所述交通路口上方的横杆上。

说明书

一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法

[0001] 本发明是申请号为201510101448.7、申请日为2015年3月8日、发明名称为“一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法”的专利的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及交通监管领域，尤其涉及一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法。

背景技术

[0003] 现有技术对机动车驾驶员的违章行为检测主要集中在两个方面，一个方面是是否违反交通信号灯对应的通行规则，例如，是否闯红灯、是否闯绿灯以及是否越过行车截止线等，另一方面集中于车辆内部人员违章行为的检测，例如是否佩戴安全带、是否带孩子在副驾驶就坐等。然而，对于驾驶员驾驶车辆在交通路口横跨实线的违章行为却缺乏有效的检测措施，实际上，上述违章行为因为扰乱行驶秩序、违背道路交通行驶的公平性、因抢先易造成严重事故而更具有危害性。

[0004] 现有技术中对交通路口的车辆横跨实线行为的检测仍旧采用落后的人工检测方式，即在每一个交通路口设置一个交通警察，定时对经过交通路口的各个车辆进行肉眼识别，在发现有车辆已经行驶到实线区域但仍来回切换车道时，立即上前询问并登记车辆信息，例如违章车辆的车牌号码，实现对违章车辆驾驶员的处罚。显然，这种检测方式过于依赖于人工，其效率和准确度大受影响。目前，尚没有相应的有效电子检测手段。

[0005] 因此，需要一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法，能够将所述识别系统建立在被监测的交通路口，采用电子检测手段自动识别具有车辆横跨实线行为的违章车辆以及相应的车牌信息，避免人工干预，提高识别的准确性和实时性。

发明内容

[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法，利用高清摄像设备先后对所述交通路口进行图像采集以获得间隔预设时间的两幅路口图像，基于交通路口的实线图像特征识别所述两幅路口图像中出现在不同交通通道的同一车辆，并采用有针对性的OCR识别算法获取识别到的车辆的车牌号码，实现对跨实线并道违章行为的纯电子识别。

[0007] 根据本发明的一方面，提供了一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别方法，该方法包括：1)提供一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统，所述识别系统包括移动硬盘、AT89C51单片机、图像识别设备和高清摄像设备，所述移动硬盘预存了交通路口的实线图像特征，所述高清摄像设备对所述交通路口进行图像采集以获得间隔预设时间的两幅路口图像，所述图像识别设备与所述高清摄像设备和所述移动硬盘分别连接，基于所述实线图像特征分别对所述两幅路口图像进行图像处理，所述AT89C51单片机与所述图像识别设备连接，基于所述图像处理结果确定所述交通路口是否存在跨实线并道车辆；2)使用所述系统来进行识别。

[0008] 更具体地，在所述位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统中，还包括：亮度传感器，位于所述高清摄像设备上，用于检测所述高清摄像设备周围环境的环境亮度；照明光源，位于所述高清摄像设备上，用于为所述高清摄像设备的图像采集提供辅助照明；用户输入设备，用于根据用户的操作，输入预设时间、实线上限灰度阈值和实线下限灰度阈值，所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值用于将图像中的实线和背景分离；无线通信接口，与远端的道路交通管理平台建立双向无线通信链路，用于接收所述道路交通管理平台无线发送的控制指令；所述移动硬盘与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述预设时间、所述实线上限灰度阈值和所述下限灰度阈值；所述高清摄像设备为一CMOS视觉传感器，所述两幅路口图像的分辨率都为1920×1080，所述两幅路口图像按照采集的时间顺序分为在前路口图像和在后路口图像；所述图像识别设备与所述高清摄像设备和所述移动硬盘分别连接，所述图像识别设备包括图像预处理单元、实线区域分割单元、车辆特征识别单元和车辆匹配单元，所述图像预处理单元与所述高清摄像设备连接，用于将在前路口图像和在后路口图像分别进行图像预处理，以获得在前预处理图像和在后预处理图像，所述图像预处理包括对比度增强、小波滤波和灰度化处理，所述实线区域分割单元与所述图像预处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述在前预处理图像中灰度值在所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个在前实线子图案，根据所述多个在前实线子图案在所述在前预处理图像中的位置从所述在前预处理图像中切割出多个在前实线区域图像，所述多个在前实线区域图像的数量与所述交通路口的交通通道的数量相同，每一个在前实线区域图像对应一个交通通道，还将所述在后预处理图像中灰度值在所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个在后实线子图案，根据所述多个在后实线子图案在所述在后预处理图像中的位置从所述在后预处理图像中切割出多个在后实线区域图像，所述多个在后实线区域图像的数量与所述交通路口的交通通道的数量相同，每一个在后实线区域图像对应一个交通通道，所述车辆特征识别单元与所述实线区域分割单元连接，识别每一个在前实线区域图像中的多个车辆的特征作为多个在前车辆特征，识别每一个在后实线区域图像中的多个车辆的特征作为多个在后车辆特征，所述车辆匹配单元与所述车辆特征识别单元连接，当存在两个交通通道，其中一个交通通道对应的在前实线区域图像和另一个交通通道对应的在后实线区域图像中存在相同的车辆特征时，基于预设的OCR识别算法在所述另一个交通通道对应的在后实线区域图像中识别具有相同车辆特征的车辆的车牌号码以作为违章车牌号码输出；所述AT89C51单片机与所述图像识别设备、所述亮度传感器、所述照明光源、所述无线通信接口、所述移动硬盘和所述高清摄像设备分别连接，所述AT89C51单片机基于内置的定时器控制所述高清摄像设备按照所述预设时间的间隔采集所述两幅路口图像，将所述两幅路口图像发送给所述图像识别设备以进行图像处理，接收所述图像识别设备输出的违章车牌号码，所述AT89C51单片机还基于所述环境亮度控制所述照明光源的辅助照明的亮度；其中，所述无线通信接口接收所述违章车牌号码，并将所述违章车牌号码无线发送给所述道路交通管理平台；所述图像预处理单元、所述实线区域分割单元、所述车辆特征识别单元和所述车辆匹配单元分别采用不同型号的FPGA芯片来实现。

