基于激光的车辆测速方法及系统

摘要

本发明提供了一种基于激光的车辆测速方法及系统，该车辆测速方法包括：采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像；若经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上，则根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速。本发明能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，准确且可靠地对行驶在路面上的车辆进行测速。

权利要求

1.一种基于激光的车辆测速方法，其特征在于，所述车辆测速方法包括：

采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像；

若经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上，则根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速；

所述激光断面的扫描范围至少覆盖同一行驶方向上的全部车道；相对应的，在所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速之前，所述车辆测速方法还包括：根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断对应的车辆在经过所述激光断面时是否发生并车、变道或跟车的情况；其中：根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断该车辆宽度是否大于预设车宽上限值，若是，则判定发生多车并车的情况；若判定当前车辆发生并车的情况，则根据对应的所述扫描波形图像中的车辆的车顶高度差获取发生并车的各车辆的边界；相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：根据分离后的各车辆的2帧以上的扫描波形图像分别获取各车辆经过所述激光断面时的车速；

若采集的同一车头范围的各帧扫描波形图像中车头的两角坐标集合不同且相邻集合相交，则判定对应车辆发生变道的情况；相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：根据确定变道后的车辆的2帧以上的扫描波形图像获取该车辆经过所述激光断面时的车速；

根据采集的同一车头范围对应的车辆的多帧扫描波形图像，判断该车辆长度是否大于预设车长上限值，若是，则判定发生多车跟车的情况；根据各车辆长度将各车辆进行分离；

相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：根据同一车头范围的2帧以上的扫描波形图像获取分离后的任意一个车辆经过所述激光断面时的车速，且判定当前发生多车跟车的情况的各车辆的车速相同。

2.根据权利要求1所述的车辆测速方法，其特征在于，在所述采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像时，也采集该车辆整车经过所述激光断面时的全部的扫描波形图像；

相对应的，所述车辆测速方法还包括：

若经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像仅有1帧，则根据采集到的该车头范围对应的车辆经过所述激光断面时的全部帧的扫描波形图像，提取对应车辆的特征项；

若对车辆的特征项提取成功，则根据所述特征项，在预设样本库中获取对应车辆的车辆长度；

以及，根据所述车辆的车辆长度和该车辆在所述激光断面停留的时间，获取该车辆经过所述激光断面时的车速。

3.根据权利要求2所述的车辆测速方法，其特征在于，所述车辆测速方法还包括：

若对车辆的特征项提取失败；

则自预设车辆信息库中提取通用车长；

以及，根据所述通用车长和该车辆在所述激光断面停留的时间，获取该车辆经过所述激光断面时的车速。

4.根据权利要求1所述的车辆测速方法，其特征在于，所述采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像，包括：采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的初始扫描波形图像，其中，所述初始扫描波形图像为极坐标波形点云数据构成的波形图像；

以及，将所述波形图像中的极坐标波形点云数据转化为角坐标波形点云数据，得到所述扫描波形图像。

5.一种基于激光的车速检测系统，其特征在于，所述车速 检测系统包括：

扫描式激光传感器模块，用于采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像，并将实时采集的扫描波形图像发送至运算控制器模块；

所述运算控制器模块，用于在经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有

2帧以上时，根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速；

所述激光断面的扫描范围至少覆盖同一行驶方向上的全部车道；相对应的，所述运算控制器模块在用于根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速之前，还用于：根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断对应的车辆在经过所述激光断面时是否发生并车、变道或跟车的情况；其中：根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断该车辆宽度是否大于预设车宽上限值，若是，则判定发生多车并车的情况；若判定当前车辆发生并车的情况，则根据对应的所述扫描波形图像中的车辆的车顶高度差获取发生并车的各车辆的边界；相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：根据分离后的各车辆的2帧以上的扫描波形图像分别获取各车辆经过所述激光断面时的车速；

若采集的同一车头范围的各帧扫描波形图像中车头的两角坐标集合不同且相邻集合相交，则判定对应车辆发生变道的情况；相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：根据确定变道后的车辆的2帧以上的扫描波形图像获取该车辆经过所述激光断面时的车速；

根据采集的同一车头范围对应的车辆的多帧扫描波形图像，判断该车辆长度是否大于预设车长上限值，若是，则判定发生多车跟车的情况；根据各车辆长度将各车辆进行分离；

相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：根据同一车头范围的2帧以上的扫描波形图像获取分离后的任意一个车辆经过所述激光断面时的车速，且判定当前发生多车跟车的情况的各车辆的车速相同。

