交通流量統(tǒng)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種交通流量統(tǒng)計(jì)方法，視頻采集步驟，采集道路的模擬圖像信號，將模擬圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)圖像信號；流量統(tǒng)計(jì)步驟，根據(jù)數(shù)據(jù)圖像信號統(tǒng)計(jì)得到車流量信息；通信步驟，將車流量信息發(fā)送到監(jiān)控中心并接收控制信號。本發(fā)明的流量統(tǒng)計(jì)步驟包含道路提取邊界線掩碼圖像區(qū)域RM步驟、道路提取背景圖像信號、前景圖像信號提取步驟和車輛選定及跟蹤步驟。背景定時(shí)提取并根據(jù)流量轉(zhuǎn)變進(jìn)行更新，根據(jù)本次定時(shí)器溢出時(shí)的車流量狀況進(jìn)入低流量背景提取步驟或高流量背景提取步驟，背景根據(jù)當(dāng)前采集圖像數(shù)據(jù)信號進(jìn)行更新，更新速度由kalman濾波控制，通信單元將統(tǒng)計(jì)得到的車流量信號發(fā)送給監(jiān)控中心。
【專利說明】交通流量統(tǒng)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通流量統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種交通流量統(tǒng)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]交通流量統(tǒng)計(jì)在交通控制中起著重要作用，是交通控制的基本依據(jù)。目前，流量統(tǒng)計(jì)方法主要有感應(yīng)式統(tǒng)計(jì)方式和監(jiān)控室統(tǒng)計(jì)方式。
[0003]感應(yīng)式統(tǒng)計(jì)方式是指在道路交叉路口進(jìn)口道上設(shè)置車輛檢測器，車輛檢測器檢測到的車流信息，感應(yīng)信號是可由地感線圈或磁道釘檢測到的車流信號，此外，人行過街線附近設(shè)置行人過街按鈕的行人按鈕信號也是一種感應(yīng)式信號。其設(shè)備的安裝成本大，需定時(shí)維護(hù)。因此感應(yīng)式統(tǒng)計(jì)方式應(yīng)用范圍較窄。
[0004]監(jiān)控室統(tǒng)計(jì)方式是通過各相位的攝像頭視頻設(shè)備將路口實(shí)時(shí)交通狀況傳遞到監(jiān)控室，由人工給出流量的評級，該方式的靈活性較高，但需人工干預(yù)，給出的流量評定較為粗糙，一般只能定性而無法定量，若需定量則要求大量人力。
[0005]當(dāng)前，基于計(jì)算機(jī)視頻的智能統(tǒng)計(jì)方式也被廣泛應(yīng)用，通過攝像頭記錄道路信息，經(jīng)過計(jì)算機(jī)對道路信息的圖片處理進(jìn)行車流量的統(tǒng)計(jì)。在啟動時(shí)要求道路流量必須處于低流量狀態(tài)或者無流量狀態(tài)，以便獲取道路背景信息，需要對道路進(jìn)行清空。實(shí)施啟動條件要求高，這種弊端限制智能統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，目的在于提供一種至少實(shí)現(xiàn)無論高流量情況下還是低流量情況下都能夠方便啟動的交通流量統(tǒng)計(jì)方法。
[0007]本發(fā)明提供了一種交通流量統(tǒng)計(jì)方法，用于對道路上車流量信息的統(tǒng)計(jì)，其特征在于，具有以下步驟:視頻采集步驟，采集道路的模擬圖像信號，將模擬圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)圖像信號；流量統(tǒng)計(jì)步驟，根據(jù)數(shù)據(jù)圖像信號統(tǒng)計(jì)得到車流量信息，包含以下子步驟:子步驟I為道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM提取步驟，將數(shù)據(jù)圖像信號過濾得到圖像數(shù)據(jù)信號后轉(zhuǎn)換得到最佳候選線確定的道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM ;子步驟2為道路背景圖像信號提取步驟，包括每間隔預(yù)定時(shí)間進(jìn)行道路背景圖像信號提取步驟，當(dāng)預(yù)定時(shí)間溢出時(shí)檢測到當(dāng)前車流量大于設(shè)定流量值且前一次檢測的車流量大于設(shè)定流量值時(shí)判斷為高流量時(shí)進(jìn)入高流量背景提取步驟和當(dāng)預(yù)定時(shí)間溢出時(shí)檢測到當(dāng)前車流量不大于設(shè)定流量值判斷為低流量時(shí)進(jìn)入低流量背景提取步驟，在高流量背景提取步驟中，將多幀圖像數(shù)據(jù)信號進(jìn)行幀間差計(jì)算并二值化后進(jìn)行邏輯或運(yùn)算(0R運(yùn)算)得到車輛遮擋路面圖像信號DRHO ;車輛遮擋路面圖像信號DRHO和道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM相減得到未遮道路掩碼圖像信號RD ;將連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)信號求平均后與未遮道路掩碼圖像信號RD進(jìn)行邏輯與運(yùn)算(AND運(yùn)算)得到未遮道路圖像信息RAA ;將未遮道路圖像信息RAA填充車輛遮擋路面圖像信號DRHO后得到在高流量情況下的道路背景圖像信號；在低流量背景提取步驟中，將圖像數(shù)據(jù)信號和道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM進(jìn)行邏輯與運(yùn)算(AND運(yùn)算)后進(jìn)行求差得到路面運(yùn)動圖像信號DROi ;將路面運(yùn)動圖像信號DROi分割成至少4個(gè)圖像信號塊，計(jì)算至少一幀路面運(yùn)動圖像信號DROi中同一位置對應(yīng)圖像信號塊的塊均值；在判斷塊均值的方差小于設(shè)定閾值時(shí)，將該圖像信號塊標(biāo)記為背景區(qū)域，在判斷塊均值的方差不小于設(shè)定閾值時(shí)，將該圖像信號塊相鄰的背景區(qū)域替代該圖像信號塊；在路面運(yùn)動圖像信號DROi中進(jìn)行標(biāo)記填充后得到在低流量情況下的道路背景圖像信號；子步驟3為前景圖像信號提取步驟，將當(dāng)前獲取的圖像數(shù)據(jù)信號與道路背景圖像信號進(jìn)行相減轉(zhuǎn)換得到前景圖像信號FB;子步驟4為車輛選定及跟蹤步驟，根據(jù)前景圖像信號FB進(jìn)行車輛團(tuán)塊檢測，預(yù)測新加入的車輛團(tuán)塊運(yùn)動矢量并將新加入的車輛團(tuán)塊放入車輛團(tuán)塊運(yùn)動矢量相同的鏈表中，統(tǒng)計(jì)各個(gè)方向的鏈表中新加入的車輛團(tuán)塊數(shù)量、鏈表中總車輛團(tuán)塊的數(shù)量和車輛團(tuán)塊矢量方向的信息后得到車流量信息；通信步驟，將車流量信息發(fā)送到監(jiān)控中心。
[0008]在本發(fā)明所提供的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，還具有這樣的特征，還包括以下步驟:其中，流量統(tǒng)計(jì)步驟還包含更新背景步驟，更新背景步驟中的更新速度是由第一 kalman濾波進(jìn)行控制，在該第一 kalman濾波中的輸入值為至少一個(gè)相鄰幀中的道路背景圖像信號的同一位置背景塊信號的平均值的比值。
[0009]在本發(fā)明所提供的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，還具有這樣的特征:道路背景圖像信號提取步驟還包括一旦檢測到由高流量轉(zhuǎn)為低流量時(shí)進(jìn)入低流量背景提取步驟。
[0010]在本發(fā)明所提供的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，還具有這樣的特征:新加入的車輛團(tuán)塊運(yùn)動矢量的預(yù)測通過第二 kalman濾波進(jìn)行預(yù)測，第二 kalman濾波中的輸入信息為該車輛以往的運(yùn)動矢量信息和對應(yīng)鏈表中該車輛的前一車輛的運(yùn)動矢量信息。
[0011]在本發(fā)明所提供的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，還可以具有這樣的特征:其中，監(jiān)控中心手動設(shè)置控制信號控制道路背景圖像信號提取步驟進(jìn)入低流量背景提取步驟和高流量背景提取步驟中任意一種情況。
