專利名稱：一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的交通違規(guī)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的交通違規(guī)檢測方法，屬于圖像識(shí)別和模式識(shí) 別技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車保有量大大增加，交通事故也越來越頻繁的發(fā)生。而多數(shù)交 通事故是由于交通肇事造成的，尤其是闖紅燈、違規(guī)變道、逆行等嚴(yán)重違規(guī)行為。危害人民 的生命財(cái)產(chǎn)安全，使國家蒙受不必要的重大經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)這些行為的監(jiān)控有著重大的實(shí) 際意義。
我國當(dāng)前對(duì)這些交通違規(guī)行為的檢測采用的是感應(yīng)線圈技術(shù)，即在交通路口埋設(shè)感應(yīng)線 圈，通過感應(yīng)線圈觸發(fā)照相拍攝。這種系統(tǒng)有以下幾個(gè)缺陷； 一個(gè)是需要開挖道路埋設(shè)線圈， 故障率高，需要定期開挖路面翻修； 一個(gè)是線圈本身的壽命問題， 一個(gè)是對(duì)逆行無法監(jiān)控； 一個(gè)是由于交通不可變道實(shí)線往往很長，距離路口長達(dá)30米，對(duì)違規(guī)實(shí)線變道控制埋設(shè)線圈 的成本非常高。
另外一種方法是通過視頻對(duì)交通違規(guī)進(jìn)行監(jiān)測，既監(jiān)測設(shè)備一端接入紅綠燈信號(hào)，另一 端接入攝像頭。但該類技術(shù)的缺陷有兩個(gè)重大缺陷， 一個(gè)是缺少視頻追蹤技術(shù)和模式識(shí)別技 術(shù)，只能根據(jù)紅綠燈信號(hào)捕捉闖紅燈行為，不能捕捉逆行、實(shí)線變道行為，適用性低；另一 個(gè)是對(duì)攝像機(jī)的拍攝范圍精度有較高的要求，其攝像范圍劃定在兩個(gè)停止線之間，如果攝像 范圍擴(kuò)大，如越過停止線，則會(huì)發(fā)生誤拍的情況幾率很高，會(huì)把沒有闖紅燈的汽車計(jì)算進(jìn)來， 技術(shù)施工的實(shí)施難度很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能準(zhǔn)確檢測逆行、違規(guī)實(shí)線變道、闖紅燈等交通 違規(guī)行為的檢測方法。
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的的交通違規(guī)檢測方法，首先是定義違規(guī)模式定義紅綠 燈停車線、定義行駛方向，定義違規(guī)變道的區(qū)域和方向；
其次是監(jiān)控控制攝像頭拍攝路口的視頻畫面；
然后嵌入式系統(tǒng)對(duì)視頻進(jìn)行分析，使用模式識(shí)別方法檢測測量，使用視頻追蹤獲取車輛 的運(yùn)行軌跡，使用模式識(shí)別方法根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡分析任一車輛的行為，如果有下列違規(guī)行為之一逆行、違規(guī)實(shí)線變道、闖紅燈，則立刻對(duì)該車輛進(jìn)行拍照記錄。
一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的的交通違規(guī)檢測方法所用檢測裝置，包括高速攝像機(jī)、 視頻控制器、視頻追蹤和模式識(shí)別裝置，其中視頻追蹤和模式識(shí)別裝置包括紅綠燈信號(hào)接收 裝置、視頻采集和轉(zhuǎn)換模塊、違規(guī)設(shè)置模塊、車輛檢測模塊、視頻追蹤模塊、違規(guī)分析模塊、 攝像機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)無線傳輸模塊，具體步驟為
第一步，數(shù)據(jù)無線傳輸模塊,通過無線網(wǎng)絡(luò)跟上位管理機(jī)通訊；
第二步，違規(guī)設(shè)置模塊,使得上位管理機(jī)可以設(shè)置違規(guī)行為，包括設(shè)置汽車行駛的正常方 向，違規(guī)變道的方向和距離，紅綠燈停車線在視頻中的位置；
第三步，視頻采集和轉(zhuǎn)換模塊,負(fù)責(zé)將CCD模擬視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻，將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 幀位圖讀入內(nèi)存；
第四步，紅綠燈接收模塊,負(fù)責(zé)接入紅綠燈的信號(hào)，設(shè)置系統(tǒng)的紅綠燈判斷開關(guān)量； 第五步，車輛檢測模塊，使用公開的semi-supervised Cost-sensitive AdaBoost(半監(jiān)
督的代價(jià)敏感AdaBoost)學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練大量車輛圖片，并且進(jìn)行識(shí)別，以有效區(qū)分車輛、行
人、非機(jī)動(dòng)車等，使得視頻追蹤可有效鎖定機(jī)動(dòng)車；
第六步，視頻追蹤模塊,使用成熟的在線AdaBoost學(xué)習(xí)算法+序列蒙特卡洛濾波算法對(duì) 視頻中的車輛進(jìn)行追蹤，計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡；
第七步，違規(guī)分析模塊,根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)違規(guī)行為軌跡進(jìn)行匹配，尋找出違規(guī)車輛； 第八步，攝像機(jī)控制模塊,控制視頻控制器讓攝像機(jī)對(duì)違規(guī)行為進(jìn)行拍攝，并取得拍攝數(shù)
