本發(fā)明屬于交通信息領域，特別是涉及一種視頻采集系統(tǒng)及其采集方法。

背景技術：

近年來，車輛檢測技術廣泛應用于交通監(jiān)控、汽車輔助駕駛系統(tǒng)和自動導航系統(tǒng)中，已經(jīng)成為智能交通監(jiān)控中的一個重要組成部分?，F(xiàn)有的車輛檢測技術主要根據(jù)位置不同，分為埋入式和懸掛式兩種。

埋入式檢測器直接安裝在路面下，利用機動車通過檢測區(qū)域，在電磁感應作用下觸發(fā)記錄儀，實現(xiàn)對車輛數(shù)的檢測。其采集方式包括：地感線圈檢測器、磁力檢測器、氣壓管檢測器等。埋入式檢測器不受天氣、能見度、光線等條件的影響，然而其埋于地下，安裝和維護需要破壞路面，影響交通的正常運行，并且安裝和維護成本較高，同時影響路面壽命。地感線圈檢測器由環(huán)形線圈、接線盒、傳輸電纜和信號檢測處理單元等幾部分構(gòu)成。環(huán)形感應線圈檢測器具備測速和交通流量計數(shù)精度較高，穩(wěn)定性好，成本相對較低，不容易受天氣變化和交通環(huán)境變化影響等優(yōu)點。然而，除埋入式檢測器普遍具有的限制以外，感應線圈在大車重壓下容易損壞，易受冰凍、路基下沉、鹽堿等環(huán)境影響，增加了維護成本；道路改建和擴建等對感應線圈檢測器有影響；高峰時段，車流量大、擁堵車間距小時，精度降低；無法感知車輛類型等具體車輛信息；不能檢測靜止車輛；容易受到車輛行駛引起的溫度變化影響。地感線圈檢測器更適用于高速公路和隧道的交通流量檢測。磁力檢測器的主要組成部分為探頭和可放大調(diào)節(jié)器，適用于交通流較小的情況。磁力檢測器檢測區(qū)域較小，難以分辨縱向過于靠近的車輛，不能檢測靜止車輛。橡膠氣壓管檢測器具備安裝快速、電源用量少、費用低、維修簡單等優(yōu)點。但是橡膠氣壓管檢測器對溫度比較敏感，氣壓管容易受到車輛輪胎的磨損和破壞，在車流量大的情況下，其精度會受到影響。

懸掛式檢測器主要包括視頻圖像檢測器、微博雷達檢測器、超聲波檢測器和紅外線檢測器等。相對于埋入式檢測器而言，懸掛式檢測器安裝和維護比較方便，對交通影響小，具有價格優(yōu)勢。同時，懸掛式檢測器可檢測多種交通參數(shù)、檢測范圍較大，并且使用靈活，更適用于短期交通流量檢測。微波雷達檢測器主要由雷達天線和接受器等兩部分構(gòu)成。在惡劣的天氣條件下性能表現(xiàn)出色，同時適用于白天和晚上。然而，其無法檢測靜止車輛，對于不同類型車輛細分研究甄別度受到限制，不適用于交叉口交通流量檢測。紅外線檢測器包括主動紅外線檢測器和被動紅外線檢測器兩種，主要由紅外接收管和紅外調(diào)節(jié)器等構(gòu)成，主動紅外檢測器還包括激光二極管。紅外線檢測器適用于白天和晚上，不會對周圍環(huán)境造成輻射影響。然而，紅外線檢測器容易受到天氣影響，太陽光反射容易干擾檢測信號，空氣中的煙塵顆?；驉毫犹鞖庥绊憴z測結(jié)果。超聲波檢測器主要由發(fā)射電路(探頭)、接收電路、信號控制與處理電路等幾部分構(gòu)成。不受光線影響，對雨、霧、雪有很好的適應能力，成本小、體積小、優(yōu)化升級方便，不受其他車輛遮擋影響，使用壽命長，可檢測靜止車輛。超聲波檢測器的精度受限于環(huán)境條件。其反應時間長，容易產(chǎn)生較大誤差；精度受溫度變化、強烈氣流紊亂影響；擁堵和車流不均勻路段，由于遮擋對精度有影響。多數(shù)檢測器是單道設備，使得整體成本較高。安裝要求離最近車道3m的距離，且高度有要求，因此在橋梁、立交、高架橋的安裝會受到限制適用性，不適用于交叉路口。

視頻圖像檢測器主要包括高清攝像機、補光燈、云臺及其他外圍設備等，適用于車輛的分類檢測。視頻圖像檢測器檢測區(qū)域廣泛，單臺攝像機可檢測多車道，減少傳感器的安裝數(shù)目；安裝簡單，使用維護方便，可直接觀察檢測情況以調(diào)整最佳的檢測位置；數(shù)據(jù)采集廣泛，可以得到多種交通信息，包括交通工具類型、交通流量、道路占有率、車輛運行速度、排隊長度等；可檢測靜止車輛；圖像再現(xiàn)，具有很好的可視化效果；采集數(shù)據(jù)可重復利用。視頻圖像檢測器的穩(wěn)定性較差。視頻圖像檢測器容易受到光線的影響，夜間的車流量檢測精度較低；容易受到雨、雪等天氣影響，雨、雪等天氣使得攝像頭模糊，使得檢測結(jié)果受到影響；風吹或車輛經(jīng)過引起攝像機晃動，使得檢測結(jié)果受到影響；大型車輛對小型車輛的遮擋、交通擁擠造成的車輛之間遮擋等引起統(tǒng)計的失真。同時，視頻圖像檢測器需要使用強光輔助照明，耗電不節(jié)能。

