[發明專利]一種基于車燈識別的夜間車輛檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201310089195.7
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103208185A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 劉小虎;陳林;王橋;陳曉曙;王剛;戴佳
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京正保通信網絡技術有限公司
• 主分類號: G08G1/017
• 分類號: G08G1/017;G06K9/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種夜間檢測車輛和追蹤并統計流量的方法和裝置，尤其涉及一種基于車燈識別的夜間車輛檢測方法及系統，屬于智能交通技術。

背景技術

隨著國民經濟的飛速發展，全國的流動車輛數量日益增多，交通系統也面臨極大的壓力。智能交通系統在這樣的背景下在近年得到了高速的發展，尤其在高速公路系統中。智能交通系統（Intelligent?Transport?System,簡稱ITS）是將信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、電子控制技術以及計算機處理技術等有效地集成運用于整個交通運輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統。

目前，基于視頻的白天的車輛檢測及流量統計系統已經成熟，而夜間的檢測技術還在探索中，夜間占全年時間的比例相當大，基本要到全年的一半時間。夜間進行視頻檢測的難點主要在于：1.夜間的能見度低，車輛的大部分很難被檢測到，白天車輛的檢測算法幾乎失去效果；2.夜間車輛的特征不明顯，較明顯的特征為車前燈和車尾燈，車燈照常會產生光暈影響檢測率；3.夜間有的路段有路燈，有的路段完全漆黑，針對不同照明情況，算法效果可能差別很大；4.需要排除路燈光線，道路反射光及其他車燈光線對于某輛車檢測算法的影響；5.從算法的復雜性考慮，為了使攝像頭位置和白天檢測時一致，使用車前燈方法檢測車輛，對于車燈的配對是一個難點。

早期的夜間車輛檢測利用普通攝像頭加高強度探照燈組合，在夜晚通過探照燈對檢測區域進行光照增強，然后再由普通攝像頭對檢測區域進行圖像采集，這主要是補償捕獲圖像照度不足的影響，高強度的探照燈需要消耗較大的功率。另外一種常用的技術是采用紅外成像技術捕獲夜間目標，然后用紅外視頻進行目標檢測和追蹤處理。紅外成像主要分為主動紅外和被動紅外兩種。目前，被動紅外的成像質量優于主動紅外，紅外成像設備具有許多優點：不依賴光照條件，在白天或者晚上均可以應用。但是缺點是紅外的功耗是也是比較大的，此外紅外攝像頭拍攝的光暈很大。

基于背景提取的方法可以剔除車燈在路面的反射光對檢測的影響，但是這種方法需要基于比較復雜的背景模型，如高斯混合模型，而外部環境的動態變化會對背景模型產生較大的影響，如光照和天氣的變化，會使得檢測率大幅下降。此外，如果車流量較大，該算法檢測率也會大幅下降。基于時間差分（temporal?differencing）的方法避免了背景建模的缺點，且算法復雜度較低，但是該方法對于噪聲比較敏感，有噪聲時檢測率較低，而且難以進行攝像機標定。

除了檢測設備有區別外，夜間檢測算法也有很大差異。基于特征識別的方法雖然受噪聲影響較小，但是在外部光照條件較暗或者漆黑的情況下，檢測率很低。基于車尾燈中的顏色信息來檢測車流量，但是受到環境光照的影響，車尾燈顏色有時會表現為單一的白色，因此檢測率會顯著下降。在夜間場景，車前燈是車輛最顯著的特征，基于車前燈檢測的方法具有算法復雜度低，對于噪聲不敏感等優點，即使外部環境變化，檢測率也不會大幅下降。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于車燈識別的夜間車輛檢測方法及系統，抓住車燈這一夜間車輛最顯著的特征，總結出精確、有效的車燈篩選匹配準則，并輔以強光抑制攝像頭，解決由于車燈直射產生光暈而掩蓋車輛特征的問題，能夠對夜間交通場景進行有效的流量檢測，具有很強的實用性。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于車燈識別的夜間車輛檢測方法，包括如下步驟：

（1）通過強光抑制攝像頭捕捉夜間交通視頻，確定圖像感興趣區域，獲取圖像感興趣區域中實際空間距離與視頻中像素距離之間的轉換關系參數；

（2）對捕捉的視頻信號進行二值化處理，對獲得的二值化圖像進行形態學處理，然后在此基礎上獲取連通區域信息；

（3）建立車燈篩選規則，對車輛車燈進行篩選；

（4）建立車燈對識別準則，排除不可能的車燈對組合，對車燈進行一一匹配，并建立打分標準對識別的車燈對進行打分，然后挑選出正確的車燈對；

（5）存儲車輛狀態，對目標進行位置預測，設置車輛置信度，更新存儲車輛位置信息，實現對車輛的追蹤；

（6）對已離開了感興趣區域的車輛進行車流量，車速等參數計算。

所述步驟（1）具體為：

101：通過強光抑制攝像頭捕捉夜間交通視頻；

102：固定強光抑制攝像頭姿勢后，通過捕捉的視頻劃定圖像感興趣區域；