專利名稱：一種柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)，屬于環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)柴油車煙度測(cè)量方法主要包括用林格曼黑度望遠(yuǎn)鏡測(cè)量和用煙度計(jì)測(cè)量。林格曼黑度望遠(yuǎn)鏡采用雙目棱鏡望遠(yuǎn)系統(tǒng)，而在望遠(yuǎn)鏡劃分板上制有相應(yīng)林格曼煙度濃度圖
1-5級(jí)的灰度階梯塊，全透明部分則為O級(jí)。觀測(cè)者通過望遠(yuǎn)鏡左側(cè)目鏡將煙塵目標(biāo)與該級(jí)灰度梯度塊比較，從而測(cè)定煙氣黑度標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。煙度計(jì)分為采樣部分和測(cè)量部分。采樣部分是采樣氣筒抽取尾氣管中一定體積的煙氣，使它通過一張一定面積的白色濾紙，于是排氣中的煙塵顆粒物就粘附在濾紙上而使濾紙變黑，然后利用光電檢測(cè)裝置測(cè)量濾紙上煙痕的吸光率來評(píng)定為柴油機(jī)的排氣煙度。 上述方法可以在一定程度上測(cè)量柴油車尾氣的煙度級(jí)別，然而在實(shí)踐中具有很大的應(yīng)用局限，或者無法實(shí)際應(yīng)用。例如，(I)用林格曼黑度望遠(yuǎn)鏡雖然可以測(cè)量柴油車尾氣煙度級(jí)別，但是無法記錄柴油車尾氣黑度級(jí)別和車輛的相關(guān)信息；(2)林格曼黑度望遠(yuǎn)鏡測(cè)量柴油車尾氣必須采用人工方法測(cè)量。費(fèi)時(shí)費(fèi)力，交警也不可能24小時(shí)用林格曼黑度望遠(yuǎn)鏡對(duì)每輛車輛進(jìn)行觀察；(3)采用煙度計(jì)只能對(duì)靜態(tài)的柴油車進(jìn)行測(cè)量，無法對(duì)行駛的車輛進(jìn)行測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)，它并不需要黑度望遠(yuǎn)鏡和煙度計(jì)測(cè)量，只需要通過交通路口攝像機(jī)或照相機(jī)和圖像識(shí)別與處理模塊就可以對(duì)在車道上行駛的機(jī)動(dòng)車尾氣排放進(jìn)行實(shí)時(shí)遙測(cè)與自動(dòng)監(jiān)測(cè)，識(shí)別出行駛車輛是否為污染排放車輛并給出柴油車尾氣的黑度級(jí)別。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)，包括車輛檢測(cè)單元、車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度和加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元、中心數(shù)據(jù)處理單元，其中車輛檢測(cè)單元位于道路兩側(cè)兩組光發(fā)射器和光接收器組成，該單元安裝在檢測(cè)區(qū)的始端，當(dāng)車輛行駛通過檢測(cè)區(qū)域是光發(fā)生器發(fā)出的光束就會(huì)被先后遮擋。為了提高檢測(cè)的精度，只要兩組光發(fā)射器其中的一組光束被遮擋，就說明有車輛將行駛通過檢測(cè)區(qū)域。之后將相關(guān)信息傳送到中心數(shù)據(jù)處理單元。車牌照識(shí)別與處理單元包括高清工業(yè)照相機(jī)、圖像采集卡、圖像識(shí)別與處理模塊。高清工業(yè)照相機(jī)安裝在車道的上方，圖像采集卡和圖像識(shí)別與處理模塊安裝在道路兩旁的計(jì)算機(jī)內(nèi)。當(dāng)該單元啟動(dòng)時(shí)，高清工業(yè)照相機(jī)采集車輛信息圖像，圖像采集卡將采集到圖像轉(zhuǎn)換成電腦可識(shí)別的圖像。圖像識(shí)別與處理模塊對(duì)圖像進(jìn)行灰度處理、噪聲消除、邊緣提取等預(yù)處理。根據(jù)車牌照的特征采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法準(zhǔn)確定位車牌照在圖像中的位置。利用車牌照的像素特點(diǎn)與形態(tài)特點(diǎn)，分割出合理的車牌區(qū)域。將分割的車牌照，進(jìn)行字符分害I]、識(shí)別、字符歸一，還原車完整的車牌信息，將此信息上傳到中心數(shù)據(jù)處理模塊。車輛速度和加速度測(cè)量單元由智能抓拍照相機(jī)、光測(cè)距儀、圖像分析處理模塊組成。該單元安裝在車道的上方，將測(cè)試區(qū)道路的一邊作為坐標(biāo)軸，以測(cè)試器的起點(diǎn)作為坐標(biāo)的原點(diǎn)，沿著坐標(biāo)軸的正方向，通過光測(cè)距儀，每隔s米設(shè)置一個(gè)坐標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)。