專利文獻CN101783071 A公開的一種監(jiān)測車輛違法行為的嵌入式系統(tǒng)圖像采集器、記錄設備、交通燈信號、信號采集模塊、補光設備、補光驅(qū)動模塊、云臺或固定架、云臺驅(qū)動模塊、控制板和外部系統(tǒng)，來實現(xiàn)監(jiān)測與記錄車輛違法行為，還包括主控板、圖像處理板、路由器；監(jiān)測車輛違法行為的嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)的步驟如下：(1)系統(tǒng)連接方式：選擇使用單機連接方式或使用聯(lián)網(wǎng)連接方式兩者之一；所述的使用單機連接的方式是：圖像采集器和主控板連接，圖像采集器和圖像處理板連接；主控板和路由器連接，主控板和信號采集模塊連接，主控板和補光驅(qū)動模塊連接，主控板和記錄設備連接；圖像處理板和路由器連接，圖像處理板和信號采集模塊連接；交通燈信號和信號采集模塊連接；補光設備和補光驅(qū)動模塊連接；控制板和路由器連接，控制板和圖像采集器連接；圖像采集器是安裝在固定架上或是安裝在云臺上，當圖像采集器安裝在云臺上時，控制板和云臺驅(qū)動模塊連接；所述的使用聯(lián)網(wǎng)連接的方式是：圖像采集器和主控板連接，圖像采集器和圖像處理板連接；主控板和路由器連接，主控板和信號采集模塊連接，主控板和補光驅(qū)動模塊連接，主控板和記錄設備連接；圖像處理板和路由器連接，圖像處理板和信號采集模塊連接；交通燈信號和信號采集模塊連接；補光設備和補光驅(qū)動模塊連接；控制板和路由器連接；控制板和圖像采集器連接；圖像采集器是安裝在固定架上或是安裝在云臺上，當圖像采集器安裝在云臺上時，控制板和云臺驅(qū)動模塊連接；外部系統(tǒng)和路由器連接，外部系統(tǒng)是監(jiān)測車輛違法行為的嵌入式系統(tǒng)以外的交通管理部門的計算機系統(tǒng)；(2)監(jiān)測區(qū)域設置：在圖像采集器采集的范圍上設置一個監(jiān)測區(qū)域，該區(qū)域是一個以上監(jiān)測子區(qū)域，并對每個監(jiān)測子區(qū)域建立一個坐標系和設置交通違法線，每個監(jiān)測子區(qū)域均是用一條以上的線圍成的一個封閉區(qū)域，交通違法線為一條以上線段，這些線段所圍區(qū)域，或者這些線段和監(jiān)測子區(qū)域邊界線所圍區(qū)域在監(jiān)測子區(qū)域中形成一個以上禁行區(qū)，禁行區(qū)是指禁行區(qū)域和時間禁行區(qū)域；禁行區(qū)域是指禁止車輛穿越交通違法線行駛的區(qū)域，時間禁行區(qū)域是指在交通信號限制時禁止車輛穿越交通違法線行駛的區(qū)域；(3)圖像采集：圖像采集器連續(xù)采集圖像源的視頻圖像，并將這些圖像同時輸入到主控板和圖像處理板；主控板將這些圖像的每幅圖像分別變換成一組用于主控板處理所用的數(shù)字數(shù)據(jù)；圖像處理板將這些圖像的每幅圖像分別變換成一組用于圖像處理板處理所用的數(shù)字數(shù)據(jù)；(4)識別車輛：根據(jù)監(jiān)測子區(qū)域內(nèi)的物體移動產(chǎn)生的圖像差異和圖像中車輛的形狀，圖像處理板將車輛與非移動物體以及其它移動物體相區(qū)別，并計算車輛的位置、車輛的移動方向和移動量；圖像差異是指當監(jiān)測子區(qū)域內(nèi)物體移動時在不同組數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)數(shù)值大小的差異；(5)記錄違法數(shù)據(jù)：記錄違法數(shù)據(jù)是指生成違法數(shù)據(jù)和記錄違法數(shù)據(jù)；違法數(shù)據(jù)是指車輛違法圖片和車輛違法視頻流文件；生成違法數(shù)據(jù)是指生成車輛違法圖片和生成車輛違法視頻流文件；生成車輛違法圖片是指，圖像處理板根據(jù)識別車輛得到的車輛位置、車輛移動方向和移動量，如車輛在禁行區(qū)內(nèi)移動，則由圖像處理板將車輛處于違法狀態(tài)的信號發(fā)給主控板，主控板用圖像采集器的視頻圖像生成記錄該車輛違法位置的圖片；如車輛在禁行區(qū)內(nèi)繼續(xù)移動并且車輛已經(jīng)違法，則由圖像處理板將車輛已經(jīng)違法的信號發(fā)給主控板，主控板用以下兩種方法之一進行處理，方法一：主控板控制圖像采集器采集高分辨率的圖片，并且主控板將這高分辨率的圖片從圖像采集器傳輸?shù)街骺匕?；再由主控板用記錄該車輛違法位置的圖片和高分辨率的圖片生成車輛違法圖片；方法二：主控板用圖像采集器的視頻圖像生成記錄該車輛另一個違法位置的圖片；主控板控制圖像采集器采集高分辨率的圖片，并且主控板將這高分辨率的圖片從圖像采集器傳輸?shù)街骺匕?；再由主控板用記錄該車輛兩個違法位置的圖片和高分辨率的圖片生成車輛違法圖片；生成車輛違法視頻流文件是指主控板對車輛違法這段時間的視頻流圖像進行實時壓縮處理生成車輛違法視頻流文件，視頻流的壓縮格式是H.264壓縮編碼格式；記錄違法數(shù)據(jù)是指由主控板控制記錄設備記錄下這些違法數(shù)據(jù)；(6)記錄錄像文件：記錄錄像文件是指生成錄像文件和記錄錄像文件；錄像文件是一系列多個單元錄像文件，每個單元錄像文件記錄的錄像時間長度≥1分鐘；錄像是指實時壓縮的視頻流圖像的錄像，視頻流圖像的壓縮格式是H.264壓縮編碼格式；生成錄像文件是指主控板對視頻流圖像進行實時壓縮處理生成錄像文件；記錄錄像文件是指由主控板控制記錄設備記錄下這些錄像文件；(7)補光設備的設置：當監(jiān)測區(qū)域光照度小于圖像采集器最低照度時，由主控板控制補光驅(qū)動模塊使補光設備處于開啟，否則主控板控制補光驅(qū)動模塊使補光設備處于關閉；補光設備輸出可見光，輸出可見光的光照度使圖像采集器采集范圍的監(jiān)測區(qū)域上的光照度≥圖像采集器的最低照度。該專利該圖像采集器安裝在一個云臺上，通過旋轉(zhuǎn)云臺可以監(jiān)測與記錄其它車道的車輛違法行為；本系統(tǒng)記錄的證據(jù)是兩張以上圖片和一個記錄車輛違法過程的視頻流，該專利無法同時對多個圖像采集器進行圖像處理，視頻圖像檢測器容易受到如光線的影響，容易受到雨、雪等天氣影響，圖像處理精度低，對采集目標的識別容易失真，雖然采用了云臺，但不支持多個云臺上的圖像采集器持續(xù)追蹤采集目標，也無法自動提示，且由于視頻圖像檢測器需要使用強光輔助照明，耗電不節(jié)能。