據(jù)；
第九步，通過數(shù)據(jù)無線傳輸模塊，傳輸數(shù)據(jù)給上位管理機(jī)，接收上位機(jī)管理。
本發(fā)明的有效效果在于同時(shí)對(duì)于闖紅燈、車輛逆行和違規(guī)實(shí)線變道三種嚴(yán)重并且常見 的交通違規(guī)行為有監(jiān)測作用；違規(guī)行為是由遠(yuǎn)程違規(guī)設(shè)置模塊來設(shè)置的，可根據(jù)路況的改變 而隨時(shí)改變，如實(shí)線變道的方向、停車線的位置、正常行駛的方向，無需重新施工；視頻追 蹤和模式識(shí)別裝置可直接接入現(xiàn)有的攝像體系，無需全部更改，大大降低了實(shí)施成本。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明視頻追蹤和識(shí)別裝置結(jié)構(gòu)框圖3是本發(fā)明的檢測方法流程圖4是本發(fā)明視頻追蹤和識(shí)別裝置原理框圖；圖5是本發(fā)明監(jiān)控違規(guī)的場景。 實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的的交通違規(guī)檢測方法，首先是定義違規(guī)模式定義紅綠 燈停車線、定義行駛方向，定義違規(guī)變道的區(qū)域和方向；
其次是監(jiān)控控制攝像頭拍攝路口的視頻畫面
然后嵌入式系統(tǒng)對(duì)視頻進(jìn)行分析，使用模式識(shí)別方法檢測測量，使用視頻追蹤獲取車輛 的運(yùn)行軌跡，使用模式識(shí)別方法根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡分析任一車輛的行為，如果有下列違規(guī)行為之 一逆行、違規(guī)實(shí)線變道、闖紅燈，則立刻對(duì)該車輛進(jìn)行拍照記錄。
一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的的交通違規(guī)檢測方法所用檢測裝置，包括高速攝像機(jī) 201、視頻控制器202、視頻追蹤和模式識(shí)別裝置203,其中視頻追蹤和模式識(shí)別裝置203包 括紅綠燈信號(hào)接收裝置、視頻采集和轉(zhuǎn)換模塊、違規(guī)設(shè)置模塊、車輛檢測模塊、視頻追蹤模 塊、違規(guī)分析模塊、攝像機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)無線傳輸模塊。
如圖1所示，上位管理機(jī)205通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻追蹤和識(shí)別裝置203進(jìn)行設(shè)置，定義 違規(guī)行為。視頻控制器202將接受到的高速攝像頭201視頻傳輸給視頻追蹤和識(shí)別裝置203， 203接收紅綠燈信號(hào)204.視頻傳輸給視頻追蹤和識(shí)別裝置203內(nèi)置模塊對(duì)視頻進(jìn)行分析，并 通過視頻控制器202控制攝像頭進(jìn)行拍照處理，將輸出結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機(jī)205。 視頻追蹤和識(shí)別裝置203包括8個(gè)模塊，其流程和功能以實(shí)例解釋-
第一步，數(shù)據(jù)無線傳輸模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)(GPRS/WIFI/CDMA等)跟上位管理機(jī)通訊；
第二步；違規(guī)設(shè)置模塊使得上位管理機(jī)可以設(shè)置違規(guī)行為，包括設(shè)置汽車行駛的正常 方向，違規(guī)變道的方向和距離，紅綠燈停車線在視頻中的位置；
第三步，視頻采集和轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將CCD模擬視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻，將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 成幀位圖讀入內(nèi)存；
第四步，紅綠燈接收模塊負(fù)責(zé)接入紅綠燈的信號(hào)，設(shè)置系統(tǒng)的紅綠燈判斷開關(guān)量； 第五步，車輛檢測模塊使用公開的semi-supervised Cost-sensitive AdaBoost (半
監(jiān)督的代價(jià)敏感AdaBoost)學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練大量車輛圖片，并且進(jìn)行識(shí)別，以有效區(qū)分車輛、
行人、非機(jī)動(dòng)車等，使得視頻追蹤可有效鎖定機(jī)動(dòng)車；
第六步，視頻追蹤模塊使用成熟的在線AdaBoost學(xué)習(xí)算法+序列蒙特卡洛濾波算法
對(duì)視頻中的車輛進(jìn)行追蹤，計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡；第七步，違規(guī)分析模塊根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)違規(guī)行為軌跡進(jìn)行匹配，尋找出違規(guī)車輛;
第八步，攝像機(jī)控制模塊控制視頻控制器讓攝像機(jī)對(duì)違規(guī)行為進(jìn)行拍攝，并取得拍攝 數(shù)據(jù)；
第九步，通過數(shù)據(jù)無線傳輸模塊，傳輸數(shù)據(jù)給上位管理機(jī)，接收上位機(jī)管理；