原點(diǎn)以及坐標(biāo)表示點(diǎn)都可以通過圖像分析處理模塊識(shí)別處理。當(dāng)車輛檢測(cè)單元，識(shí)別到有機(jī)動(dòng)車過來。啟動(dòng)車輛速度與加速度測(cè)量單元，對(duì)行駛的車輛進(jìn)行拍照，連續(xù)拍三張。將圖像傳給圖像分析處理模塊，圖像分析處理模塊在圖像中識(shí)別出坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)以及車輛車牌照，之后計(jì)算車牌照的高度的中心做一條垂直道路的直線。之后計(jì)算坐標(biāo)原點(diǎn)到這條直線的所有標(biāo)識(shí)點(diǎn)，假定有N個(gè)點(diǎn)。通過這些數(shù)據(jù)就可以知道機(jī)動(dòng)車頭部距坐標(biāo)原點(diǎn)距離L=N*s.智能抓拍照相機(jī)的頻閃周期為T。這樣就可以計(jì)算出柴油車速度與加速度，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)上傳給中心數(shù)據(jù)處理單元。車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元由CXD攝像機(jī)、圖像采集卡、尾氣識(shí)別與處理模塊；(XD攝像機(jī)安裝在車道的一側(cè)，背景放置在車道的另一側(cè)(背景為白色的擋板)，尾氣識(shí)別與處理模塊安裝在車道兩旁的計(jì)算機(jī)內(nèi)。CCD攝像機(jī)將路面上的柴油車狀態(tài)的相關(guān)信息通過視頻的方式記錄下來，并以連續(xù)幀圖像的形式出給尾氣識(shí)別與處理模塊。尾氣識(shí)別與處理模塊接收來自視頻測(cè)量部分的連續(xù)10幀圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理；再根據(jù)柴油車尾氣的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、顏色特征將圖像中的目標(biāo)尾氣進(jìn)行檢查、分割、提取，選擇最佳的五幀圖像。其靜態(tài)特征包括(I)擴(kuò)散后具有一種“薄紗”效果，可以對(duì)背景產(chǎn)生遮蔽和模糊；(2)由于煙霧顆粒不斷向四周擴(kuò)散，在圖像中表現(xiàn)為后大前小。其動(dòng)態(tài)特征包括(I)尾氣在排放過程中，是有內(nèi)部不斷翻滾變化的特性，尾氣與背景之間還會(huì)發(fā)生交替變化，圖像中變現(xiàn)為灰度值的變化；
(2)尾氣具有形態(tài)不斷變化，可以作為區(qū)分尾氣和一般性運(yùn)動(dòng)的物體的一種依據(jù)。將提取的最佳五幀圖像目標(biāo)區(qū)域分別與背景區(qū)域進(jìn)行相減。對(duì)相減后得到的目標(biāo)進(jìn)行濾波和填充處理，將處理后目標(biāo)區(qū)域計(jì)算其平均灰度值(也可以計(jì)算并提取最大、最小灰度值作為參考)。經(jīng)計(jì)算后的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)庫中的黑度級(jí)別進(jìn)行對(duì)比，給出相應(yīng)的黑度級(jí)別。經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)上傳給中心數(shù)據(jù)處理單元。中心數(shù)據(jù)處理單元，接收來自車輛檢測(cè)單元信息，判斷是否有車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)。當(dāng)有車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，給車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度與加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，中心數(shù)據(jù)處理單元接收來自車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度與加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，并將車輛的相關(guān)信息發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)控制終端進(jìn)行存儲(chǔ)。


圖I為本發(fā)明柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)的單元示意圖；圖2為本發(fā)明的柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)的車輛速度與加速度測(cè)量單元功能不意圖；圖3為本發(fā)明的柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)的車牌照識(shí)別與處理單元的工作
