本發(fā)明涉及車輛高度超限的測量及警告方法，更具體而言涉及一種基于增強型圖像分析的非接觸式車輛高度超限測量及警告方法。

背景技術(shù)：

隨著城市發(fā)展的加快，汽車的保有量增加迅速，許多道路出現(xiàn)了擁堵現(xiàn)象。為了緩減地面交通壓力，在道路建設(shè)中出現(xiàn)了大批的高架橋和涵洞，同時也使道路結(jié)構(gòu)更為復雜。為了防止車輛撞損橋梁和隧道，通常會對特定道路進行限高，并設(shè)置限高防護架。雖然在路上明確標示了車輛的限制高度，但仍有個別司機因為忽視了限高指示牌，或是并不知道車輛實際上已經(jīng)超過了限制高度，所以駕駛車輛直接撞上限高防護架，甚至毀壞橋梁和隧道的事故仍屢見不鮮。

為了防止司機撞毀限高防護架，撞塌橋梁、隧道，堵塞交通，甚至造成人員傷亡，已有若干種車輛高度超限測量方法被提出。胡克振等人通過對橋涵限高防護架被撞脫落過程的分析，提出了利用單片集成式加速度傳感器和單片機電路來測量振動加速度的一套方法，該方法電路簡潔，設(shè)計的可靠冗余性較高，對于防護架的監(jiān)測有較高的實用性和可靠性。但是該方法僅在車輛撞上限高防護架后才能夠起到報警作用，而此時已經(jīng)造成了車輛和防護架的損壞，因此不能起到有效預警的效果。李誠等人結(jié)合工作實踐研制了一種光電式車輛限高儀，其將紅外線發(fā)射和接收探頭分別安裝在限定高度的公路兩側(cè)，報警器安裝在檢測器前方約30m處，由紅外發(fā)射探頭連續(xù)發(fā)出紅外線脈沖束，而接收探頭則連續(xù)接收紅外線信號；當有高度超限車輛通過時紅外線被阻斷，信號處理電路就會產(chǎn)生一定周期的延時信號，通過驅(qū)動裝置使聲音和顯示報警器同時工作，向司機發(fā)出報警信息。劉長生等人則進一步提出了一種激光高度超限檢測器，其利用發(fā)散角更小、功率密度更高、單色性更好的激光替代了普通的紅外光，因此有效降低了測量裝置的復雜性，并提高了對雨霧的抗干擾能力。但這兩種測量方法仍然會受到飛鳥、落葉、雜物等干擾，且僅適用于單排車道通行的情況。陳之酋等人對比了多種傳感器及測量方案，并最終利用多組光線式光電接近開關(guān)實現(xiàn)了一套能夠同時檢測車輛高度和寬度的裝置。但由于其所用傳感器僅能進行點式測量，因此無法感知傳感器之間的高度超限部分，而且整個裝置的構(gòu)成也較為復雜。

因此對現(xiàn)有測量方法進行技術(shù)革新，提供一種能夠準確檢測車輛高度超限的方法，同時又能夠適應多排車道同時檢測的需求，對于預防撞毀限高防護架，撞塌橋梁、隧道等嚴重交通事故的發(fā)生具有深遠意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種能夠準確檢測且適應多排車道同時檢測要求的車輛高度超限測量及警告方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種車輛高度超限測量及警告方法，包括以下步驟：

A、利用兩支激光器在橫亙公路的水平方向形成一條與限制高度相同的交線；

B、在經(jīng)過激光交線處的公路兩側(cè)分別樹立一支高度尺；

C、利用兩個攝像機向兩支激光器的激光照射方向上拍攝；

D、利用數(shù)字圖像處理方法實時分析激光交線處是否存在高度超限車輛；

E、若激光交線處存在高度超限車輛，則在車輛前方的指示牌處顯示高度超限警告，同時保存車輛在激光交線處的取證圖像，并分析車牌號碼供事后查證。

進一步地，所述兩支激光器均為近紅外波段一字線激光器，分別固定在兩個三軸調(diào)整架A上，兩個三軸調(diào)整架A上下排列固定在橫亙于公路上方的支架上；每支激光器的照射方向上會形成一個激光出射面，且兩支激光器所形成的出射面與出射面相交時能夠形成一條激光交線；所述三軸調(diào)整架A具有航向角、俯仰角和橫滾角調(diào)節(jié)功能；

