專利名稱：基于動態(tài)背景分析和監(jiān)控帶掃描的車輛監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為基于動態(tài)背景提取和監(jiān)控帶掃描的智能車輛監(jiān)測系統(tǒng)，用于測量或測試過程控制，在實(shí)時(shí)的交通中，可以應(yīng)用于交通流量監(jiān)測、控制，同時(shí)可以對已經(jīng)錄下的視頻進(jìn)行分析從而對車輛信息進(jìn)行收集。
背景技術(shù)：
對車輛進(jìn)行監(jiān)測一般包括兩種方法，一是通過在地面安裝硬件設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，另一種方法是拍攝視頻或圖像，然后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理分析。前者可獲得的信息較少，而且通常只適用于一些收費(fèi)點(diǎn)；后者包含有大量可用信息，而且使用范圍廣，可以在道路上安裝攝像頭拍攝，然后通過電腦處理。基于視頻或圖像處理的一般都是基于一個(gè)靜態(tài)的背景，然后對其他圖像對比背景進(jìn)行分析，通過匹配車輛的一些特征參數(shù)而確定車輛的數(shù)目。但是實(shí)際過程中，背景由于天氣或者陽光的變化都會發(fā)生不同，同時(shí)不同車輛的特征有很大差別，很容易造成誤判。本方法通過采用對比相鄰圖像之間的差別，以達(dá)到動態(tài)提取背景的功能，同時(shí)對畫面邊緣進(jìn)行監(jiān)測掃描，可以很容易判斷出車輛的數(shù)目，簡易高效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是讀取一段交通監(jiān)控視頻，監(jiān)測通過監(jiān)測點(diǎn)的車輛，動態(tài)顯示監(jiān)測結(jié)果，并記錄車輛的數(shù)目，同時(shí)可以輔助測量車輛信息(包括速度，顏色，通過的時(shí)間)。通道可以模擬汽車過境通道或者拍攝雙向車道的一側(cè)?？赡軙卸鄠€(gè)目標(biāo)同時(shí)出現(xiàn)在畫面中， 車輛大小尺寸可能不同。視頻的來源攝像機(jī)水平安裝在通道一側(cè)，其到目標(biāo)的安裝位置距離適中；無目標(biāo)通過時(shí)被監(jiān)測的通道背景畫面靜止。本發(fā)明要解決的上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種基于動態(tài)背景分析和監(jiān)控帶掃描的車輛監(jiān)測方法，步驟包括1)讀取一段交通監(jiān)控視頻首先打開目標(biāo)視頻源，對目標(biāo)進(jìn)行播放，然后定時(shí)得到視頻中的圖像，保存圖像；2)實(shí)時(shí)對圖像進(jìn)行處理提取記載所述圖像的圖片，進(jìn)行相鄰圖片間的差值處理，得到只剩下車輛形狀的黑白二值化圖片；3)對所述二值化圖片進(jìn)一步處理，得到車輛數(shù)目，步驟如下先在圖片上設(shè)定一條監(jiān)控帶，監(jiān)控帶是一個(gè)細(xì)長的長方形，監(jiān)控帶的長度與圖片的寬度相同；再對監(jiān)控帶掃描，如果掃描到大量點(diǎn)，則表示有車輛進(jìn)入監(jiān)控帶，如果掃描到的點(diǎn)數(shù)幾乎為零，則表示沒有車輛進(jìn)入監(jiān)控帶；對于有車輛進(jìn)入監(jiān)控帶情況，在監(jiān)控帶長度方向上得到所述大量點(diǎn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，即所有車輛在監(jiān)控帶長度方向的起點(diǎn)和終點(diǎn)；在所述起點(diǎn)和終點(diǎn)之間對監(jiān)控帶內(nèi)連續(xù)的圖像進(jìn)行掃描，獲得所有車輛起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的空隙數(shù)量；車輛離開時(shí)，讀取空隙的數(shù)目，空隙數(shù)目加1為車輛數(shù)；空隙是否為車輛之間的空隙的判斷方法如下二值化后，有車的地方圖像RGB值為255 ；在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間掃描，每次掃描一個(gè)矩形區(qū)域，這個(gè)矩形區(qū)域?qū)捠茄刂鴪D像的水平方向，高是沿著圖像的豎直方向；如果這個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)小于閥值，則認(rèn)為是兩車之間的空隙；那么接著掃描，直至這個(gè)空隙的終點(diǎn)，此時(shí)便可記錄這個(gè)空隙的起點(diǎn)和終點(diǎn)；空隙的終點(diǎn)可能是另一輛車，那么從這輛車開始，根據(jù)上述方法，繼續(xù)掃描下一個(gè)空隙，直到終點(diǎn)。