[0012]在本發(fā)明所提供的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，還可以具有這樣的特征:道路背景圖像信號提取步驟還包括默認(rèn)初始設(shè)置步驟，默認(rèn)初始設(shè)置步驟為進(jìn)行初始設(shè)置后進(jìn)入低流量背景提取步驟和高流量背景提取步驟中任意一種情況。
[0013]在本發(fā)明所提供的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，還可以具有這樣的特征:其中，道路提取邊界線掩碼圖像區(qū)域RM步驟中將圖像數(shù)據(jù)信號相鄰幀進(jìn)行幀差計(jì)算并進(jìn)行二值化后互相進(jìn)行邏輯與運(yùn)算(AND運(yùn)算)得到靜止區(qū)域圖像信號Ma ;將圖像數(shù)據(jù)信號通過soble算子并進(jìn)行二值化后與靜止區(qū)域圖像信號Ma相乘轉(zhuǎn)換得到靜止區(qū)域直線圖像信號；從靜止區(qū)域直線圖像信號的一點(diǎn)出發(fā)在圖像數(shù)據(jù)信號提取到的邊緣線圖像信號Soi中求到該相鄰邊界點(diǎn)的集合邊界線圖像信號JSit5
[0014]在本發(fā)明所提供的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，還可以具有這樣的特征:其中，最佳候選線的選取將通過將集合邊界線圖像信號JSi中標(biāo)記水平方向分別從兩側(cè)往中心數(shù)最外側(cè)三根候選線，將候選線中閉合區(qū)域面積不小于集合邊界線圖像信號JSi的總面積的85%的選取為最佳候選線。
[0015]發(fā)明的作用與效果
[0016]根根據(jù)本發(fā)明所涉及到的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，道路背景圖像信號提取步驟中，根據(jù)檢測當(dāng)前車流量被判斷為低流量或當(dāng)前車流量和前一次車流量被判斷為高流量后進(jìn)入對應(yīng)的低流量背景提取步驟和高流量背景提取步驟，并且采用定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)提取道路背景圖像信號。本發(fā)明啟動時(shí)道路可以是低流量狀態(tài)也可以是高流量狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)方便啟動。根據(jù)本發(fā)明的每間隔預(yù)定時(shí)間進(jìn)行道路背景圖像信號提取步驟，通過判斷車流量狀況自發(fā)進(jìn)行低流量背景提取步驟和高流量背景提取步驟，道路背景圖像信號在預(yù)定時(shí)間間隔進(jìn)行道路背景提取，防止背景信息與實(shí)際情況的微小誤差累計(jì)后造成巨大差異。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的基于交通流量統(tǒng)計(jì)方法的交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的安裝方向圖示；
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)方法的流程圖；
[0020]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)方法中流量統(tǒng)計(jì)步驟流程圖；以及
[0021]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)方法中定時(shí)提取背景流程圖。
[0022]具體實(shí)施案例
[0023]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明所涉及的交通流量統(tǒng)計(jì)方法作具體闡述。
[0024]<實(shí)施例>
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的基于交通流量統(tǒng)計(jì)方法的交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]如圖1所示，在本實(shí)施例中交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)100包含CMOS視頻采集單元10、ARM控制單元20、DSP流量統(tǒng)計(jì)單元30和通信單元40。