原理；圖4為本發(fā)明的柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)的車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元的工作原理圖；、
圖5本發(fā)明的柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出了一種置于道路上方對(duì)行駛車輛的尾氣進(jìn)行實(shí)時(shí)遙測(cè)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明采用光發(fā)射與接收的方法判斷車道上是否有車輛，采用圖像識(shí)別與處理方法對(duì)車道上行駛的車輛的柴油車尾氣進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。如圖I所示，本發(fā)明的柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)由車輛檢測(cè)單元、車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度和加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元、中心數(shù)據(jù)處理單元組成。I.車輛檢測(cè)單元由位于道路兩旁的兩組光發(fā)射器與光接收器組成?？刹扇〖す馐蚱渌馐l(fā)射器可以是發(fā)光二極管或其它發(fā)射裝置，接收器可選用光敏管或其它接收裝置。當(dāng)車輛行駛通過檢測(cè)區(qū)域時(shí)，光發(fā)射器發(fā)出的光束就會(huì)被遮擋。如果光速被遮擋，就說明有車進(jìn)入檢測(cè)區(qū)。為提高檢測(cè)的精度，只要兩組激光發(fā)射器其中的一組光束被遮擋，就說明有車輛將行駛通過檢測(cè)區(qū)域。車輛檢測(cè)單元具有與中心數(shù)據(jù)處理單元通信的功能。當(dāng) 有車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，將信號(hào)傳輸給中心數(shù)據(jù)處理單元。中心數(shù)據(jù)處理單元將啟動(dòng)車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度與加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元，使得被測(cè)車輛的各測(cè)量數(shù)據(jù)能夠?qū)?yīng)起來。2.車牌照識(shí)別與處理單元包括高清工業(yè)照相機(jī)、圖像采集卡、圖像識(shí)別與處理模塊。高清工業(yè)照相機(jī)安裝在車道的上方，高清工業(yè)照相機(jī)帶有遮雨蓋，夜間拍攝時(shí)則啟動(dòng)補(bǔ)光燈。高清工業(yè)照相機(jī)完成對(duì)行駛在車道上的被測(cè)車輛的車牌圖像的獲取。高清工業(yè)照相機(jī)通過光纖、電纜或其他方式與圖像采集卡連接，向圖像處理與識(shí)別模塊傳輸車牌圖像。安裝在道路旁的計(jì)算機(jī)中的圖像處理與識(shí)別模塊對(duì)傳來的車輛圖像進(jìn)行處理，獲取車輛的車牌信息。并將處理結(jié)果傳送到中心數(shù)據(jù)處理單元。3.車輛速度和加速度測(cè)量單元該單元安裝在道路的上方，由智能抓拍照相機(jī)、激光測(cè)距儀、圖像分析處理模塊組成。將測(cè)試區(qū)道路的一邊作為坐標(biāo)軸，以測(cè)試器的起點(diǎn)作為坐標(biāo)的原點(diǎn)，沿著坐標(biāo)軸的正方向，通過激光測(cè)距儀，每隔s米設(shè)置一個(gè)坐標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)。原點(diǎn)以及坐標(biāo)表示點(diǎn)都可以通過圖像分析處理模塊識(shí)別處理。當(dāng)車輛檢測(cè)單元，識(shí)別到有機(jī)動(dòng)車過來。啟動(dòng)車輛速度與加速度測(cè)量單元，對(duì)行駛的車輛進(jìn)行拍照，連續(xù)拍三張。將圖像傳給圖像分析處理模塊，圖像分析處理模塊在圖像中識(shí)別出坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)以及車輛車牌照，之后計(jì)算車牌照的高度的中心做一條垂直道路的直線。之后計(jì)算坐標(biāo)原點(diǎn)到這條直線的所有標(biāo)識(shí)點(diǎn)的數(shù)量，假定數(shù)量為N。通過這些數(shù)據(jù)就可以知道機(jī)動(dòng)車頭部距坐標(biāo)原點(diǎn)距離L=N*s，智能抓拍照相機(jī)的頻閃周期為T。。