專利文獻CN104408932 A公開的一種基于視頻監(jiān)控的酒駕車輛檢測系統(tǒng)包括視頻采集模塊，直接利用路口處的監(jiān)控攝像頭，對行駛車輛進行監(jiān)控，采集相應的交通視頻；數(shù)字圖像預處理模塊，通過濾波用于去除圖像中的噪聲，去噪聲干擾有效地促進后續(xù)目標的采集；目標捕獲模塊，設置判定酒駕車輛的標準，自動提取被跟蹤目標，檢測出目標位置；目標跟蹤測量模塊，檢測出目標位置，將計算的數(shù)據(jù)返回主控計算機，從而控制攝像頭的轉(zhuǎn)動，以便目標始終鎖定在攝像系統(tǒng)視場內(nèi)；車牌提取與識別模塊，用于在酒駕車輛目標鎖定后，獲取該違法車輛的信息，通過圖片處理來提取出酒駕車輛的車牌信息；信息輸出模塊，用于將完整的車牌信息以及視頻監(jiān)控的目標位置輸出至值班室計算機，并設置相應的聲音提醒，由值班人員通知距離目標位置最近的交警進行查處；所述目標捕獲模塊和目標跟蹤測量模塊均是實現(xiàn)酒駕車輛的監(jiān)測和鎖定，車牌提取與識別模塊是將之前鎖定的目標的信息提取，方便交警及時準確地攔截目標車輛。該專利識別酒駕車輛在行駛道路上呈現(xiàn)危險性的S形駕駛，則系統(tǒng)自動判斷該車輛運動軌跡并且判斷為酒駕目標危險車輛，通過牌照處理將信息發(fā)送到相關人員手中進行酒駕處理。但該專利無法同時對多個圖像采集器進行圖像處理，視頻圖像檢測器容易受到如光線的影響，容易受到雨、雪等天氣影響，圖像處理精度低，對采集目標的識別容易失真，不支持多個云臺上的圖像采集器持續(xù)追蹤采集目標，也不支持云臺調(diào)整攝像頭以提高圖像采集質(zhì)量。

專利文獻CN103226891B公開的一種基于視頻的車輛碰撞事故檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：采集視頻流數(shù)據(jù)；將采集到的視頻圖像進行處理獲取運動前景檢測圖像；對運動前景檢測圖像中的車輛進行跟蹤；對跟蹤車輛進行檢測判定出發(fā)生車體粘連的車輛；對粘連在一起的車輛的車速進行判別，將車速發(fā)生突變的車輛判定為發(fā)生碰撞事故的車輛，并進行事故提示。該專利對事故的發(fā)生能夠第一時間進行定位并提供事故提示，有效提高了交通事故的響應速度和處理速度，從而有效緩解因交通事故帶來的交通壓力，但其不能無法同時對多個圖像采集器進行圖像處理，視頻圖像檢測器容易受到如光線的影響，容易受到雨、雪等天氣影響，圖像處理精度低，對采集目標的識別容易失真，不支持多個云臺上的圖像采集器持續(xù)追蹤采集目標，無法在提示的同時發(fā)送位置數(shù)據(jù)和圖像信息。