6.根据权利要求5所述的车速检测系统，其特征在于，所述车速 检测系统还包括：用于进行所述扫描式激光传感器模块与所述运算控制器模块之间的数据交换的通信模块。

说明书

基于激光的车辆测速方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及车辆测速技术领域，具体涉及一种基于激光的车辆测速方法及系统。

背景技术

[0002] 交通的飞速发展使得现代社会受益匪浅，同时，交通情况调查业务也随之产生，传统的间歇式站点全部采用人工统计的方式来获取交通流量、车速和车型，早已无法满足调查的需求，因此，连续式全天候工作的智能交通站点正在逐步普及，其中的激光式交通情况调查系统的应用尤为重要。

[0003] 目前，由于激光式交通情况调查系统的技术难题之一是车速的计算，一种传统做法是采用2个扫描式激光传感器形成2个激光扫描断面，依靠车辆通过时的距离差与时间差得到车辆速度数据，但该种方式的设置成本太高；而另一种方式则是采用一个激光器一个扫描断面的方式，即扫描断面垂直于路面，调整断面方向使得车头左角与右角两点在不同时间触及断面，得到距离差与时间差，求得车速，但这种方式在车辆变道倾斜驶过时，可能造成车头左角与右角两点同时触及扫描断面的情况，这时就不能计算车速。

[0004] 因此，如何能在降低成本的基础上保证车辆测速的准确性，是亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于激光的车辆测速方法及系统，能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，准确且可靠地对行驶在路面上的车辆进行测速。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

[0007] 第一方面，本发明提供一种基于激光的车辆测速方法，所述车辆测速方法包括：

[0008] 采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像；

[0009] 若经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上，则根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速。

[0010] 进一步地，在所述采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像时，也采集该车辆整车经过所述激光断面时的全部的扫描波形图像；

[0011] 相对应的，所述车辆测速方法还包括：

[0012] 若经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像仅有1 帧，则根据采集到的该车头范围对应的车辆经过所述激光断面时的全部帧的扫描波形图像提取对应车辆的特征项；

[0013] 若对车辆的特征项提取成功，则根据所述特征项，在预设样本库中获取对应车辆的车辆长度；

[0014] 以及，根据所述车辆的车辆长度和该车辆在所述激光断面停留的时间，获取该车辆经过所述激光断面时的车速。

[0015] 进一步地，所述车辆测速方法还包括：

[0016] 若对车辆的特征项提取失败；

[0017] 则自预设车辆信息库中提取通用车长；

[0018] 以及，根据所述通用车长和该车辆在所述激光断面停留的时间，获取该车辆经过所述激光断面时的车速。

[0019] 进一步地，所述激光断面的扫描范围至少覆盖同一行驶方向上的全部车道；

[0020] 相对应的，在所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速之前，所述车辆测速方法还包括：

[0021] 根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断对应的车辆在经过所述激光断面时是否发生并车、变道或跟车的情况。

[0022] 进一步地，所述根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断对应的车辆在经过所述激光断面时是否发生并车、变道或跟车的情况，包括：

[0023] 根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断该车辆宽度是否大于预设车宽上限值，若是，则判定发生多车并车的情况；

[0024] 若判定当前车辆发生并车的情况，则根据对应的所述扫描波形图像中的车辆的车顶高度差获取发生并车的各车辆的边界；

[0025] 相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：

[0026] 根据分离后的各车辆的2帧以上的扫描波形图像分别获取各车辆经过所述激光断面时的车速。

[0027] 进一步地，所述根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断对应的车辆在经过所述激光断面时是否发生并车、变道或跟车的情况，包括：

[0028] 若采集的同一车头范围的各帧扫描波形图像中车头的两角坐标集合不同且相邻集合相交，则判定对应车辆发生变道的情况；

[0029] 相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：根据确定变道后的车辆的2帧以上的扫描波形图像获取该车辆经过所述激光断面时的车速。

[0030] 进一步地，所述根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断对应的车辆在经过所述激光断面时是否发生并车、变道或跟车的情况，包括：