所述激光交線形成的方法是利用三軸調(diào)整架A調(diào)整兩支近紅外波段一字線激光器的照射方向，實現(xiàn)在橫亙公路的水平方向形成一條與車輛限制高度相同的激光交線；所述激光交線作為判定所經(jīng)過車輛高度是否超限的參考線。

進一步地，利用激光器內(nèi)集成的電光調(diào)制器對兩支激光器發(fā)出的一字線激光進行周期性的光強調(diào)制，以便于在后續(xù)的圖像處理時能夠較容易地將激光線與背景干擾分離。

進一步地，所述高度尺的激光交線的照射處標有車輛限制高度標志；所述車輛限制高度標志由數(shù)字和圖案組成；其中數(shù)字便于人眼識別高度，圖案便于計算機識別高度。

進一步地，所述兩個攝像機包括一個高速攝像機和一個高清攝像機，所述高速攝像機加裝近紅外帶通濾光片，紅外帶通濾光片的中心波長與近紅外波段一字線激光器相同；所述兩個攝像機分別固定在一個三軸調(diào)整架B上，所述三軸調(diào)整架B固定在橫亙于公路上方的支架上。利用三軸調(diào)整架B調(diào)整兩個攝像機的拍攝方向，使其同時向兩支激光器的激光照射方向上拍攝；所述三軸調(diào)整架B具有航向角、俯仰角和橫滾角調(diào)節(jié)功能。

進一步地，所述數(shù)字圖像處理方法是利用高速攝像機拍攝的多張連續(xù)圖像與激光器的光強調(diào)制信號做相關(guān)運算處理，以提高圖像上調(diào)制激光與背景干擾的對比度。具體運算處理方法步驟如下：將高速攝像機拍攝的圖像輸入到計算機內(nèi)，將多張連續(xù)圖像上同一位置的像素點的強度值作為被檢信號，將光強調(diào)制信號作為參考信號，同時輸入數(shù)字鎖相放大器算法模塊；數(shù)字鎖相放大器算法模塊的作用是，只有當被檢信號的頻率與參考信號的頻率一致時才有輸出。因為圖像中僅有激光器所發(fā)出的激光與參考信號頻率一致，因此輸出圖像中僅保留了激光器所發(fā)出的激光線，能夠有效地將激光線與背景干擾光分離。所述背景干擾包括太陽光、道路照明光或汽車照明光。

進一步地，所述高度超限車輛的判定方法如下：當高度超限車輛由遠及近駛?cè)雰芍Ъす馄鞯恼丈浞秶鷷r，則在處理后的高速攝像機所拍攝的圖像上首先看到兩條照射在車輛上的激光線。當車輛到達激光交線處時，則圖像上的兩條激光線會合二為一；而當高度未超限車輛駛?cè)雰芍Ъす馄鞯恼丈浞秶鷷r，由于其不會到達激光交線的高度，因此圖像上不會出現(xiàn)兩條激光線合二為一的情況。依此判定駛過的車輛是否高度超限。

進一步地，所述取證圖像的處理方法如下：經(jīng)判定激光交線處存在高度超限車輛時，則將高速攝像機圖像中激光交線處的激光線，疊加到高清攝像機同時拍攝的圖像中的同一位置，作為取證圖像信息上傳至交通管理中心的服務器；所述取證圖像信息包含高度超限車輛、照射在高度超限車輛上的用做判定其高度超限的激光線以及照射在高度尺上的用做高度參考的激光線。

進一步地，所述顯示高度超限警告的方法如下：若激光交線處存在高度超限車輛，則在車輛前方的電子指示牌處用圖形或文字顯示高度超限警告，同時顯示引導車輛繞道通行的引導圖形或文字。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點及效果：

1、本發(fā)明利用兩支激光器在橫亙公路的水平方向形成一條與限制高度相同的交線，并以此交線作為判定所經(jīng)過車輛高度是否超限的參考線。屬于一種非接觸的車輛高度超限測量方法，能夠有效減少對行駛車輛的影響。