因此，本領域急需要解決的技術問題在于：第一方面，同時對多個圖像采集器進行圖像處理，利用云臺控制避免外界因素如振動等對圖像采集的不利影響，對圖像進行綜合處理提高圖像處理精度，無需補光設備降低能耗和提高耐久性；第二方面，提高圖像識別精度，利用處理設備調(diào)用多個云臺上的圖像采集器持續(xù)追蹤采集目標，支持云臺調(diào)整攝像頭以提高圖像采集質(zhì)量和追蹤效果；第三方面，利用定位裝置提供實時位置數(shù)據(jù)和提供采集目標的全流程圖像信息且同時自動提示，提高采集效率。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國中本領域普通技術人員公知的現(xiàn)有技術的信息。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種視頻采集系統(tǒng)及其采集方法，解決了上述技術問題，從現(xiàn)有的單個攝像頭視頻檢測改進為多個攝像頭視頻協(xié)同檢測，且通過控制云臺提高圖像采集質(zhì)量和持續(xù)追蹤采集目標，通過圖像處理消除了補光設備的應用，提高了耐久性和降低能耗，進一步提高了圖像處理精度、利用顏色及紋理濾波和光流分割提高了識別精度，和利用定位裝置提供實時位置數(shù)據(jù)和提供采集目標的全流程圖像信息且同時自動提示，提高采集效率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案予以實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種視頻采集系統(tǒng)包括圖像采集設備和圖像處理設備，所述圖像采集設備經(jīng)由無線通信設備與所述圖像處理設備連通，所述圖像采集設備包括多個帶有用于定位的定位裝置的圖像采集器和圖像預處理模塊，所述圖像處理設備包括圖像分割模塊、圖像處理器、云臺控制器、存儲器和GPRS系統(tǒng)，每個所述圖像采集器設在相應的云臺上，圖像預處理模塊包括將圖像的對比度變換到預定對比度閾值范圍之內(nèi)的亮度變換單元、將圖像的灰度值歸一化直方處理的直方均衡單元和用于濾波的拉普拉斯銳化濾波器，所述圖像采集器采集的圖像經(jīng)由圖像預處理模塊形成數(shù)字圖像，所述數(shù)字圖像經(jīng)由無線通信設備發(fā)送到所述圖像處理設備，所述圖像分割模塊包括將所述數(shù)字圖像分割成背景區(qū)域和目標區(qū)域的sobel檢測器、用于濾波的顏色及紋理濾波器和從所述背景區(qū)域中分割多個運動的目標的光流分割單元，所述圖像處理器通過判斷所述多個運動的目標是否重合到預定范圍以確定為采集目標，所述圖像處理器包括在所述數(shù)字圖像中跟蹤所述采集目標的自適應波門模塊，且所述圖像處理器基于定位裝置計算所述采集目標的位置數(shù)據(jù)，所述圖像處理設備根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)選擇相應位置的云臺上的圖像采集器使得所述云臺控制器控制云臺使得所述圖像采集器采集所述采集目標，所述圖像處理設備在存儲器中記錄所述采集目標的位置數(shù)據(jù)和圖像信息并經(jīng)由所述GPRS系統(tǒng)提示。

優(yōu)選地，所述圖像處理器計算重合的目標重合持續(xù)時間超過預定時間和\或計算重合的目標的速度的變化值大于預定數(shù)值時，所述圖像處理器判定重合的目標為采集目標。

優(yōu)選地，所述定位裝置為GPS定位系統(tǒng)或北斗定位系統(tǒng)，所述定位裝置可集成在圖像采集器中或獨立地設在所述圖像采集器上。

優(yōu)選地，所述圖像采集器為強光攝像頭、微光攝像頭或CCD攝像機。

優(yōu)選地，亮度變換單元將圖像的對比度變換到0到1的對比度閾值范圍之內(nèi)。

優(yōu)選地，建立所述圖像采集設備與所述圖像處理設備之間的連通的無線通信設備由具有不同優(yōu)先級的無線網(wǎng)通信設備、移動通信網(wǎng)絡設備和衛(wèi)星網(wǎng)絡通信設備中的一個或多個組成。

優(yōu)選地，所述云臺控制器控制云臺的上下和左右轉(zhuǎn)動角度以及控制圖像采集器的拍攝角度和/或焦距。

優(yōu)選地，所述圖像處理設備為DSP+ARM雙核處理器，所述圖像處理器為主頻750Mhz的TIC674x或TMS320DM81X處理器，所述GPRS系統(tǒng)集成有GSM模塊。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種根據(jù)所述的視頻采集系統(tǒng)的采集方法包括以下步驟。

第一步驟中，多個圖像采集器采集圖像，經(jīng)由多個圖像采集器在相應的預定區(qū)域采集圖像。

第二步驟中，圖像預處理模塊預處理圖像，所述圖像經(jīng)由圖像預處理模塊進行預處理，其中，圖像經(jīng)由亮度變換單元將圖像的對比度變換到預定對比度閾值范圍之內(nèi)，經(jīng)由直方均衡單元將圖像的灰度值歸一化直方處理，和經(jīng)由拉普拉斯銳化濾波器濾波后形成數(shù)字圖像。

第三步驟中，圖像分割模塊分割圖像，經(jīng)由sobel檢測器將所述數(shù)字圖像分割成背景區(qū)域和目標區(qū)域，利用顏色及紋理濾波器進行濾波，和光流分割單元從所述背景區(qū)域中分割多個運動的目標。

第四步驟中，圖像處理器識別采集目標，圖像處理器判斷所述多個運動的目標是否重合，當所述運動的目標重合到預定范圍時，圖像處理器確認所述運動的目標為采集目標。

第五步驟中，自適應波門模塊追蹤采集目標，自適應波門模塊在所述數(shù)字圖像中跟蹤所述采集目標，且所述圖像處理器基于用于定位的定位裝置計算所述采集目標的位置數(shù)據(jù)。