[0031] 根据采集的同一车头范围对应的车辆的多帧扫描波形图像，判断该车辆长度是否大于预设车长上限值，若是，则判定发生多车跟车的情况；

[0032] 根据各车辆长度将各车辆进行分离；

[0033] 相对应的，所述根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速，包括：

[0034] 根据同一车头范围的2帧以上的扫描波形图像获取分离后的任意一个车辆经过所述激光断面时的车速，且判定当前发生多车跟车的情况的各车辆的车速相同。

[0035] 进一步地，所述采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像，包括：

[0036] 采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的初始扫描波形图像，其中，所述初始扫描波形图像为极坐标波形点云数据构成的波形图像；

[0037] 以及，将所述波形图像中的极坐标波形点云数据转化为角坐标波形点云数据，得到所述扫描波形图像。

[0038] 另一方面，本发明还提供一种基于激光的车速检测系统，所述车速 检测系统包括：

[0039] 扫描式激光传感器模块，用于采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像，并将实时采集的扫描波形图像发送至运算控制器模块；

[0040] 所述运算控制器模块，用于在经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上时，根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速。

[0041] 进一步地，所述车速 检测系统还包括：用于进行所述扫描式激光传感器模块与所述运算控制器模块之间的数据交换的通信模块。

[0042] 由上述技术方案可知，本发明提供的一种基于激光的车辆测速方法及系统，该车辆测速方法包括：采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像；若经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上，则根据该2帧以上的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速。本发明能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，准确且可靠地对行驶在路面上的车辆进行测速，在多车道的应用场景中，解决了车辆并车、变道、跟车等特殊情况下的车速计算，在车辆检测领域、交通情况调查领域有着重要的应用意义。

附图说明

[0043] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0044] 图1是本发明的基于激光的车辆测速方法的第一种具体实施方式的流程示意图；

[0045] 图2是本发明的基于激光的车辆测速方法的第二种具体实施方式的流程示意图；

[0046] 图3是本发明的基于激光的车辆测速方法的第三种具体实施方式的流程示意图；

[0047] 图4是本发明的基于激光的车辆测速方法中步骤100的流程示意图；

[0048] 图5是本发明的基于激光的车速检测方法的应用实例的流程示意图；

[0049] 图6是本发明的基于激光的车速检测方法的角度计算方式图；

[0050] 图7是本发明的基于激光的车速检测方法的车辆变道检测图；

[0051] 图8是本发明的用于实现基于激光的车速检测方法的车速检测系统的工作侧面示意图；

[0052] 图9是本发明的基于激光的车辆测速系统的具体实施方式的结构示意图；

[0053] 图10是本发明的基于激光的车辆测速系统的应用实例的具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

[0054] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0055] 本发明的实施例一提供一种基于激光的车辆测速方法的第一种具体实施方式，参见图1，该基于激光的车辆测速方法具体包括如下内容：

[0056] 步骤100：采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像。

[0057] 在步骤100中，设置在路面上方的激光发射器或激光传感器等激光发射装置，自路面上方倾斜于路面发射多个激光束，使得多个激光束组成激光断面，可以理解的是，所述扫描断面与地面的法线之间的夹角可以为锐角，且该锐角的角度可以为48-53度之间，优选的可以为48度。且所述激光断面的扫描范围可以覆盖当前路面的全部车道，或者至少覆盖同一行驶方向上的全部车道。

[0058] 可以理解的是，所述激光发射装置可以安装在道路上方的立杆或龙门架上。

[0059] 步骤200：判断采集得到的同一车头范围的扫描波形图像是否有 2帧以上，若是，则进入步骤300。

[0060] 在步骤200中，与所述激光发射装置通信连接的运算控制器模块实时接收所述激光发射装置发送的扫描波形图像，并判断接收的同一车头范围的所述扫描波形图像是否仅有1帧，或者有2帧及以上。可以理解的是，所述运算控制器模块可以集成设置在所述激光反射装置内，也可以单独设置在路面一侧，或者设置在控制中心内且与所述激光发射装置远程通信连接。

[0061] 步骤300：根据至少2帧的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速。

[0062] 在步骤300中，若所述运算控制器模块判定所述同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上，则根据至少2帧的同一车头范围的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速。可以理解的是，若所述同一车头范围的扫描波形图像有2帧，则根据这2帧扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速；若所述同一车头范围的扫描波形图像多于2帧，则可以根据任意2帧或者全部帧数的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速。