所述步驟幻后包括步驟4)判斷車輛顏色和車輛速度，同時(shí)將這些信息存進(jìn)數(shù)據(jù)庫，判斷車輛顏色，是對步驟1)得到的圖像，分析圖像中車輛位置的RGB值來確定；判斷車速測量，在步驟2)得到的二值化圖片中，首先掃描出車輛的車頭到車尾的長度，然后除以車輛通過監(jiān)控帶的時(shí)間，再乘以比例系數(shù)。 所述監(jiān)控帶設(shè)在圖像的邊緣。所述步驟2)中，對于一張圖片，2. 1)首先把上一張圖片導(dǎo)入到內(nèi)存中，做為背景，然后把當(dāng)前圖片到導(dǎo)入內(nèi)存中， 對當(dāng)前圖像進(jìn)行掃描，減去背景圖片，得到只有車輛的圖片；2. 2)然后進(jìn)行灰度化處理，進(jìn)行二值化得到黑白圖片；步驟2. 2)中，如果由于光線的變化，前后兩張圖片的差值有時(shí)會很大，則消去光線的影響。消去光線的影響中現(xiàn)有的技術(shù)中，一般是定時(shí)進(jìn)行一次背景的再判斷，比如對一段視頻處理，如果不知道圖像的背景將在哪一處發(fā)生變化，那個(gè)可以每隔T秒對圖像進(jìn)行一次背景提取，以取代上次的背景，那么即使發(fā)生錯(cuò)誤也可以控制在T秒內(nèi)。但是這種方法效率不高，因?yàn)槿绻鸗取的大，那么錯(cuò)誤可能會多，但是如果T較小，則頻繁的背景處理會顯得冗余，耗時(shí)。本技術(shù)方案中，選擇一條監(jiān)控帶(一般監(jiān)控帶可以選擇在圖像的邊緣)，監(jiān)控帶為一個(gè)細(xì)長的長方形，監(jiān)控帶的長與圖像的寬度，寬度可以自行選擇，寬度較小。對監(jiān)控帶進(jìn)行掃描，掃描到大量點(diǎn)表示車輛進(jìn)入，當(dāng)點(diǎn)數(shù)幾乎為零時(shí)，表示車輛離開或此時(shí)沒有車進(jìn)入。同時(shí)掃描后可以得到車輛進(jìn)入時(shí)候在監(jiān)控帶內(nèi)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，即車輛在水平方向的起點(diǎn)和終點(diǎn)。當(dāng)車輛進(jìn)入未離開是，在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間對連續(xù)的圖像進(jìn)行掃描，從而得到所要的一些參數(shù)信息，如起始點(diǎn)之間一共有幾個(gè)空隙，哪些空隙為車輛之間的空隙，空隙的起點(diǎn)和終點(diǎn)；是否有較大的車進(jìn)入，是否有兩輛車靠的太近，起點(diǎn)和終點(diǎn)是否有了改變等。車輛離開時(shí)，讀取空隙的數(shù)目，空隙數(shù)目加1為車輛數(shù)。比如有兩個(gè)空隙，則有三輛車。統(tǒng)計(jì)車輛的時(shí)候可以同時(shí)進(jìn)行車輛顏色的判斷和車輛速度，以及車輛通過時(shí)的的判斷，同時(shí)將這些信息存進(jìn)數(shù)據(jù)庫，以便以后的調(diào)用。車輛顏色的判斷通過分析圖像中車輛位置的RGB值。車速的測量，首先掃描出車輛在畫面中車頭到車尾的長度，然后除以車輛通過監(jiān)控帶的時(shí)間，再乘以比例系數(shù)即可。與最接近的現(xiàn)有技術(shù)的不同的技術(shù)特征是背景的處理，采用相鄰間圖像進(jìn)行對比分析，以達(dá)到動態(tài)的背景處理，(而以往的技術(shù)是首先分析圖像的前幾百幀，提取出背景，以后的圖像處理都是依據(jù)此背景的，這種方法耗費(fèi)時(shí)間長，且當(dāng)圖像的背景變化后(比如光線變化，攝像機(jī)位置改變)，以后的圖像都將出現(xiàn)誤差和錯(cuò)誤)；采用監(jiān)控帶統(tǒng)計(jì)車輛，監(jiān)控帶為一段窄小的區(qū)域，但是當(dāng)車輛通過時(shí)都可以進(jìn)行掃描到，然后根據(jù)掃描得到的空隙和車輛的大小，進(jìn)行比較分析，車輛更容易統(tǒng)計(jì)，處理也更加高效，統(tǒng)計(jì)更加精確，正確率更高；完善的系統(tǒng)，不僅可以統(tǒng)計(jì)車輛數(shù)目，而且對車輛通過的時(shí)間，顏色和速度等信息都可以得到，同時(shí)用數(shù)據(jù)庫存儲車輛信息，方便以后調(diào)用。