第六步驟中，所述圖像處理設備持續(xù)追蹤采集目標，所述圖像處理設備根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)選擇相應位置的云臺上的圖像采集器使得所述云臺控制器控制云臺使得所述圖像采集器采集采集目標。

第七步驟中，所述圖像處理設備記錄并提示，所述圖像處理設備記錄所述采集目標的位置數(shù)據(jù)和圖像信息并經(jīng)由所述GPRS系統(tǒng)提示。

優(yōu)選地，第六步驟中，所述圖像處理設備根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)選擇離所述采集目標最近的云臺上的圖像采集器，所述云臺控制器控制云臺的上下和左右轉(zhuǎn)動角度以及控制圖像采集器的拍攝角度和焦距。

優(yōu)選地，第七步驟中，所述圖像處理設備按時間順序從所述運動的目標相交所述交通違法線時刻起編輯所述采集目標的圖像信息并將圖像信息和位置數(shù)據(jù)經(jīng)由所述GPRS系統(tǒng)提示。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術手段更加清楚明白，達到本領域技術人員可依照說明書的內(nèi)容予以實施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的具體實施方式進行舉例說明。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選的具體實施方式中的詳細描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個附圖中，用相同的附圖標記表示相同的部件。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的視頻采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的視頻采集系統(tǒng)的經(jīng)由亮度變換單元處理的亮度對比圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的視頻采集系統(tǒng)的經(jīng)由直方均衡單元的直方均衡化對比圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的視頻采集系統(tǒng)的經(jīng)由拉普拉斯銳化濾波器的濾波對比圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的視頻采集系統(tǒng)的經(jīng)由sobel檢測器的處理對比圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的視頻采集系統(tǒng)的自適應波門模塊的波門圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的根據(jù)視頻采集系統(tǒng)的壓線檢測方法的步驟示意圖。

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的解釋。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的具體實施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

需要說明的是，在說明書及權(quán)利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員應可以理解，技術人員可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名詞的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當中所提及的“包含”或“包括”為一開放式用語，故應解釋成“包含但不限定于”。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明書的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍當視所附權(quán)利要求所界定者為準。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個附圖并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

圖1為本發(fā)明的一個實施例的視頻采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施例將結(jié)合圖1進行具體說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例提供了一種視頻采集系統(tǒng)包括圖像采集設備1和圖像處理設備2，所述圖像采集設備1經(jīng)由無線通信設備與所述圖像處理設備2連通，所述圖像采集設備1包括多個帶有用于定位的定位裝置3的圖像采集器4和圖像預處理模塊5，所述圖像處理設備2包括圖像分割模塊6、圖像處理器7、云臺控制器8、存儲器9和GPRS系統(tǒng)10，每個所述圖像采集器4設在相應的云臺11上，圖像預處理模塊5包括將圖像的對比度變換到預定對比度閾值范圍之內(nèi)的亮度變換單元12、將圖像的灰度值歸一化直方處理的直方均衡單元13和用于濾波的拉普拉斯銳化濾波器14，所述圖像采集器4采集的圖像經(jīng)由圖像預處理模塊5形成數(shù)字圖像，所述數(shù)字圖像經(jīng)由無線通信設備發(fā)送到所述圖像處理設備2，所述圖像分割模塊6包括將所述數(shù)字圖像分割成背景區(qū)域和目標區(qū)域的sobel檢測器15、用于濾波的顏色及紋理特征濾波器16和從所述背景區(qū)域中分割多個運動的目標的光流分割單元17，所述圖像處理器7通過判斷多個運動的目標是否重合到預定范圍以確定為采集目標，所述圖像處理器7包括在所述數(shù)字圖像中跟蹤所述采集目標的自適應波門模塊18，且所述圖像處理器7基于定位裝置3計算所述采集目標的位置數(shù)據(jù)，所述圖像處理設備2根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)選擇相應位置的云臺11上的圖像采集器4使得所述云臺控制器8控制云臺11使得所述圖像采集器4采集采集目標，所述圖像處理設備2在存儲器9中記錄所述采集目標的位置數(shù)據(jù)和圖像信息并經(jīng)由所述GPRS系統(tǒng)10提示。

本發(fā)明實施例中優(yōu)選的，所述定位裝置3為GPS定位系統(tǒng)或北斗定位系統(tǒng)，所述定位裝置3可集成在圖像采集器4中或獨立地設在所述圖像采集器4上。更優(yōu)選地，定位裝置3是型號為ProGin SR-92的GPS定位模塊，其提供定位功能，安裝后即可用，無需配置地理位置細細，該GPS定位模塊為單片式低功耗的內(nèi)部集成天線的定位模塊，其有導航、定位和定時的作用，其中，定位裝置3可通過GPS定位模塊的GPIO管腳控制功耗模式。

本發(fā)明實施例中優(yōu)選的，所述圖像采集器4為強光攝像頭、微光攝像頭或CCD攝像機。圖像采集器4可以在各種天氣下全天24小時工作，圖像采集器4可采用PAL信號格式，可以是25幀每秒，720像素×576像素，每幀圖像掃描分為奇場和偶場，圖像采集器4的拍攝視角在47度到3度范圍，在3.9－85.8毫米范圍內(nèi)可變焦，可在弱光線條件下，實現(xiàn)正常狀態(tài)下的彩色拍攝效果。在一個實施例中，圖像采集器4可設有補光裝置以彌補在極端黑暗的條件下的拍攝曝光。