[0063] 在一种具体实施方式中，所述运算控制器模块根据2帧车头位置数据A与B，对位置A与位置B进行帧距离间隔求差，再与帧时间间隔T做除法计算，就得到车辆速度SD。

[0064] 从上述描述可知，本发明的实施例提供的基于激光的车辆测速方法，能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，准确且可靠地对行驶在路面上的车辆进行测速。

[0065] 本发明的实施例二提供一种基于激光的车辆测速方法的第二种具体实施方式，参见图2，该基于激光的车辆测速方法具体包括如下内容：

[0066] 步骤101：在步骤100中的激光发射装置采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像时，步骤100中激光发射装置也采集该车辆整车经过所述激光断面时的全部的扫描波形图像。步骤200：判断采集得到的同一车头范围的扫描波形图像是否有2帧以上，若是，则进入步骤300；否则，进入步骤 401。

[0067] 步骤401：根据采集到的该车头范围对应的车辆经过所述激光断面时的全部帧的扫描波形图像，提取对应车辆的特征项，若对车辆的特征项提取成功，则进入步骤402，否则进入步骤404。

[0068] 步骤402：若对车辆的特征项提取成功，则根据所述特征项，在预设样本库中获取对应车辆的车辆长度。

[0069] 步骤403：根据所述车辆的车辆长度和该车辆在所述激光断面停留的时间，获取该车辆经过所述激光断面时的车速。

[0070] 步骤404：自预设车辆信息库中提取通用车长。

[0071] 步骤405：根据所述通用车长和该车辆在所述激光断面停留的时间，获取该车辆经过所述激光断面时的车速。

[0072] 从上述描述可知，本发明的实施例提供的基于激光的车辆测速方法，能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，通过对预设车辆信息库的设置，能够准确地对行驶在路面上的不足2帧扫描波形图像的车辆进行测速，进而提高了车辆测速方法的可靠性。

[0073] 本发明的实施例三提供一种基于激光的车辆测速方法的第三种具体实施方式，参见图3，在步骤100之后，且在步骤300之前，所述基于激光的车辆测速方法还具体包括如下内容：

[0074] 步骤500：根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断对应的车辆在经过所述激光断面时是否发生并车、变道或跟车的情况。

[0075] 其中，针对步骤500具体包括如下三种情况：

[0076] 500-1：针对并车的判断：

[0077] (1)根据采集的同一车头范围的扫描波形图像，判断该车辆宽度是否大于预设车宽上限值，若是，则判定发生多车并车的情况。

[0078] (2)若判定当前车辆发生并车的情况，则根据对应的所述扫描波形图像中的车辆的车顶高度差获取发生并车的各车辆的边界。

[0079] 此时，已经确定前车辆发生并车的情况，且将并车的各车辆的边界进行了明确的划分，而后，针对当前并车的情况，处理方式仍然分为步骤300或者步骤401至405的方式，主要取决于采集得到的同一车头范围的扫描波形图像是否有2帧以上；

[0080] 其一，若采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上，则针对前车辆发生并车的情况，即根据分离后的各车辆的2帧以上的扫描波形图像分别获取各车辆经过所述激光断面时的车速；

[0081] 其二，若采集得到的同一车头范围的扫描波形图像不满足有2帧以上，则分别获取分离后的各车辆经过所述激光断面时的全部帧的扫描波形图像，并提取对应的各车辆的特征项，若对各车辆的特征项均提取成功，则根据所述特征项，在预设样本库中获取对应车辆的车辆长度；以及，根据所述车辆的车辆长度和该车辆在所述激光断面停留的时间，获取该车辆经过所述激光断面时的车速；若存在某一或全部的车辆的特征项提取失败，则自预设车辆信息库中提取该某一或全部的车辆的通用车长；以及，根据所述某一或全部的车辆通用车长和该某一或全部的车辆在所述激光断面停留的时间，获取该某一或全部的车辆经过所述激光断面时的车速。500-2：针对变道的判断：

[0082] (1)若采集的同一车头范围的各帧扫描波形图像中车头的两角坐标集合不同且相邻集合相交，则判定对应车辆发生变道的情况。

[0083] 此时，已经确定前车辆发生变道的情况，而后，针对当前变道车辆的处理方式仍然分为步骤300或者步骤401至405的方式，主要取决于采集得到的同一车头范围的扫描波形图像是否有2帧以上；