[0027]CMOS視頻采集單元10負(fù)責(zé)視頻圖像的攝取，并將模擬圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)圖像信號，然后將數(shù)據(jù)圖像信號傳送給ARM控制單元20。
[0028]ARM控制單元20將數(shù)據(jù)圖像信號通過DMA方式傳給DSP流量統(tǒng)計(jì)單元30，將控制信號發(fā)送給CMOS視頻采集單元10，并接收DSP流量統(tǒng)計(jì)單元30的車流量信息，然后將車流量信息輸送給通信單元40。
[0029]通信單元40將車流量信息發(fā)送到監(jiān)控中心，并將監(jiān)控中心的手動控制信號傳送到ARM控制單元20。
[0030]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的安裝方向圖示。
[0031]如圖2所示，本實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)安裝位置要求:(A)系統(tǒng)安裝于道路之正上方高處，道路邊界不受車輛遮擋；(B)道路區(qū)域(含道路中間隔離帶等)在攝入圖像中面積占比不能低于85% ; (C)車輛在攝入圖像中運(yùn)動方向是上下/下上方向而非左右/右左方向，如圖2中右邊為交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)正確安裝時(shí)在攝入圖像中所顯示的即上下/下上方向道路角度，而圖2左側(cè)圖為在攝入圖像中呈現(xiàn)左右/右左方向?yàn)殄e(cuò)誤方向示圖。
[0032]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)方法的流程圖。
[0033]如圖3所示，在本實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)方法200步驟如下:
[0034]步驟SI:
[0035]初始化交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，由ARM控制單元20內(nèi)的CMOS控制器初始化CMOS視頻采集單元10的CMOS圖像傳感器、SDRAM控制器初始化SDRAM存儲器，配置CMOS傳感器內(nèi)部的寄存器，初始化完成后，視頻米集單兀可以開始工作。CMOS視頻米集單兀10的攝像頭的時(shí)鐘由ARM單元提供，由ARM控制單元20提供攝像頭的幀同步、場同步、像素輸出時(shí)鐘信號，攝像頭選用能直接提供CCIRBT601數(shù)據(jù)格式的攝像頭。[0036]步驟S2:
[0037]數(shù)據(jù)圖像信號傳送，CMOS攝像頭根據(jù)現(xiàn)場采集的模擬圖像信息轉(zhuǎn)換得到的CCIRBT601圖像格式。CMOS視頻采集單元10的CMOS圖像傳感器將CMOS攝像頭(模塊)每接收數(shù)字圖像信息的一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)傳遞給ARM控制單元內(nèi)的SDRAM控制器中，然后由SDRAM控制器將該接收到的像素?cái)?shù)據(jù)按地址規(guī)則存入SDRAM存儲器中，當(dāng)接收到的像素?cái)?shù)據(jù)的數(shù)目達(dá)到一幀的總數(shù)或下一幀數(shù)字圖像信息的幀同步、場同步信號出現(xiàn)時(shí)，即代表一幀數(shù)字圖像信息接收的結(jié)束，當(dāng)一幀接收結(jié)束后，根據(jù)接收數(shù)據(jù)量判斷該幀是否完整？若不完整，則ARM控制單元20丟棄該幀，等待下一幀數(shù)據(jù)的輸入；若完整，則ARM控制單元20采用DMA方式將數(shù)據(jù)圖像信號送入圖像處理模塊的DSP流量統(tǒng)計(jì)單元30中。
[0038]步驟S3:
[0039]流量統(tǒng)計(jì)，在DSP流量統(tǒng)計(jì)單元30中進(jìn)行根據(jù)數(shù)據(jù)圖像信號統(tǒng)計(jì)得到車流量信息，該單元內(nèi)進(jìn)行的工作基本分以下子步驟:道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM提取步驟，即在攝入圖像中剔除道路外的干擾因素，這樣既可以減少后續(xù)計(jì)算量，也能提供統(tǒng)計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確率；道路背景圖像信號提取步驟；前景圖像信號提取及背景更新步驟；車輛選定及跟蹤步驟。