本發(fā)明實施例中優(yōu)選的，圖像預處理模塊5是一種圖像處理器，優(yōu)選地是DSP處理器，且特別地，圖像預處理模塊5是TMS320DM642處理器，其中嵌入亮度變換單元12、直方均衡單元13和拉普拉斯濾波器14，圖像預處理模塊5將圖像采集器4采集的彩色的圖像變換成數(shù)字圖像，其中，亮度變換單元12直接對圖像的像素進行操作，表達函數(shù)為g(x,y)＝T[f(x,y)]，其中，f(x,y)為輸入圖像，g(x,y)為處理后的輸出圖像，操作符T定義在(x,y)指定領域1×1中，(x,y)處的g值取決于f在該點的亮度，因此簡化為s＝T[r]，r表示f中相應點(x,y)的亮度，s表示g中相應點(x,y)的亮度，變化函數(shù)為，當r<rmin,T(r)＝smin；當rmax<r<rmin,T(r)＝smin+(smax-smin)(r-rmin)/(rmax-rmin)；當r>rmax,T(r)＝smax；在一個實施例中，亮度變換單元12將圖像的對比度變換到0到1的對比度閾值范圍之內(nèi)，如圖2所示的經(jīng)由亮度變換單元12處理的亮度對比圖，左圖為原圖，右圖為亮度變換單元12處理后的亮度圖。本發(fā)明使用亮度變換單元12處理圖像亮度特別有利于視頻采集系統(tǒng)避免環(huán)境影響如黑夜或特別明亮等極端天氣下對圖像采集質(zhì)量的影響，提高圖像采集設備采集的圖像的質(zhì)量，有利于后續(xù)的圖像處理。直方均衡單元13按照圖像的概率密度函數(shù)定義有p(sk)＝h(sk)/A0，其中，A0為總像素，轉(zhuǎn)換前圖像的概率密度函數(shù)為pr，轉(zhuǎn)換后的概率密度函數(shù)為Ps，Ps＝prdr/ds,直方均衡單元13利用離散圖像轉(zhuǎn)換公式將圖像的灰度值歸一化直方處理，如圖3所示的經(jīng)由直方均衡單元13的直方均衡化對比圖，其中，左圖為原圖，右圖為處理后的視圖。本發(fā)明使用直方均衡單元13處理圖像灰度特別有利于后續(xù)的圖像處理，特別是有利于圖像識別。用于濾波的拉普拉斯銳化濾波器14為使用中心為－8的拉普拉斯銳化模使得邊緣和輪廓線模糊的圖像變得清晰，特別有利于加強圖像細節(jié)的清晰度，有利于提高圖像的采集質(zhì)量。如圖4所示的經(jīng)由拉普拉斯銳化濾波器14的濾波對比圖，其中，左圖為原圖，中圖為銳化效果圖，右圖為原圖減去銳化效果的視圖。

本發(fā)明實施例中優(yōu)選的，建立所述圖像采集設備1與所述圖像處理設備2之間的連通的無線通信設備由具有不同優(yōu)先級的無線網(wǎng)通信設備、移動通信網(wǎng)絡設備和衛(wèi)星網(wǎng)絡通信設備中的一個或多個組成。在一個實施例中，移動通信網(wǎng)絡設備主要由2G/3G/4G無線通信芯片組構(gòu)成，負責通過移動通信網(wǎng)絡建立所述圖像采集設備1與所述圖像處理設備2之間的無線通信。無線局域網(wǎng)通信設備可以是藍牙、ZigBee或Wi-Fi器中的一個，無線局域設備可通過2.4GHz通信頻率建立短距離通信，在室內(nèi)或低速移動的室外環(huán)境會優(yōu)選該設備建立所述圖像采集設備1與所述圖像處理設備2之間的通信連接。衛(wèi)星通信設備利用衛(wèi)星通信信道建立所述圖像采集設備1與所述圖像處理設備2之間的通信連接，一般是在無其他可用無線通信網(wǎng)絡的情況下，會使用衛(wèi)星通信器，作為應急通信。

在一個實施例中，依據(jù)無線網(wǎng)絡成本或無線網(wǎng)絡接入速度，選擇無線傳輸網(wǎng)絡，本申請設計以下為優(yōu)先級方案，Wi-Fi網(wǎng)絡：優(yōu)先級為0；4G無線網(wǎng)絡：優(yōu)先級為1；3G無線網(wǎng)絡：優(yōu)先級為2；衛(wèi)星通信網(wǎng)絡：優(yōu)先級為3；優(yōu)先級別0-3，所選擇無線網(wǎng)絡優(yōu)先級由高到低，即如果同時存在多種無線信號，且信號強度有效時，所述圖像采集設備1與所述圖像處理設備2之間的無線通信會首先選擇Wi-Fi網(wǎng)絡作為無線接入網(wǎng)絡；當Wi-Fi信號強度無效時，無線通信會次優(yōu)選擇4G網(wǎng)絡作為無線接入網(wǎng)絡；依次類推。