[0084] 其一，若采集得到的变道车辆的车头范围的扫描波形图像有2帧以上，则根据变道车辆的2帧以上的扫描波形图像分别获取变道车辆经过所述激光断面时的车速；

[0085] 其二，若采集得到的变道车辆的车头范围的扫描波形图像不满足有2帧以上，则获取变道车辆经过所述激光断面时的全部帧的扫描波形图像，并提取对应的变道车辆的特征项，若对变道车辆的特征项提取成功，则根据所述特征项，在预设样本库中获取变道车辆的车辆长度；以及，根据所述变道车辆的车辆长度和该变道车辆在所述激光断面停留的时间，获取该变道车辆经过所述激光断面时的车速；若变道车辆的特征项提取失败，则自预设车辆信息库中提取变道车辆的通用车长；以及，根据所述通用车长和该变道车辆在所述激光断面停留的时间，获取该变道车辆经过所述激光断面时的车速。500-3：针对跟车的判断：

[0086] (1)根据采集的同一车头范围的多帧扫描波形图像，判断该车辆长度是否大于预设车长上限值，若是，则判定发生多车跟车的情况。

[0087] (2)根据各车辆长度将各车辆进行分离。

[0088] 此时，已经确定前车辆发生跟车的情况，且将发生跟车的各车辆的进行分离，而后，针对当前跟车的情况，处理方式仍然分为步骤 300或者步骤401至405的方式，主要取决于采集得到的同一车头范围的扫描波形图像是否有2帧以上；

[0089] 其一，若采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上，则针对车辆发生跟车的情况，即根据分离后的任一车辆的2帧以上的扫描波形图像分别获取该车辆经过所述激光断面时的车速，且当前发生多车跟车的情况的各车辆的车速相同；

[0090] 其二，若采集得到的同一车头范围的扫描波形图像不满足有2帧以上，则分别获取分离后的任一车辆经过所述激光断面时的全部帧的扫描波形图像，并提取对应的任一车辆的特征项，若对任一车辆的特征项提取成功，则根据所述特征项，在预设样本库中获取对应任一车辆的车辆长度；以及，根据所述任一车辆的车辆长度和该任一车辆在所述激光断面停留的时间，获取该任一车辆经过所述激光断面时的车速；若特征项提取失败，则自预设车辆信息库中提取该任一车辆的通用车长；以及，根据所述任一车辆通用车长和该某一或全部的车辆在所述激光断面停留的时间，获取该任一车辆经过所述激光断面时的车速，且当前发生多车跟车的情况的其他车辆的车速均与该任一车辆的车速相同，因此，仅需计算得到一个车辆的车速即可。

[0091] 从上述描述可知，本发明的实施例提供的基于激光的车辆测速方法，在多车道的应用场景中，解决了车辆并车、变道、跟车等特殊情况下的车速计算，在车辆检测领域、交通情况调查领域有着重要的应用意义。

[0092] 在一种具体实施方式中，参见图4，所述步骤100具体包括如下内容：

[0093] 步骤101：采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的初始扫描波形图像，其中，所述初始扫描波形图像为极坐标波形点云数据构成的波形图像。

[0094] 步骤102：将所述波形图像中的极坐标波形点云数据转化为角坐标波形点云数据，得到所述扫描波形图像。

[0095] 可以理解的是，将车辆的极坐标波形点云数据通过算法转换为直角坐标波形点云数据；其中，极坐标测距数组将被转换为二维的直角坐标数据。建立平面直角坐标系，坐标原点为激光扫描断面中心线与地面的交点，x轴与车辆行驶方向垂直且与法线垂直，y轴与车辆行驶方向垂直且与法线平行。然后，根据激光发射装置的扫描断面与法线夹角、每个扫描点与所述激光发射装置的距离、每个扫描点与中心线的偏移角度，一起确定每组测距数据的横坐标x和纵坐标y。其转换公式如下：

[0096]

[0097] 其中，L为极坐标测距距离值，H为激光发射装置安装高度，x 为二维直角坐标横坐标，y为二维直角坐标纵坐标，a为激光束在扫描过程中与中心线的偏移角度，b为激光发射装置扫描截面与路面法线的夹角。

[0098] 从上述描述可知，本发明的实施例提供的基于激光的车辆测速方法，能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，准确且可靠地对行驶在路面上的车辆进行测速。