[0040]步驟S4:
[0041]車流量信號的接收與傳送，ARM控制單元20接收DSP流量統(tǒng)計(jì)單元30統(tǒng)計(jì)得到的車流量信號，并將車流量信號傳送給通信單元40。
[0042]步驟S5:
[0043]發(fā)送車流量信號，通信單元40將接收到的車流量信號發(fā)送到監(jiān)控中心。
[0044]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)方法中流量統(tǒng)計(jì)步驟流程圖。
[0045]如圖4所示，在本實(shí)施例中的交通流量統(tǒng)計(jì)方法200中步驟S3流量統(tǒng)計(jì)的子步驟如下:
[0046]步驟S3-1:
[0047]提取數(shù)據(jù)圖像信號的Y分量數(shù)據(jù)信號。本實(shí)施例中，判斷車流量僅僅用到視頻信號的Y分量，但為了保證系統(tǒng)未來功能可擴(kuò)展性，這里仍然將YUV三個(gè)分量的信號均傳遞給DSP，在本系統(tǒng)中，以下操作中數(shù)據(jù)如無特別聲明，均僅指視頻信號Y分量。
[0048]步驟S3-2:
[0049]將Y分量數(shù)據(jù)信號進(jìn)行3X3中值濾波后得到圖像數(shù)據(jù)信號。
[0050]步驟S3-3:
[0051]提取道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM具體步驟如下:
[0052]3-3a:選取連續(xù)N幀進(jìn)行相鄰幀進(jìn)行幀差計(jì)算，間隔M秒后再次選取連續(xù)N幀進(jìn)行相鄰幀幀差計(jì)算，如此重復(fù)X次(N、M、X可以由使用者根據(jù)情況自行設(shè)定，但要求滿足N>10、M>10、X>10 的條件)。
[0053]3-3b:對圖像數(shù)字信號相鄰幀進(jìn)行幀差計(jì)算得到幀差圖像，將幀差圖像二值化，當(dāng)幀差圖像中像素點(diǎn)值大于所設(shè)定的閾值(省缺設(shè)為20)時(shí)，將該像素點(diǎn)二值化為0，否則二值化為1，這樣得到所有幀間不動的位置掩碼的掩碼圖像。
[0054]3-3c:對所有掩碼圖像求“與”(AND運(yùn)算)，得到靜止區(qū)域圖像信號Ma，則靜止區(qū)域圖像信號Ma中像素為I的位置其集合中包含道路邊界信息。[0055]3-3d:將各幀圖像數(shù)據(jù)分別用Sobel算子求邊界，得到邊緣線圖像信號SoiQ =1，2，…，110)，對邊緣線圖像信號Soi 二值化后與靜止區(qū)域圖像信號Ma相乘，得到靜止區(qū)域的邊界圖Ji ;
[0056]3-3e:獲取道路邊界候選線，在靜止區(qū)域的邊界圖Ji中進(jìn)行霍夫變換，獲取靜止區(qū)域直線圖像信號即道路邊界候選線。
[0057]3-3f:從該道路邊界候選線任意點(diǎn)出發(fā)，在邊緣線圖像信號Soi中求其相鄰邊界點(diǎn)直到邊界點(diǎn)到達(dá)整幅圖像邊界或邊界點(diǎn)消失為止，得到集合邊界線圖像信號JSitl
[0058]3-3g:在集合邊界線圖像信號JSi中刪除明顯不為道路邊界的線，從圖像中心開始求閉合區(qū)域的最大面積，當(dāng)該線為水平方向分別從兩側(cè)往中心數(shù)最外側(cè)三根候選線(考慮非機(jī)動車道被攝入圖像)、并且該線與水平防線另一側(cè)某線圍閉合區(qū)域面積不小于總圖像面積的85 %，則標(biāo)記該線為最佳候選線(左右方向各一條)，這樣可以將道路區(qū)域部分劃分出來；
[0059]3-3h:將集合邊界線圖像信號JSi中二根最佳候選線標(biāo)記為1，其余點(diǎn)標(biāo)記為0，然后做膨脹運(yùn)算；
[0060]3-3?:將所有集合邊界線圖像信號JSi最佳候選線膨脹得到的圖像做“與”運(yùn)算，接著對得到的圖像做腐蝕，得到道路邊界線，根據(jù)邊界線確定道路部分的道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM，在道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM中屬于道路的區(qū)域像素值為1，否則為O。
[0061]步驟S3-4:
[0062]提取道路背景:由于步驟S3-3中已經(jīng)提取了道路區(qū)域，以下操作均在道路區(qū)域內(nèi)進(jìn)行:
[0063]3_4a:背景提取分二種步驟，低流量背景提取步驟和高流量背景提取步驟，開始時(shí)可以通過省缺設(shè)置進(jìn)入低流量背景提取步驟或高流量背景提取步驟，或者由監(jiān)控中心手動設(shè)置的控制信號進(jìn)入低流量背景提取步驟或高流量背景提取步驟。背景定時(shí)進(jìn)行低流量背景提取步驟或高流量背景提取步驟，或者由流量統(tǒng)計(jì)結(jié)果(高流量轉(zhuǎn)為低流量)自動激發(fā)進(jìn)入低流量背景提取步驟。
[0064]3_4b:當(dāng)系統(tǒng)安裝完畢開始運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)將采集的道路監(jiān)控圖像傳回監(jiān)控中心，監(jiān)控中心若認(rèn)為此時(shí)道路流量低于設(shè)定的閾值則判斷為低流量，監(jiān)控端發(fā)出采用低流量背景提取步驟的命令，系統(tǒng)通過通信單元40接收到此命令后，開始運(yùn)行低流量背景提取步驟，轉(zhuǎn)到3-4d ；
[0065]3-4c:若監(jiān)控端沒有關(guān)于背景提取的命令發(fā)出，或者監(jiān)控中心若認(rèn)為此時(shí)道路流量和前一次統(tǒng)計(jì)的車流量都不低于設(shè)定的閾值則判斷為高流量從而發(fā)出采用高流量背景提取步驟命令，則系統(tǒng)采用默認(rèn)的高流量背景提取步驟提取背景，轉(zhuǎn)到3_4e ；
[0066]3-4d:低流量背景提取步驟具體如下:
[0067]①對輸入的各幀圖像數(shù)字信號與道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM進(jìn)行“與”操作，獲得道路區(qū)域圖像ROitl
[0068]②將相鄰的道路區(qū)域圖像ROi之間求差，得到路面運(yùn)動圖像信號DRO”
[0069]③將路面運(yùn)動圖像信號DROi分割成32X32個(gè)圖像信號塊，計(jì)算各圖像塊的均值與方差。
[0070]④統(tǒng)計(jì)多幅路面運(yùn)動圖像信號DROi同一位置對應(yīng)塊的均值和方差，計(jì)算不同路面運(yùn)動圖像信號DROi對應(yīng)同一位置各塊均值的變化，若變化不大(即塊均值的方差小與設(shè)定閾值)，則認(rèn)為該塊為背景區(qū)域，選擇某個(gè)道路區(qū)域圖像ROi其滿足條件:連續(xù)二幅幀差圖像在此塊內(nèi)無變化，則將該路面運(yùn)動圖像信號DROi在此塊內(nèi)值作為背景；若各塊均值變化大，說明該塊被車輛遮擋，對被遮擋塊做標(biāo)記，若該塊對應(yīng)位置以前為空白信息或者已經(jīng)被標(biāo)記為前景塊，則用與其相鄰的、確定為背景的塊中的值代替該位置背景，否則參見步驟⑤；
[0071]⑤一次對各幀圖像數(shù)字信號重復(fù)步驟①-④，直到所有塊均被標(biāo)記為“背景塊”。若在本次重復(fù)中，原來的背景塊在本次重復(fù)中被標(biāo)記為前景塊，則該塊的背景數(shù)據(jù)不更新，同時(shí)將標(biāo)記修改為前景塊；若該塊前次被標(biāo)記為前景塊、本次為背景塊，則將該塊改為背景塊、用本次循環(huán)得到的數(shù)據(jù)為在低流量情況下的道路背景圖像信號。
[0072]3-4e:高流量背景提取步驟具體如下；
[0073]①連續(xù)多幀圖像數(shù)字信號進(jìn)行幀間差計(jì)算得到幀差圖像。
[0074]②將得到的各幀差圖像二值化后，當(dāng)相鄰幀間像素值超過門限則二值化結(jié)果為1，否則為0，然后將各二值化后的圖像分別與道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM進(jìn)行“與”操作，得到路面高流量運(yùn)動圖像信號DRHi。
[0075]③對各路面高流量運(yùn)動圖像信號DRHi進(jìn)行“或”操作，得到車輛遮擋路面圖像信號DRH0，則車輛遮擋路面圖像信號DRHO中像素為I的區(qū)域?yàn)檐囕v行駛過的路線，當(dāng)路面高流量運(yùn)動圖像信號DRHi圖像的數(shù)量多時(shí)，車輛遮擋路面圖像信號DRHO中像素為I的區(qū)域勾勒出了實(shí)際行駛道路中被車輛遮擋的路面。