這樣就可以計(jì)算出柴油車速度與加速度。車輛速度和加速度測(cè)量單元與中心數(shù)據(jù)處理單元具有通信的功能，通信的方式可以是無線的也可以是有線的。車輛速度和加速度測(cè)量單元將處理的結(jié)果傳送給中心數(shù)據(jù)處理單元。4.車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元包括CXD攝像機(jī)、圖像采集卡、尾氣識(shí)別與處理模塊。CXD攝像機(jī)通過視頻方式記錄道路上柴油車尾氣排放的狀態(tài)信息。為數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理提供數(shù)據(jù)源。圖像采集卡就是將CCD攝像機(jī)記錄的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電腦可識(shí)別的數(shù)據(jù)，白色的背景擋板放在CXD攝像機(jī)對(duì)面車道的另一側(cè)。
尾氣識(shí)別與處理模塊包括一臺(tái)處理設(shè)備，可以是一臺(tái)工控機(jī)或其它處理器。尾氣識(shí)別與處理模塊接收?qǐng)D像采集卡傳來的信息，進(jìn)行計(jì)算處理，得到柴油車尾氣的黑度值。尾氣識(shí)別與處理模塊具備與中心數(shù)據(jù)處理單元的通信功能，通信方式可以是無線或有線方式。信號(hào)處理裝置將得到的車輛尾氣排放數(shù)據(jù)傳送給中心數(shù)據(jù)處理單元。5.中心數(shù)據(jù)處理單元包含一臺(tái)放置在路邊的處理設(shè)備，可以是一臺(tái)配置較高的工控機(jī)或其它處理器，并具有至少一個(gè)通信接口，通信方式可以是無線或有線方式。中心數(shù)據(jù)處理單元接收來自車 輛檢測(cè)單元送來的路況信息，判斷檢測(cè)區(qū)是否符合有車輛進(jìn)入。當(dāng)有車輛進(jìn)入檢查區(qū)時(shí)，給車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元發(fā)送準(zhǔn)備工作信號(hào)，對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)中心數(shù)據(jù)處理單元接收來自車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速與度加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元的各檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理、匹配和存儲(chǔ)，并通過通信接口將分析處理后的車輛信息發(fā)送給遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)控制中心。如圖I，本發(fā)明的工作過程如下，車輛檢測(cè)單元檢測(cè)出車道路況信息，并將信息上傳至中心數(shù)據(jù)處理單元，中心數(shù)據(jù)處理單元判斷是否滿足有車輛進(jìn)入監(jiān)察區(qū)，若有車輛進(jìn)入，則結(jié)合車輛速度與加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元、車牌照識(shí)別與處理單元發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，對(duì)車輛進(jìn)行拍照。并將相應(yīng)的圖像傳相應(yīng)給圖像處理單元，保存數(shù)據(jù)，最后各檢測(cè)單元將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳給中心數(shù)據(jù)處理單元，進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配、分析，做進(jìn)一步處理、保存，發(fā)送給遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)控制中心。中心數(shù)據(jù)處理單元為檢測(cè)數(shù)據(jù)建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫，中心數(shù)據(jù)處理單元向各單元發(fā)送準(zhǔn)備信號(hào)之后，各單元進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送回，中心數(shù)據(jù)處理單元將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并作為數(shù)據(jù)庫中的一個(gè)字段存儲(chǔ)，每條數(shù)據(jù)作為字段中的一條記錄。