[0009] 更具体地，在所述位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统中，还包括：显示设备，与所述AT89C51单片机连接，用于实时显示所述违章车牌号码。

[0010] 更具体地，在所述位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统中，所述显示设备为液晶显示屏，位于所述交通路口上方的横杆上。

[0011] 更具体地，在所述位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统中，所述AT89C51单片机基于所述环境亮度控制所述照明光源的辅助照明的亮度包括：调整所述照明光源的辅助照明的亮度使得所述照明光源的辅助照明的亮度与所述环境亮度成反比。

[0012] 更具体地，在所述位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统中，所述亮度传感器、所述高清摄像设备和所述照明光源都位于所述交通路口上方的横杆上。

附图说明

[0013] 以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

[0014] 图1为根据本发明实施方案示出的位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统的结构方框图。

具体实施方式

[0015] 下面将参照附图对本发明的位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统的实施方案进行详细说明。

[0016] 在当前的交通路口的车辆等待截止线之前，为了防止各个交通通道的车辆来回切换通道而造成交通秩序混乱甚至重大事故，道路交通管理部门一般会设置一个实线区域，所述实线区域是一个矩形区域，由外围的四条直线组成，在矩形区域内部根据交通通道的数量以垂直所述车辆等待截止线的方向划分多个子矩形区域，每一个子矩形区域对应一个交通通道，交通通道可能包括左转弯通道、右转弯通道、直行通道和调头通道等。

[0017] 在车辆进入交通路口的矩形区域前，可以通过打闪光灯在多个交通通道内灵活切换，但是一旦进行所述矩形区域，如果再进行交通通道的切换，将被视作为被禁止的违章行为，可能被处于一定的处罚。然而，现有技术中缺乏针对在交通路口跨实线并道违章行为的有效电子识别手段，而只能使用较为原始的人工肉眼识别模式，这种人工模式除了识别效率不高、实时性差的缺点外，还占用了大量原本稀缺的交通管理人力，其人工成本较高。

[0018] 本发明搭建了一种位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统，其识别原理如下：先后对交通路口拍摄两幅图像，基于实线的图像特征对每一幅图像划分多个交通通道图像，当存在两个交通通道，其中一个交通通道对应的在前交通通道图像和另一个交通通道对应的在后交通通道图像中存在相同的车辆特征时，基于预设的OCR识别算法在所述另一个交通通道对应的在后交通通道图像中识别具有相同车辆特征的车辆的车牌号码以作为违章车牌号码输出，整个识别系统的检测完全自动化。

[0019] 图1为根据本发明实施方案示出的位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统的结构方框图，所述识别系统包括：移动硬盘4、AT89C51单片机1、图像识别设备3和高清摄像设备2，所述AT89C51单片机1与所述移动硬盘4、所述图像识别设备3和所述高清摄像设备2分别连接，所述图像识别设备3与所述移动硬盘4和所述高清摄像设备2分别连接。

[0020] 其中，所述移动硬盘4预存了交通路口的实线图像特征，所述高清摄像设备2对所述交通路口进行图像采集以获得间隔预设时间的两幅路口图像，所述图像识别设备3基于所述实线图像特征分别对所述两幅路口图像进行图像处理，所述AT89C51单片机1基于所述图像处理结果确定所述交通路口是否存在跨实线并道车辆。

[0021] 接着，继续对本发明的位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统的具体结构进行进一步的说明。

[0022] 所述识别系统还包括：亮度传感器，位于所述高清摄像设备2上，用于检测所述高清摄像设备2周围环境的环境亮度；照明光源，位于所述高清摄像设备2上，用于为所述高清摄像设备2的图像采集提供辅助照明。