[0076]④由于車輛比道路要窄，故在車輛兩側(cè)會留有道路的信息，用這些殘留的道路信息填補(bǔ)被遮擋路面的信息:將道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM與車輛遮擋路面圖像信號DRH0，得到未遮道路掩碼圖像信號RD。
[0077]⑤對輸入的多幀圖像數(shù)據(jù)信號求平均得到平均圖RA，將該平均圖RA與未遮道路掩碼圖像信號RD進(jìn)行“與”操作得到未遮道路圖像信息RAA，未遮道路圖像信息RAA中像素值不為O的部分即是未被遮擋的道路信息，此信息可能既有路面信息，也可能還包括道路線信息諸如實(shí)線、虛線信息、隔離帶信息等。
[0078]⑥去除步驟⑤中道路信息中的劃線、隔離帶等信息，對未遮道路圖像信息RAA應(yīng)用Sobel算子求邊緣，對未遮道路圖像信息RAA的每行從道路區(qū)域的兩側(cè)邊緣分別向內(nèi)搜索，直到碰到邊緣線或車輛遮擋路面圖像信號DRHO圖像中為I的位置，則停止搜素，這樣得到不包含劃線、隔離帶的路面區(qū)域信息。
[0079]用步驟⑥中得到的未被遮擋路面區(qū)域信息填充二值圖像車輛遮擋路面圖像信號DRHO中像素為I所對應(yīng)的位置，由于系統(tǒng)架設(shè)方向?yàn)榕c路面延伸方向一致，填充信息時(shí)優(yōu)先用同一列的路面信息填充，如果同一列中沒有未遮擋信息，則用最近行中未遮擋信息代替，這樣得到在高流量情況下的道路背景圖像信號。
[0080]步驟S3-5:
[0081]前景提取及背景更新，包含以下步驟:
[0082]3_5a:將當(dāng)前獲取的圖像數(shù)據(jù)信號與道路背景圖像信號進(jìn)行相減，并對結(jié)果進(jìn)行二值化得到前景圖像信號FB，差異超過閾值的用I表示，否則用O表示。[0083]3_5b:更新背景，因?yàn)楸尘?br> 【權(quán)利要求】
1.一種交通流量統(tǒng)計(jì)方法，用于對道路上車流量信息的統(tǒng)計(jì)，其特征在于，具有以下步驟: 視頻采集步驟，采集所述道路的模擬圖像信號，將所述模擬圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)圖像信號; 流量統(tǒng)計(jì)步驟，根據(jù)所述數(shù)據(jù)圖像信號統(tǒng)計(jì)得到所述車流量信息，包含以下子步驟:子步驟I為道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM提取步驟，將所述數(shù)據(jù)圖像信號過濾得到圖像數(shù)據(jù)信號后轉(zhuǎn)換得到最佳候選線確定的所述道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM ； 子步驟2為道路背景圖像信號提取步驟，包括每間隔預(yù)定時(shí)間進(jìn)行道路背景圖像信號提取步驟，當(dāng)所述預(yù)定時(shí)間溢出時(shí)檢測到當(dāng)前車流量大于設(shè)定流量值且前一次檢測的車流量大于設(shè)定流量值時(shí)判斷為高流量時(shí)進(jìn)入高流量背景提取步驟和當(dāng)所述預(yù)定時(shí)間溢出時(shí)檢測到當(dāng)前車流量不大于所述設(shè)定流量值判斷為低流量時(shí)進(jìn)入低流量背景提取步驟， 在所述高流量背景提取步驟中，將多幀所述圖像數(shù)據(jù)信號進(jìn)行幀間差計(jì)算并二值化后進(jìn)行邏輯或運(yùn)算(OR運(yùn)算)得到車輛遮擋路面圖像信號DRHO ;所述車輛遮擋路面圖像信號DRHO和所述道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM相減得到未遮道路掩碼圖像信號RD ;將連續(xù)的所述圖像數(shù)據(jù)信號求平均后與所述未遮道路掩碼圖像信號RD進(jìn)行邏輯與運(yùn)算(AND運(yùn)算)得到未遮道路圖像信息RAA ;將未遮道路圖像信息RAA填充所述車輛遮擋路面圖像信號DRHO后得到在高流量情況下的所述道路背景圖像信號； 在所述低流量背景提取步驟中，將所述圖像數(shù)據(jù)信號和所述道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM進(jìn)行邏輯與運(yùn)算( AND運(yùn)算)后進(jìn)行求差得到路面運(yùn)動圖像信號DROi ;將所述路面運(yùn)動圖像信號DROi分割成至少4個(gè)圖像信號塊，計(jì)算至少一幀所述路面運(yùn)動圖像信號DROi中同一位置對應(yīng)所述圖像信號塊的塊均值；在判斷所述塊均值的方差小于設(shè)定閾值時(shí)，將該圖像信號塊標(biāo)記為背景區(qū)域，在判斷所述塊均值的方差不小于設(shè)定閾值時(shí)，將該圖像信號塊相鄰的所述背景區(qū)域替代該圖像信號塊；在路面運(yùn)動圖像信號DROi中進(jìn)行標(biāo)記填充后得到在低流量情況下的所述道路背景圖像信號； 子步驟3為前景圖像信號提取步驟，將當(dāng)前獲取的圖像數(shù)據(jù)信號與所述道路背景圖像信號進(jìn)行相減轉(zhuǎn)換得到前景圖像信號FB ； 子步驟4為車輛選定及跟蹤步驟，根據(jù)前景圖像信號FB進(jìn)行車輛團(tuán)塊檢測，預(yù)測新加入的車輛團(tuán)塊運(yùn)動矢量并將所述新加入的車輛團(tuán)塊放入車輛團(tuán)塊運(yùn)動矢量相同的鏈表中，統(tǒng)計(jì)各個(gè)方向的鏈表中新加入的車輛團(tuán)塊數(shù)量、鏈表中總車輛團(tuán)塊的數(shù)量和車輛團(tuán)塊矢量方向的信息后得到車流量信息； 通信步驟，將所述車流量信息發(fā)送到監(jiān)控中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，其特征在于: 其中，所述流量統(tǒng)計(jì)步驟還包含更新背景步驟，所述更新背景步驟中的更新速度是由第一 kalman濾波進(jìn)行控制， 所述第一 kalman濾波中的輸入值為至少一個(gè)相鄰幀中的所述道路背景圖像信號的同一位置背景塊信號的平均值的比值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，其特征在于: 其中，所述道路背景圖像信號提取步驟還包括一旦檢測到由高流量轉(zhuǎn)為低流量時(shí)進(jìn)入低流量背景提取步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，其特征在于: 其中，所述新加入的車輛團(tuán)塊運(yùn)動矢量的預(yù)測通過第二 kalman濾波進(jìn)行預(yù)測， 第二 kalman濾波中的輸入信息為該車輛以往的運(yùn)動矢量信息和對應(yīng)鏈表中該車輛的前一車輛的運(yùn)動矢量信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，其特征在于: 其中，所述監(jiān)控中心手動設(shè)置控制信號控制所述道路背景圖像信號提取步驟進(jìn)入所述低流量背景提取步驟和高流量背景提取步驟中任意一種情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，其特征在于: 其中，所述道路背景圖像信號提取步驟還包括默認(rèn)初始設(shè)置步驟， 所述默認(rèn)初始設(shè)置步驟為進(jìn)行初始設(shè)置后進(jìn)入低流量背景提取步驟和高流量背景提取步驟中任意一種情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，其特征在于: 其中，所述道路邊界線掩碼圖像區(qū)域RM提取步驟中將所述圖像數(shù)據(jù)信號相鄰幀進(jìn)行幀差計(jì)算并進(jìn)行二值化后互相進(jìn)行邏輯與運(yùn)算(AND運(yùn)算)得到靜止區(qū)域圖像信號Ma;將所述圖像數(shù)據(jù)信號通過soble算子并進(jìn)行二值化后與所述靜止區(qū)域圖像信號Ma相乘轉(zhuǎn)換得到靜止區(qū)域直線圖像信號；從靜止區(qū)域直線圖像信號的一點(diǎn)出發(fā)在所述圖像數(shù)據(jù)信號提取到的邊緣線圖像信號S oi中求到該相鄰邊界點(diǎn)的集合邊界線圖像信號JSitl
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通流量統(tǒng)計(jì)方法，其特征在于: 其中，所述最佳候選線的選取將通過將集合邊界線圖像信號JSi中標(biāo)記水平方向分別從兩側(cè)往中心數(shù)最外側(cè)三根候選線，將所述候選線中閉合區(qū)域面積不小于所述集合邊界線圖像信號JSi的總面積的85%的選取為最佳候選線。
【文檔編號】G08G1/065GK104036639SQ201410276990
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】侯俊, 趙喆, 蘇乾 申請人:上海理工大學(xué)