同時(shí)以檢測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，產(chǎn)生可視化監(jiān)視界面。如圖2，將測(cè)試區(qū)道路的一邊作為坐標(biāo)軸(在圖像中我們選取左側(cè))，以測(cè)試器的起點(diǎn)作為坐標(biāo)的原點(diǎn)，沿著坐標(biāo)軸的正方向，通過激光測(cè)距儀，每隔s米設(shè)置一個(gè)坐標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)。原點(diǎn)以及坐標(biāo)表示點(diǎn)都可以通過圖像分析處理模塊識(shí)別處理。當(dāng)車輛檢測(cè)單元，識(shí)別到有機(jī)動(dòng)車過來。啟動(dòng)車輛速度與加速度測(cè)量單元，對(duì)行駛的車輛進(jìn)行拍照，連續(xù)拍三張。圖2將這三張圖像整合在一起。將這三張圖像傳給圖像分析處理模塊，圖像分析處理模塊在圖像中識(shí)別出坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)以及車輛車牌照。之后計(jì)算車牌照的高度，并以牌照的高度的中心做一條垂直道路的直線，三次拍照所作的直線分別是B、C、D。以坐標(biāo)原點(diǎn)為交點(diǎn)，垂直坐標(biāo)軸做一條直線A。之后計(jì)算坐標(biāo)原點(diǎn)到這條直線的所有標(biāo)識(shí)點(diǎn)的數(shù)量，假定數(shù)量為N。通過這些數(shù)據(jù)就可以知道機(jī)動(dòng)車頭部距坐標(biāo)原點(diǎn)距離L=N*s，智能抓拍照相機(jī)的頻閃周期為T。智能抓拍照相機(jī)的頻閃周期為T。S1=L2-L1,§2—L3-L2
]IS1=V0T+-^2 V^VoT+aT S2=Y1T+-^2
h 、 2L1 :為第一次拍照時(shí)車頭與原點(diǎn)之間的距離L2 :為第二次拍照時(shí)車頭與原點(diǎn)之間的距離L3 :為第三次拍照時(shí)車頭與原點(diǎn)之間的距離S1 :為第一次與第二次拍照之間行駛的距離S2 :為第一次與第二次拍照之間行駛的距離
T :為智能抓拍照相機(jī)的頻閃周期V0 :為第一次拍照時(shí)車輛的速度V1 :為第二次拍照時(shí)車輛加速度a:為拍照期間的加速度通過上邊公式即可求出B、C、D點(diǎn)的的瞬時(shí)速度，以及加速度a。如圖3車牌照識(shí)別與處理單元，圖像識(shí)別與處理模塊對(duì)連續(xù)幀圖像進(jìn)行灰度處理、噪聲消除、邊緣提取等預(yù)處理。根據(jù)車牌照的特征采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法準(zhǔn)確定位車牌照在圖像中的位置。利用車牌照的像素特點(diǎn)與形態(tài)特點(diǎn)，分割出合理的車牌區(qū)域。將分割的車牌照進(jìn)行字符分割、識(shí)別、字符歸一，還原車完整的車牌信息，將此信息上傳到中心數(shù)據(jù)處理模塊。 如圖4，圖像識(shí)別與處理模塊接收來自圖像采集卡傳來的連續(xù)10幀圖像，對(duì)連續(xù)圖像幀進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理的內(nèi)容包括(1)將彩色圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像，在不影響處理效果的情況下加快處理速度。(2)采用中值濾波對(duì)原始圖像進(jìn)行濾波，消除或減少噪聲對(duì)后續(xù)處理的影響。再根據(jù)柴油車尾氣的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、顏色特征將圖像中的目標(biāo)尾氣進(jìn)行檢查、分割、提取，選取最佳的五幀圖像。其靜態(tài)特征包括(I)擴(kuò)散后具有一種“薄紗”效果，可以對(duì)背景產(chǎn)生遮蔽和模糊；(2)由于煙霧顆粒不斷向四周擴(kuò)散，在圖像中表現(xiàn)為后大前小。其動(dòng)態(tài)特征包括(I)尾氣在排放過程中，是有內(nèi)部不斷翻滾變化的特性，尾氣與背景之間還會(huì)發(fā)生交替變化，圖像中表現(xiàn)為灰度值的變化；(2)尾氣具有形態(tài)不斷變化，可以作為區(qū)分尾氣和一般性運(yùn)動(dòng)的物體的一種依據(jù)。將提取的目標(biāo)區(qū)域與背景區(qū)域進(jìn)行相減。對(duì)相減后得到的目標(biāo)進(jìn)行濾波和填充處理，將處理后目標(biāo)區(qū)域計(jì)算其灰度值。經(jīng)計(jì)算后的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)庫中的黑度級(jí)別進(jìn)行對(duì)比，給出相應(yīng)的黑度級(jí)別。