本發(fā)明實施例中優(yōu)選的，所述云臺控制器8控制云臺11的上下和左右轉(zhuǎn)動角度以及控制圖像采集器4的拍攝角度和/或焦距。在實施例中，云臺11是承載圖像采集器4進行水平和垂直兩個方向轉(zhuǎn)動的裝置，云臺11設有兩個電機，一個電機負責水平方向的轉(zhuǎn)動，另一個負責垂直方向上的轉(zhuǎn)動，云臺11還設有檢測云臺傾角的角度傳感器，云臺控制器8為了使得圖形采集器4處于所期望的理想拍攝角度，通過角度傳感器接收的傾角計算且驅(qū)動電機調(diào)整圖像采集器4的拍攝角度，云臺控制器8可帶有控制圖像采集器4焦距的變焦設備，該變焦設備發(fā)出變焦信號調(diào)整圖像采集器的焦距以提高圖像采集質(zhì)量，云臺控制器8優(yōu)選地是AVR單片機。優(yōu)選地，云臺11包括用于光圈操縱和方位運動的可調(diào)整機構(gòu)，另外，云臺11可以是二軸或三軸云臺。更優(yōu)選地，所述視頻采集系統(tǒng)可以實時調(diào)整圖像采集器4方位和拍攝參數(shù)，或者根據(jù)來自用戶的指令去調(diào)整拍攝動作和拍攝參數(shù)。在一個實施例中，使用7米高自動升降云臺11以避免車輛之間遮擋造成的視頻圖像檢測失真。云臺11內(nèi)裝三個電動機，一個負責水平方向轉(zhuǎn)動，一個負責垂直方向轉(zhuǎn)動，一個負責角度調(diào)節(jié)姿態(tài)調(diào)整，使得其視頻圖像采集更為靈活。進一步，為增加交通視頻圖像采集裝置的穩(wěn)定性，云臺11使用的三腳架為可更換腳釘?shù)娜_架，在城市硬化地面為增強其抓地力使用橡膠腳釘，若將采集設備安裝在綠化帶等更換使用金屬腳釘。將電動機和動力蓄電池安置在攝像機下方，作為綴重，增加裝置的穩(wěn)定性，并同時安置配重掛鉤。

優(yōu)選的，圖像采集設備1設有獨立的電源，如動力蓄電池等，配置保溫、防雨罩等外圍裝置延長攝像機電池續(xù)航能力，減小雨、雪天氣對采集交通視頻質(zhì)量的影響。

優(yōu)選的，所述圖像處理設備2還包括存儲器，其可以是易失性存儲器或非易失性存儲器。存儲器可以包括一個或多個只讀存儲器ROM、隨機存取存儲器RAM、快閃存儲器、電子可擦除可編程只讀存儲器EEPROM或其它類型的存儲器。優(yōu)選的，所述圖像處理器7可以是通用處理器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路ASIC，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、模擬電路、數(shù)字電路、及其組合、或其他已知或以后開發(fā)的處理器。本發(fā)明實施例中優(yōu)選的，所述圖像處理設備2為DSP+ARM雙核處理器，所述圖像處理器7為主頻750Mhz的TIC674x或TMS320DM81X處理器，所述GPRS系統(tǒng)10集成有GSM模塊。所述圖像處理設備2和圖像處理器7優(yōu)選地設有USB接口擴展。優(yōu)選地，所述圖像處理設備2設有所述地理信息系統(tǒng)GIS，所述地理信息系統(tǒng)GIS包括GIS信息導入導出單元、信息展示單元和信息維護單元，其中，所述GIS信息導入導出單元用于地理信息系統(tǒng)GIS的信息的導入和導出，其導入和導出的格式包括但不限于文本、XML、CSV、EXCEL、WORD、PDF等格式；所述信息展示單元用于在GIS地圖上展示地圖數(shù)據(jù)信息；所述信息維護單元用于在GIS地圖上瀏覽、編輯和刪除數(shù)據(jù)信息。地理信息系統(tǒng)GIS展示地圖數(shù)據(jù)信息，并提供地圖數(shù)據(jù)的規(guī)劃、選擇和框選等操作，并可用于在GIS地圖上瀏覽、編輯和刪除相應的數(shù)據(jù)信息。

在一個實施例中，所述圖像分割模塊6包括將所述數(shù)字圖像分割成背景區(qū)域和目標區(qū)域的sobel檢測器15、用于濾波的顏色及紋理特征濾波器16和從所述背景區(qū)域中分割多個運動的目標的光流分割單元17，其中，sobel檢測器15通過對圖像的邊緣檢測將所述數(shù)字圖像分割成背景區(qū)域和目標區(qū)域，優(yōu)選地，sobel檢測器15可采用水平模版或垂直模版邊緣檢測，如圖5所示的經(jīng)由sobel檢測器15的處理對比圖，其中，左圖為原圖，中圖為水平模版處理圖，右圖為垂直模版處理圖。使用sobel檢測器15處理圖像有助于邊緣清晰化，sobel檢測器15特別適合與直方均衡單元13配合使用，這能夠使得圖像處理效果顯著提升。顏色及紋理特征濾波器16采用顏色特征和紋理特征去除噪聲干擾，從圖像的顏色及紋理特征兩方面能夠進一步地提高目標提取精度，光流分割單元17假設運動前后圖像的灰度值保持不變，通過光流約束方程將目標區(qū)域從背景區(qū)域中提取出來，本發(fā)明使用的雙核處理器能夠進行高速處理，既克服了光流分割單元的計算耗時大的缺點，又進一步提高了目標提取的精度。