2、由于兩支激光器在水平方向形成一條與限制高度相同的交線是橫亙于整條公路之上的，因此本發(fā)明在配合攝像機進行車輛高度超限檢測時，可以同時測得多條車道上的高度超限車輛。

3、由于進行車輛高度超限檢測時會先后拍攝車輛經(jīng)過參考線前后的圖像，并通過對比來判定車輛是否高度超限，因此本發(fā)明能夠有效減少飛鳥、落葉、雜物等造成的干擾。

4、本發(fā)明在經(jīng)過兩支近紅外波段一字線激光器所形成交線的公路兩側(cè)分別樹立一支高度尺，并在高度尺上激光交線的照射處標有限高高度。因此當激光交線發(fā)生意外偏移時，能夠通過攝像機拍攝的圖像自動識別出故障，可有效提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

5、本發(fā)明利用一個加裝近紅外帶通濾光片的高速攝像機和一個高清攝像機分別獲取場景的紅外圖像和可見光圖像，不但有利于準確判定車輛是否高度超限，而且可同時獲取高度超限車輛的車牌號碼、外貌特征、行駛狀態(tài)等信息，為后續(xù)的處理工作提供了現(xiàn)場證據(jù)。

6、本發(fā)明利用高速攝像機拍攝的多張連續(xù)圖像與一字線激光器的光強調(diào)制信號做相關(guān)運算處理，可有效提高圖像上調(diào)制激光與背景干擾(如太陽光)的對比度，降低系統(tǒng)產(chǎn)生誤判的概率。

7、若激光交線處存在高度超限車輛，本發(fā)明在車輛前方的電子指示牌處用圖形或文字顯示高度超限警告，同時也可顯示引導車輛繞道通行的引導圖形或文字，有利于減少因車輛滯留造成的交通擁堵。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于車輛高度超限測量的典型方法。

圖2示出了當高度超限車輛行駛至公路上方激光交線處的情況。

圖3示出了當高度未超限車輛行駛至公路上方激光交線處的情況。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖介紹根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例。該實施例為本發(fā)明一種典型的實施方式，但并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于車輛高度超限測量的典型方法，所述方法主要包括下述步驟1至5：

步驟1：以架設(shè)于公路兩側(cè)的高度尺為參照，利用三軸調(diào)整架A調(diào)整兩支近紅外一直線激光器的照射方向，使得在橫亙公路的水平方向形成一條與限制高度相同的激光交線。

步驟2：利用三軸調(diào)整架B分別調(diào)整兩個攝像機的姿態(tài)，使得兩個攝像機同時向兩支激光器的激光照射方向上拍攝，且使拍攝到的圖像恰好能夠包含架設(shè)于公路兩側(cè)的高度尺。

步驟3：當高度超限車輛由遠及近駛?cè)雰蓚€激光器的照射范圍時，則會在車輛上形成由激光照射而產(chǎn)生的兩條激光線。當車輛到達兩激光交線處時，則車輛上的兩條激光線會合二為一，如圖2所示。此時，通過高速攝像機所拍攝的圖像可以判定高度超限車輛的存在，進而將高速攝像機圖像中交線處的激光線，疊加到高清攝像機同時拍攝的圖像中的同一位置，作為取證圖像。同時，在車輛前方的電子指示牌處上顯示“車輛高度超限，請繞行！”的字樣，并從取證圖像中提取車牌號碼，與取證圖像一同上傳至交通管理中心的服務器。

步驟4：當高度未超限車輛由遠及近駛?cè)雰蓚€一字線激光器的照射范圍時，也會在車輛上形成由激光照射而產(chǎn)生的兩條激光線。但由于車輛高度未達到兩激光交線的高度，因而車輛上的兩條激光線不會出現(xiàn)合二為一的情況，如圖3所示。此時，不做任何提示，車輛正常行駛通過。

步驟5：當多條車道上同時存在車輛時，可依據(jù)不同車道在攝像機所拍攝圖像中位置的不同進行圖像分割和高度判別。

綜上所述本發(fā)明提供了一種能夠準確檢測車輛高度超限的方法，同時又能夠適應多排車道同時檢測的需求，對于預防撞毀限高防護架，撞塌橋梁、隧道等嚴重交通事故的發(fā)生具有深遠意義。