[0099] 为进一步的说明本方案，本发明还提供一种基于激光的车速检测方法的应用实例，参见图5，具体包括如下内容：

[0100] S1、扫描式激光传感器扫描龙门架斜下方的空间区域，获取通过车辆的波形点云数据。

[0101] 需要说明的是，本应用实例中扫描式激光传感器以50HZ的频率进行扫描，其测距能力在40米之内，采用正装的方式，扫描角度分辨率采用0.5度，扫描式激光传感器内的电机每旋转一周，激光束对下方空间进行一次扫描，扫描范围为180度，产生361个扫描激光点，以[0,360]范围作为扫描点标注，第180个扫描点作为中心线，若待测车辆通过被扫描区域，将形成一组极坐标测距数组。

[0102] 步骤S1中，扫描断面与地面法线的特定夹角的计算方式如图6所示，由于激光扫描断面在远端的扫描点间隔较大，车辆特征提取不充分，所以理论上角a越小越好，但角a过小将导致激光扫描断面不能在车辆的行进过程中得到车头扫描帧1与车头扫描帧2，现以车辆最低车头高度SS＝0.6米，车辆最快车速CS＝120公里/小时，激光扫描频率 PL＝50HZ计算角a的取值。激光扫描周期ZQ＝1/PL＝20毫秒，2帧车辆行驶距离L1＝ZQ*CS＝2/3米，L2*tan角a＝L1，其中L2＝0.6米。公式如下：

[0103] L2*tan a＝CS/PL；

[0104] 得出角a＝48度，为最优值，可取[48,53]度范围。立杆/龙门架高度H对角a无影响，但限制在[6,8]米为好，最优为7米；

[0105] S2、将车辆的极坐标波形点云数据通过算法转换为直角坐标波形点云数据。

[0106] 需要说明的是，极坐标测距数组将被转换为二维的直角坐标数据。建立平面直角坐标系，坐标原点为激光扫描断面中心线与地面的交点，x轴与车辆行驶方向垂直且与法线垂直，y轴与车辆行驶方向垂直且与法线平行。然后，根据扫描式激光传感器的扫描断面与法线夹角、每个扫描点与所述扫描式激光传感器的距离、每个扫描点与中心线的偏移角度，一起确定每组测距数据的横坐标x和纵坐标y。其转换公式如下：

[0107]

[0108] 其中L为极坐标测距距离值，H为激光器安装高度，x为二维直角坐标横坐标，y为二维直角坐标纵坐标，a为激光束在扫描过程中与中心线的偏移角度，b为激光器扫描截面与法线的夹角。

[0109] S3、进行车辆并车、变道、跟车等特殊情况处理，判断激光扫描的车头数据是否有2帧及以上，若有2帧及以上则执行S4，若无2帧则执行S5。

[0110] 步骤S3中的车辆特征项包括：车窗倾角、车头形状、车截面轮廓、车长、车宽、车高等。

[0111] 需要说明的是，在实际应用中，会存在变道、并车、跟车等特殊情况，针对这些情况，本专利做了对应的处理。

[0112] 在变道情况下，需要解决的是车辆匹配问题，防止车辆丢车或多车，如图7所示，车辆在位置A时，在激光扫描断面中，其车头左角至右角的X轴坐标集合为[X11,X21]，在车辆变道至位置C的过程中会产生[X12,X22]，[X13,X23]…[X1n,X2n]等一系列坐标集合，如果以上坐标集合与相邻集合必相交，则可实现车辆的跟踪与匹配。由于本发明采用50HZ频率的扫描式激光传感器，其扫描周期为20ms，以车辆最小车宽1.2米为例，其变道时X轴方向的速度不会超过60米每秒，即以上相邻集合必相交。

[0113] 在激光扫描断面的同一侧出现并车时，需要解决的是分车问题，防止车辆丢车。分为以下两种情况，一种是大车与小车并车，一种是大车与大车并车。

[0114] 大车与小车并车时，由于大车高度较高会遮挡小车的侧面特征，从区域上来说在X轴形成一个较大的宽度，此宽度K>最大单车车辆宽度K’，使得可判断该区域出现了并车，再依赖于车顶的高度差，进行车辆的分车处理。大车与大车并车时，从高度上看，在2车之间的间距处会出现高度下落，且区域宽度K>最大单车车辆宽度K’，依次进行车辆的分车。