圖1為進(jìn)行二值化處理后的圖像，圖2為采用對監(jiān)控帶進(jìn)行掃描，得到車的起始線a和終點(diǎn)線b ；圖3. 1為有車輛通過時(shí)的情況，圖3. 2為車輛離開時(shí)的情況；圖3. 1和3. 2中，區(qū)域c為監(jiān)控帶，其中，(從圖中，看不出圖3. 1和3. 2有差異)圖4給出了一種多輛車通過時(shí)的情況?？梢钥闯銎鹗季€a和終線b之間有一個(gè)空隙，所以有兩輛車。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明如何自動完成監(jiān)控車輛并進(jìn)行存儲做進(jìn)一步說明先打開文件，讀取視頻，選擇播放后，系統(tǒng)將自動進(jìn)行分析。首先定時(shí)得到視頻窗口區(qū)的圖像(定時(shí)的時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況而得，一般IOOms — 次)，并進(jìn)行存儲，提取圖片，進(jìn)行一些預(yù)處理，包括濾波，灰度化，接著對相鄰圖片間進(jìn)行差值處理(當(dāng)前圖像減去前一幅背景圖像)，然后進(jìn)行二值化，得到只有車輛成像的黑白二值化圖片，如圖1。參考圖2 圖4，對處理過的、只有車輛的二值化圖片進(jìn)行處理，選擇一條監(jiān)控帶， 對監(jiān)控帶進(jìn)行掃描，掃描到大量點(diǎn)表示車輛進(jìn)入，當(dāng)點(diǎn)數(shù)幾乎為零時(shí)，表示車輛離開。同時(shí)得到車輛進(jìn)入時(shí)候在監(jiān)控帶內(nèi)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，即水平方向的起點(diǎn)，終點(diǎn)。當(dāng)車輛進(jìn)入而其未離開時(shí)，在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間對連續(xù)的圖像進(jìn)行掃描，從而得到所要的一些參數(shù)信息，如起始點(diǎn)之間一共有幾個(gè)空隙，哪些空隙為車輛之間的空隙，空隙的起點(diǎn)和終點(diǎn)；是否有較大的車進(jìn)入，是否有兩輛車靠的太近，起點(diǎn)和終點(diǎn)是否有了改變等。此時(shí)需要考慮車輛進(jìn)入時(shí)所有的組合方式。綜合考慮后，當(dāng)車輛離開時(shí)，便可根據(jù)以上信息，排除一些可能的干擾，根據(jù)空隙數(shù)目得到車輛數(shù)目。如果圖像中出現(xiàn)行人或摩托車干擾時(shí)，可以通過寬度和速度進(jìn)行排除。本發(fā)明的實(shí)踐意義在于通過對視頻圖像的處理可以實(shí)時(shí)監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域的車輛，為合理調(diào)節(jié)交通流量提供了理論依據(jù)。為了更好的滿足實(shí)際需要，本發(fā)明還對車輛的顏色和速度，以及其通過的時(shí)間都進(jìn)行了測量，通過access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲。可以隨時(shí)人為查看數(shù)據(jù)庫，得到歷史信息，幫助解決交通問題包括一些超速行為，摩托車上高速等違法現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種基于動態(tài)背景分析和監(jiān)控帶掃描的車輛監(jiān)測方法，其特征是步驟包括1)讀取一段交通監(jiān)控視頻首先打開目標(biāo)視頻源，對目標(biāo)進(jìn)行播放，然后定時(shí)得到視頻中的圖像，保存圖像；2)實(shí)時(shí)對圖像進(jìn)行處理提取記載所述圖像的圖片，進(jìn)行相鄰圖片間的差值處理，得到只剩下車輛形狀的黑白二值化圖片；3)對所述二值化圖片進(jìn)一步處理，得到車輛數(shù)目，步驟如下先在圖片上設(shè)定一條監(jiān)控帶，監(jiān)控帶是一個(gè)細(xì)長的長方形，監(jiān)控帶的長度與圖片的寬度相同；再對監(jiān)控帶掃描，如果掃描到大量點(diǎn)，則表示有車輛進(jìn)入監(jiān)控帶