經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)上傳給中心數(shù)據(jù)處理單元。如圖5所示，本發(fā)明的高清工業(yè)照相機(jī)I、CXD攝像機(jī)2、智能抓拍照相機(jī)3。圖像識(shí)別與處理模塊，即工控機(jī)4，中心數(shù)據(jù)處理單元，即工控機(jī)5，圖像分析與處理模塊，即工控機(jī)6，尾氣識(shí)別與處理模塊，即工控機(jī)7，工控機(jī)4、5、6、7安裝在路邊或監(jiān)測(cè)車內(nèi)。車輛檢測(cè)單元8a和8b,白色背景擋板9。當(dāng)有車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)內(nèi)時(shí)，車輛檢測(cè)單元將檢測(cè)的結(jié)果傳輸給中心數(shù)據(jù)處理單元.中心數(shù)據(jù)處理單元將啟動(dòng)車輛速度與加速度測(cè)量單元、車輛尾氣檢測(cè)單元、車牌照識(shí)別與處理單元。高清工業(yè)照相機(jī)I、智能抓拍照相機(jī)3、CXD攝像機(jī)2分別多車輛進(jìn)行拍照和攝像。之后將所拍得的照片分別傳輸?shù)桨惭b在工控機(jī)4、6、7內(nèi)的圖像采集卡中，將其轉(zhuǎn)化成電腦可識(shí)別的圖像。然后將相應(yīng)的圖像傳送到安裝在工控機(jī)內(nèi)的車牌識(shí)別與處理模塊、圖像分析與處理模塊、尾氣識(shí)別與處理模塊中進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將處理的信息傳送到修改為中心處理單元，即工控機(jī)5中進(jìn)行處理發(fā)送。
權(quán)利要求
1.一種柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于包括車輛檢測(cè)單元、車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度和加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元、中心數(shù)據(jù)處理單元，其中 車輛檢測(cè)單元位于道路兩側(cè)兩組光發(fā)射器和光接收器組成，該單元安裝在檢測(cè)區(qū)的始端，當(dāng)車輛行駛通過檢測(cè)區(qū)域是光發(fā)生器發(fā)出的光束就會(huì)被先后遮擋，為了提高檢測(cè)的精度，只要兩組光發(fā)射器其中的一組光束被遮擋，就說明有車輛將行駛通過檢測(cè)區(qū)域，對(duì)該車輛進(jìn)行編碼、之后將相關(guān)信息傳送到中心數(shù)據(jù)處理單元； 車牌照識(shí)別與處理單元包括高清工業(yè)照相機(jī)、圖像采集卡、圖像識(shí)別與處理模塊，高清工業(yè)照相機(jī)安裝在車道的上方，圖像采集卡和圖像識(shí)別與處理模塊安裝在道路兩旁的計(jì)算機(jī)內(nèi)，當(dāng)該單元啟動(dòng)時(shí)，高清工業(yè)照相機(jī)采集車輛信息圖像，圖像采集卡將采集到圖像轉(zhuǎn)換成電腦可識(shí)別的圖像，圖像識(shí)別與處理模塊對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括灰度處理、噪聲消除、邊緣提取，根據(jù)車牌照的特征采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法準(zhǔn)確定位車牌照在圖像中的位置，利用車牌照的像素特點(diǎn)與形態(tài)特點(diǎn)，分割出合理的車牌區(qū)域，將分割的車牌照，進(jìn)行字符分害I]、識(shí)別、字符歸一，還原車完整的車牌信息，將此信息上傳到中心數(shù)據(jù)處理模塊； 車輛速度和加速度測(cè)量單元由智能抓拍照相機(jī)、光測(cè)距儀、圖像分析處理模塊組成，該單元安裝在車道的上方，將測(cè)試區(qū)道路的一邊作為坐標(biāo)軸，以測(cè)試器的起點(diǎn)作為坐標(biāo)的原點(diǎn)，沿著坐標(biāo)軸的正方向，通過光測(cè)距儀，每隔S米設(shè)置一個(gè)坐標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)，原點(diǎn)以及坐標(biāo)表示點(diǎn)都能通過圖像分析處理模塊識(shí)別處理，當(dāng)車輛檢測(cè)單元，識(shí)別到有機(jī)動(dòng)車過來，啟動(dòng)車輛速度與加速度測(cè)量單元，對(duì)行駛的車輛進(jìn)行拍照，連續(xù)拍三張，將圖像傳給圖像分析處理模塊，圖像分析處理模塊在圖像中識(shí)別出坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)標(biāo)識(shí)點(diǎn)以及車輛車牌照，之后計(jì)算車牌照的高度的中心做一條垂直道路的直線，之后計(jì)算坐標(biāo)原點(diǎn)到這條直線的所有標(biāo)識(shí)點(diǎn)，假定為N個(gè)點(diǎn)；通過這些數(shù)據(jù)就能知道機(jī)動(dòng)車頭部距坐標(biāo)原點(diǎn)距離L=N*s.