[0023] 所述识别系统还包括：用户输入设备，用于根据用户的操作，输入预设时间、实线上限灰度阈值和实线下限灰度阈值，所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值用于将图像中的实线和背景分离。

[0024] 所述识别系统还包括：无线通信接口，与远端的道路交通管理平台建立双向无线通信链路，用于接收所述道路交通管理平台无线发送的控制指令。

[0025] 所述移动硬盘4与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述预设时间、所述实线上限灰度阈值和所述下限灰度阈值。

[0026] 所述高清摄像设备2为一CMOS视觉传感器，所述两幅路口图像的分辨率都为1920×1080，所述两幅路口图像按照采集的时间顺序分为在前路口图像和在后路口图像。

[0027] 所述图像识别设备3与所述高清摄像设备2和所述移动硬盘4分别连接，所述图像识别设备3包括图像预处理单元、实线区域分割单元、车辆特征识别单元和车辆匹配单元，所述图像预处理单元与所述高清摄像设备2连接，用于将在前路口图像和在后路口图像分别进行图像预处理，以获得在前预处理图像和在后预处理图像，所述图像预处理包括对比度增强、小波滤波和灰度化处理。

[0028] 所述实线区域分割单元与所述图像预处理单元和所述移动硬盘4分别连接，将所述在前预处理图像中灰度值在所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个在前实线子图案，根据所述多个在前实线子图案在所述在前预处理图像中的位置从所述在前预处理图像中切割出多个在前实线区域图像，所述多个在前实线区域图像的数量与所述交通路口的交通通道的数量相同，每一个在前实线区域图像对应一个交通通道，还将所述在后预处理图像中灰度值在所述实线上限灰度阈值和所述实线下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个在后实线子图案，根据所述多个在后实线子图案在所述在后预处理图像中的位置从所述在后预处理图像中切割出多个在后实线区域图像，所述多个在后实线区域图像的数量与所述交通路口的交通通道的数量相同，每一个在后实线区域图像对应一个交通通道。

[0029] 所述车辆特征识别单元与所述实线区域分割单元连接，识别每一个在前实线区域图像中的多个车辆的特征作为多个在前车辆特征，识别每一个在后实线区域图像中的多个车辆的特征作为多个在后车辆特征。

[0030] 所述车辆匹配单元与所述车辆特征识别单元连接，当存在两个交通通道，其中一个交通通道对应的在前实线区域图像和另一个交通通道对应的在后实线区域图像中存在相同的车辆特征时，基于预设的OCR识别算法在所述另一个交通通道对应的在后实线区域图像中识别具有相同车辆特征的车辆的车牌号码以作为违章车牌号码输出。

[0031] 所述AT89C51单片机1与所述图像识别设备3、所述亮度传感器、所述照明光源、所述无线通信接口、所述移动硬盘4和所述高清摄像设备2分别连接，所述AT89C51单片机1基于内置的定时器控制所述高清摄像设备2按照所述预设时间的间隔采集所述两幅路口图像，将所述两幅路口图像发送给所述图像识别设备3以进行图像处理，接收所述图像识别设备3输出的违章车牌号码，所述AT89C51单片机1还基于所述环境亮度控制所述照明光源的辅助照明的亮度。

[0032] 其中，所述无线通信接口接收所述违章车牌号码，并将所述违章车牌号码无线发送给所述道路交通管理平台；所述图像预处理单元、所述实线区域分割单元、所述车辆特征识别单元和所述车辆匹配单元可以分别采用不同型号的FPGA芯片来实现。

[0033] 其中，所述识别系统还包括：显示设备，与所述AT89C51单片机1连接，用于实时显示所述违章车牌号码，所述显示设备可选用液晶显示屏，位于所述交通路口上方的横杆上，所述AT89C51单片机1基于所述环境亮度控制所述照明光源的辅助照明的亮度可包括：调整所述照明光源的辅助照明的亮度使得所述照明光源的辅助照明的亮度与所述环境亮度成反比，以及可选地，所述亮度传感器、所述高清摄像设备2和所述照明光源都位于所述交通路口上方的横杆上。

[0034] 另外，单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。

[0035] 从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。

[0036] 单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，
32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。

[0037] 当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。

[0038] AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，还带有2K字节闪存可编程可擦除只读存储器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

[0039] 采用本发明的位于交通路口的跨实线并道车辆识别系统，针对现有识别方案偏于人工、检测效率低下且费时费力的技术问题，通过分析交通路口的实线分布形状，有针对性地采用多种高效率的图像处理设备实现对跨实线违章车辆的鉴别，有效地维护了道路行驶的公平性，避免抢行事故发生，为道路交通管理部门的执法提高重要依据。

[0040] 可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。