本實(shí)施方法的流程參見圖3,本發(fā)明對(duì)交通違規(guī)尤其是逆行和違規(guī)實(shí)線變道提供了靈活高 效的解決方案。相對(duì)以往方案對(duì)現(xiàn)行設(shè)備的改造成本低、速度快、故障點(diǎn)少，升級(jí)維護(hù)方便， 可極大的提高交通違規(guī)監(jiān)控的效率。
權(quán)利要求
1、一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的交通違規(guī)檢測方法，其特征在于首先是定義違規(guī)模式定義紅綠燈停車線、定義行駛方向，定義違規(guī)變道的區(qū)域和方向；其次是使用檢測裝置的高速攝像機(jī)拍攝路口的視頻畫面；然后嵌入式系統(tǒng)對(duì)視頻進(jìn)行分析，使用模式識(shí)別方法檢測測量，使用視頻追蹤獲取車輛的運(yùn)行軌跡，使用模式識(shí)別方法根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡分析任一車輛的行為，如果有下列違規(guī)行為之一逆行、違規(guī)實(shí)線變道、闖紅燈，則立刻對(duì)該車輛進(jìn)行拍照記錄。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的交通違規(guī)檢測方法，其特征在于所使用的檢測裝置，包括高速攝像機(jī)、視頻控制器、視頻追蹤和模式識(shí)別裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的交通違規(guī)檢測方法，其特征在于所述視頻追蹤和模式識(shí)別裝置包括紅綠燈信號(hào)接收裝置、視頻采集和轉(zhuǎn)換模塊、違規(guī)設(shè)置模塊、車輛檢測模塊、視頻追蹤模塊、違規(guī)分析模塊、攝像機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)無線傳輸模塊，具體步驟為第一步，數(shù)據(jù)無線傳輸模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)跟上位管理機(jī)通訊；第二步，違規(guī)設(shè)置模塊,使得上位管理機(jī)可以設(shè)置違規(guī)行為，包括設(shè)置汽車行駛的正常方向，違規(guī)變道的方向和距離，紅綠燈停車線在視頻中的位置；第三步，視頻采集和轉(zhuǎn)換模塊,負(fù)責(zé)將CCD模擬視頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻，將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成幀位圖讀入內(nèi)存；第四步，紅綠燈接收模塊，負(fù)責(zé)接入紅綠燈的信號(hào)，設(shè)置系統(tǒng)的紅綠燈判斷開關(guān)量；第五步，車輛檢測模塊，使用公開的semi-supervised Cost-sensitive AdaBoost (半監(jiān)督的代價(jià)敏感AdaBoost)學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練大量車輛圖片，并且進(jìn)行識(shí)別，以有效區(qū)分車輛、行人、非機(jī)動(dòng)車等，使得視頻追蹤可有效鎖定機(jī)動(dòng)車；第六步，視頻追蹤模塊，使用成熟的在線AdaBoost學(xué)習(xí)算法+序列蒙特卡洛濾波算法對(duì)視頻中的車輛進(jìn)行追蹤，計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡；第七步，違規(guī)分析模塊，根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)違規(guī)行為軌跡進(jìn)行匹配，尋找出違規(guī)車輛；第八步，攝像機(jī)控制模塊，控制視頻控制器讓攝像機(jī)對(duì)違規(guī)行為進(jìn)行拍攝，并取得拍攝數(shù)據(jù)；第九步，通過數(shù)據(jù)無線傳輸模塊，傳輸數(shù)據(jù)給上位管理機(jī)，接收上位機(jī)管理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于視頻追蹤和模式識(shí)別的交通違規(guī)檢測方法，屬于圖像識(shí)別和模式識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，首先是定義違規(guī)模式定義紅綠燈停車線、定義行駛方向，定義違規(guī)變道的區(qū)域和方向；其次是監(jiān)控控制攝像頭拍攝路口的視頻畫面；然后嵌入式系統(tǒng)對(duì)視頻進(jìn)行分析，使用模式識(shí)別方法檢測測量，使用視頻追蹤獲取車輛的運(yùn)行軌跡，使用模式識(shí)別方法根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡分析任一車輛的行為，如果有下列違規(guī)行為之一逆行、違規(guī)實(shí)線變道、闖紅燈，則立刻對(duì)該車輛進(jìn)行拍照記錄。所用檢測裝置，包括高速攝像機(jī)、視頻控制器、視頻追蹤和模式識(shí)別裝置，其中視頻追蹤和模式識(shí)別裝置包括紅綠燈信號(hào)接收裝置、視頻采集和轉(zhuǎn)換模塊、違規(guī)設(shè)置模塊、車輛檢測模塊、視頻追蹤模塊、違規(guī)分析模塊、攝像機(jī)控制模塊、數(shù)據(jù)無線傳輸模塊。
文檔編號(hào)G08G1/01GK101593422SQ20091003347
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者袁存鼎 申請(qǐng)人:無錫駿聿科技有限公司