智能抓拍照相機(jī)的頻閃周期為T，這樣就能計(jì)算出柴油車速度與加速度，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)上傳給中心數(shù)據(jù)處理單元； 車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元由CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、尾氣識(shí)別與處理模塊；CCD攝像機(jī)安裝在車道的一側(cè)，背景放置在車道的另一側(cè)，背景為白色的擋板，尾氣識(shí)別與處理模塊安裝在車道兩旁的計(jì)算機(jī)內(nèi)，CCD攝像機(jī)將路面上的柴油車狀態(tài)的相關(guān)信息通過視頻的方式記錄下來，并以連續(xù)幀圖像的形式出給尾氣識(shí)別與處理模塊，尾氣識(shí)別與檢測(cè)模塊接收來自視頻測(cè)量部分的連續(xù)10幀圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理；再根據(jù)柴油車尾氣的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、顏色特征將圖像中的目標(biāo)尾氣進(jìn)行檢查、分割、提取，選擇最佳的五幀圖像，其靜態(tài)特征包括(I)擴(kuò)散后具有一種“薄紗”效果，對(duì)背景產(chǎn)生遮蔽和模糊；(2)由于煙霧顆粒不斷向四周擴(kuò)散，在圖像中表現(xiàn)為后大前小，其動(dòng)態(tài)特征包括(I)尾氣在排放過程中，是有內(nèi)部不斷翻滾變化的特性，尾氣與背景之間還會(huì)發(fā)生交替變化，圖像中變現(xiàn)為像素的變化；(2)尾氣具有形態(tài)不斷變化，能作為區(qū)分尾氣和一般性運(yùn)動(dòng)的物體的一種依據(jù)，將提取的最佳五幀圖像目標(biāo)區(qū)域分別與背景區(qū)域進(jìn)行相減，對(duì)相減后得到的目標(biāo)進(jìn)行濾波和填充處理，將處理后目標(biāo)區(qū)域計(jì)算其平均灰度值或計(jì)算并提取最大、最小灰度值作為參考，經(jīng)計(jì)算后的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)庫中的黑度級(jí)別進(jìn)行對(duì)比，給出相應(yīng)的黑度級(jí)別，上傳給中心數(shù)據(jù)處理單元； 中心數(shù)據(jù)處理單元，接收來自車輛檢測(cè)單元信息，判斷是否有車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，當(dāng)有車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，給車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度和加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，中心數(shù)據(jù)處理單元接收來自車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度與加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，并將車輛的相關(guān)信息發(fā)送 到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)控制終端進(jìn)行存儲(chǔ)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柴油車尾氣煙度圖像識(shí)別系統(tǒng)，由車輛檢測(cè)單元、車牌照識(shí)別與處理單元、車輛速度和加速度測(cè)量單元、車輛尾氣監(jiān)測(cè)單元、中心數(shù)據(jù)處理單元組成。本發(fā)明可以獲取車道路面車輛行駛的實(shí)時(shí)狀況，準(zhǔn)確獲取短時(shí)間內(nèi)車道上車輛行駛時(shí)的尾氣煙度級(jí)別、速度、加速度和車牌號(hào)。
文檔編號(hào)G06K9/46GK102737247SQ20121022991
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者康宇, 洪順坤, 趙權(quán)有 申請(qǐng)人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)