所述圖像處理器7通過判斷多個運動的目標是否重合到預定范圍以確定為采集目標，一般的，預定范圍可設定為目標的形狀尺寸的一部分，例如，設定為目標的長度的10％，當前后運動目標重合的范圍達到如目標的長度的10％的預定范圍時，圖像處理器7確認當下時刻的當下位置的運動目標為采集目標，另外，所述運動目標并不僅限于前后兩個目標，也可以是在附近的多個目標，在一個實施例中，所述預定范圍也可以說是目標的面積，例如，當前后運動目標重合的范圍達到如目標的面積的20％的預定范圍時，圖像處理器7確認當下時刻的當下位置的運動目標為采集目標。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述圖像處理器7計算重合的目標重合持續(xù)時間超過預定時間和\或計算重合的目標的速度的變化值大于預定數(shù)值時，所述圖像處理器判定重合的目標為采集目標，其中，優(yōu)選地，圖像處理器7計算兩個或多個目標重合的持續(xù)時間，如果持續(xù)時間超過如20秒的預定時間，和/或重合的目標的速度變化大于如40公里每小時的預定數(shù)值時，圖像處理器7判定重合的目標為采集目標，這能夠進一步提高碰撞的識別精度。

自適應波門模塊18在所述數(shù)字圖像中跟蹤所述采集目標，自適應波門模塊18可以根據(jù)目標和背景自動調(diào)整波門的大小，例如，在圖6中，x前是目標在圖像中的最左端，x后是目標在圖像中的最右端，y前是目標在圖像中的最上端，y后是目標在圖像中的最下端，xw＝x后－x前，yw＝y(tǒng)后－y前，Δ為選取的余量，目標的幾何中心位置xc＝x前+x后/2,yc＝y(tǒng)前+y后/2,波門位置為x波前＝xc-1/2xw-Δ,x波后＝xc+1/2xw+Δ,y波前＝y(tǒng)c-1/2yw-Δ,y波后＝y(tǒng)c+1/2yw+Δ,自適應波門模塊18在新的波門內(nèi)的圖像與前圖像進行比對，計算出新的波門位置，然后形成下一個波門，依次類推不斷追蹤采集目標。

在一個實施例中，所述圖像處理器7基于定位裝置3計算所述采集目標的位置數(shù)據(jù)，所述圖像處理設備2根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)選擇相應位置的云臺11上的圖像采集器4使得所述云臺控制器8控制云臺11使得所述圖像采集器4采集采集目標，所述圖像處理設備2在存儲器9中記錄所述采集目標的位置數(shù)據(jù)和圖像信息并經(jīng)由所述GPRS系統(tǒng)10提示。優(yōu)選地，GPRS系統(tǒng)10為內(nèi)嵌tcp/ip協(xié)議的集成有GSM功能的MC39I GPRS模塊。其可以支持數(shù)據(jù)、語音、短信和傳真，自動支持波特率4800、9600、19200、38400、57600、115200、230400bps，GPRS模塊可具有工作模式、節(jié)電模式和提示模式，圖象處理設備可控制GPRS模塊的模式。

圖7為本發(fā)明的采集方法的流程圖，本發(fā)明實施例將結(jié)合圖7進行具體說明。

參見圖7，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一種根據(jù)所述的視頻采集系統(tǒng)的采集方法，其包括以下步驟。

第一步驟S1中，多個圖像采集器4采集圖像，經(jīng)由多個圖像采集器4在相應的預定區(qū)域采集圖像。

第二步驟S2中，圖像預處理模塊5預處理圖像，所述圖像經(jīng)由圖像預處理模塊5進行預處理，其中，圖像經(jīng)由亮度變換單元12將圖像的對比度變換到預定對比度閾值范圍之內(nèi)，經(jīng)由直方均衡單元13將圖像的灰度值歸一化直方處理，和經(jīng)由拉普拉斯銳化濾波器14濾波后形成數(shù)字圖像。

第三步驟S3中，圖像分割模塊6分割圖像，經(jīng)由sobel檢測器15將所述數(shù)字圖像分割成背景區(qū)域和目標區(qū)域，利用顏色及紋理濾波器16進行濾波，和光流分割單元17從所述背景區(qū)域中分割多個運動的目標。

第四步驟S4中，圖像處理器7識別采集目標，圖像處理器7通過判斷多個運動的目標是否重合，當所述運動的目標重合到預定范圍時，圖像處理器7確認所述運動的目標為采集目標。

第五步驟S5中，自適應波門模塊18追蹤采集目標，自適應波門模塊18在所述數(shù)字圖像中跟蹤所述采集目標，且所述圖像處理器7基于用于定位的定位裝置3計算所述采集目標的位置數(shù)據(jù)。

第六步驟S6中，所述圖像處理設備2持續(xù)追蹤采集目標，所述圖像處理設備2根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)選擇相應位置的云臺11上的圖像采集器4使得所述云臺控制器8控制云臺11使得所述圖像采集器4采集所述采集目標。

第七步驟S7中，所述圖像處理設備2記錄并提示，所述圖像處理設備2記錄所述采集目標的位置數(shù)據(jù)和圖像信息并經(jīng)由所述GPRS系統(tǒng)10提示。

在一個實施例中，第六步驟S6中，所述圖像處理設備2根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)選擇離所述采集目標最近的云臺11上的圖像采集器4，所述云臺控制器8控制云臺11的上下和左右轉(zhuǎn)動角度以及控制圖像采集器4的拍攝角度和焦距。

在一個實施例中，第七步驟S7中，所述圖像處理設備2按時間順序從所述運動的目標碰撞時刻起編輯所述采集目標的圖像信息并將所述圖像信息和位置數(shù)據(jù)經(jīng)由所述GPRS系統(tǒng)10提示。

盡管以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方案和應用領域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導性的，而不是限制性的。本領域的普通技術人員在本說明書的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護之列。