[0115] 在跟车情况下，若跟车距离较远可按正常逻辑处理，若跟车较近，则可能造成无法扫到后面车辆的车头的问题，需要做分车处理，防止丢车。

[0116] 根据前车的车头2帧得出车速CS，由公式CS*T得到车长L，其中T为车辆在激光扫描断面的存在时间。若车长L>最大单车车长 L’，则认为出现了跟车较近的情况，再根据后车的特征项，输出车型。由于两车跟车较近通过激光扫描断面，此情况可认为辆车车速无限接近，后车车速取前车车速的相等值。

[0117] S4、如图8所示，激光器朝斜下方扫描，在车辆的行进过程中若得到2帧车头位置数据A与B，对位置A与位置B进行帧距离间隔求差，再与帧时间间隔T做除法计算，就得到车辆速度SD。

[0118] S5、根据直角坐标的点云数据通过算法提取车辆的轮廓，并通过轮廓得到车辆的特征项，进行模糊匹配，若特征项充分，能输出车型，则执行S6，若特征项欠缺，不能输出车型，则执行S7。

[0119] S6、根据车型从预设车辆信息库提取对应车长，根据车辆长度L 除以车辆在激光器的扫描截面内存在的时间T，得到车辆车速SD。

[0120] S7、从预设车辆信息库提取通用车长，根据车辆长度L除以车辆在激光器的扫描截面内存在的时间T，得到车辆车速SD。

[0121] 从上述描述可知，本发明的应用实例提供的基于激光的车辆测速方法，能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，准确且可靠地对行驶在路面上的车辆进行测速，在多车道的应用场景中，解决了车辆并车、变道、跟车等特殊情况下的车速计算，在车辆检测领域、交通情况调查领域有着重要的应用意义。

[0122] 本发明的实施例四提供一种基于激光的车辆测速系统的具体实施方式，参见图9，所述基于激光的车辆测速系统具体包括如下内容：

[0123] 扫描式激光传感器模块10，用于采集行驶在路面上的车辆经过倾斜于路面设置的激光断面时的车头范围的扫描波形图像，并将实时采集的扫描波形图像发送至运算控制器模块；

[0124] 所述运算控制器模块20，用于在经判断获知采集得到的同一车头范围的扫描波形图像有2帧以上时，根据至少2帧的扫描波形图像获取对应的车辆经过所述激光断面时的车速。

[0125] 以及，用于进行所述扫描式激光传感器模块与所述运算控制器模块之间的数据交换的通信模块30。

[0126] 本发明提供的基于激光的车辆测速系统的实施例具体可以用于执行上述基于激光的车辆测速方法的实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。

[0127] 从上述描述可知，本发明的基于激光的车辆测速系统，能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，准确且可靠地对行驶在路面上的车辆进行测速，在多车道的应用场景中，解决了车辆并车、变道、跟车等特殊情况下的车速计算。

[0128] 为进一步的说明本方案，本发明还提供一种基于激光的车速检测系统的应用实例，参见图10，具体包括如下内容：

[0129] 龙门架1、作为扫描式激光传感器模块10的一种具体举例的扫描式激光传感器2、作为运算控制器模块20的一种具体举例的运算控制器3和为通信模块30的一种具体举例的通信器4等。

[0130] 扫描式激光传感器2安装在龙门架上的7米高度，以48度的倾角向下垂直于路面扫描待测车辆V,其以48度倾角的安装方式能够对所有类型的机动车辆进行车头距离的2帧及以上的扫描。

[0131] 在实际应用中，在龙门架1上安装扫描式激光传感器2，其安装高度在6-8米之间，本应用实例采用7米的安装高度，安装倾角在48度，运算控制器3与通信器4安装于路侧或柱子上的控制柜里，扫描式激光传感器2将波形数据发送给运算控制器3，运算控制器3进行针对波形数据的算法运算，并输出车速数据。

[0132] 从上述描述可知，本发明的应用实例提供的基于激光的车辆测速系统，能够在有效节约车辆测速设备的设置成本的基础上，准确且可靠地对行驶在路面上的车辆进行测速，在多车道的应用场景中，解决了车辆并车、变道、跟车等特殊情况下的车速计算，在车辆检测领域、交通情况调查领域有着重要的应用意义。

[0133] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0134] 还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0135] 以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。