，如果掃描到的點(diǎn)數(shù)幾乎為零，則表示沒有車輛進(jìn)入監(jiān)控帶；對于有車輛進(jìn)入監(jiān)控帶情況，在監(jiān)控帶長度方向上得到所述大量點(diǎn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，即所有車輛在監(jiān)控帶長度方向的起點(diǎn)和終點(diǎn)；在所述起點(diǎn)和終點(diǎn)之間對監(jiān)控帶內(nèi)連續(xù)的圖像進(jìn)行掃描，獲得所有車輛起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的空隙數(shù)量；車輛離開時(shí)，讀取空隙的數(shù)目，空隙數(shù)目加1為車輛數(shù)目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)背景分析和監(jiān)控帶掃描的車輛監(jiān)測方法，其特征是所述步驟幻后包括步驟4)判斷車輛顏色和車輛速度，同時(shí)將這些信息存進(jìn)數(shù)據(jù)庫，判斷車輛顏色，是對步驟1)得到的圖像，分析圖像中車輛位置的RGB值來確定；判斷車速測量，在步驟2)得到的二值化圖片中，首先掃描出車輛的車頭到車尾的長度，然后除以車輛通過監(jiān)控帶的時(shí)間，再乘以比例系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于動態(tài)背景分析和監(jiān)控帶掃描的車輛監(jiān)測方法，其特征是所述監(jiān)控帶設(shè)在圖像的邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于動態(tài)背景分析和監(jiān)控帶掃描的車輛監(jiān)測方法，其特征是所述步驟幻中，對于一張圖片，2. 1)首先把上一張圖片導(dǎo)入到內(nèi)存中，做為背景，然后把當(dāng)前圖片到導(dǎo)入內(nèi)存中，對當(dāng)前圖像進(jìn)行掃描，減去背景圖片，得到只有車輛的圖片；2. 2)然后進(jìn)行灰度化處理，進(jìn)行二值化得到黑白圖片；步驟2. 2)中，如果由于光線的變化，前后兩張圖片的差值有時(shí)會很大，則消去光線的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)背景分析和監(jiān)控帶掃描的車輛監(jiān)測方法，其特征是空隙是否為車輛之間的空隙的判斷方法如下二值化后，有車的地方圖像RGB值為255 ；在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間掃描，每次掃描一個(gè)矩形區(qū)域，這個(gè)矩形區(qū)域?qū)捠茄刂鴪D像的水平方向，高是沿著圖像的豎直方向；如果這個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)小于閥值，則認(rèn)為是兩車之間的空隙；那么接著掃描，直至這個(gè)空隙的終點(diǎn)，此時(shí)便可記錄這個(gè)空隙的起點(diǎn)和終點(diǎn)；空隙的終點(diǎn)可能是另一輛車，那么從這輛車開始，根據(jù)上述方法，繼續(xù)掃描下一個(gè)空隙，直到終點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明為基于動態(tài)背景分析和監(jiān)控帶掃描的車輛監(jiān)測方法，可以分析對單向車道拍攝的視頻文件，從而統(tǒng)計(jì)出通過的車輛數(shù)目，并附帶統(tǒng)計(jì)車輛顏色，車輛速度，通過的時(shí)間等信息，并將信息存入數(shù)據(jù)庫，以便隨時(shí)查閱。本發(fā)明對相鄰間的圖片進(jìn)行處理，采用差分分析，然后二值化處理，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)的背景處理，克服了背景變化的影響，方法更加有效。監(jiān)測車輛時(shí)，選取了一條監(jiān)控帶，可以反映出所有通過此監(jiān)控帶的車輛信息，這樣處理更加簡便，方法更加高效，對車輛的統(tǒng)計(jì)采用掃描車輛之間的間隙，得到車輛數(shù)目。
文檔編號G08G1/065GK102280028SQ20111011881
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者伏星源, 李波 申請人:東南大學(xué)