[發明專利]一種基于魚眼鏡頭的車流量檢測系統、方法及圖像校正方法

有效

• 申請號: 201310395095.7
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103456171A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 楊云飛
• 申請（專利權）人: 北京英泰智軟件技術發展有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/065;G06K9/60;G06K9/62
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙) 11312
• 代理人: 張亦華

技術領域

本發明屬于一種車流量檢測系統，具體涉及基于魚眼鏡頭的車流量檢測系統、方法及圖像校正方法。

背景技術

現有監測系統采用單一的普通視角鏡頭，對車流量進行監測；采用普通鏡頭的系統，監測的場景不夠豐富，并且目前流量監測系統主要運行在工控機上，這樣不但增加了工程造價成本，而且需要較大的工控機設備進行處理。

發明內容

為了解決現有車流量監測系統監測的場景不夠豐富，并且工程造價成本高等問題，本發明設計了一種基于魚眼鏡頭的車流量檢測系統及圖像校正方法。

一種基于魚眼鏡頭的車流量檢測系統，包括圖像采集裝置，車流量檢測模塊以及數據存儲裝置，車流量檢測模塊分別連接圖像采集裝置和數據存儲裝置，圖像采集裝置包括集成一體的魚眼鏡頭和傳感器，傳感器通過圖像校正芯片連接車流量檢測模塊。其優點是：本發明所述系統包括三部分組成，第一部分圖像采集裝置，本部分主要由魚眼鏡頭和傳感器成像部分組成；第二部分車流量檢測模塊在該部分實現對車流量進行檢查；第三部分數據儲存裝置，在該部分對第二部分處理后的數據進行存儲。具有魚眼鏡頭的系統有更好的視角監測路面的車流量；檢查的范圍更加廣，本系統不需要附加的檢查設備，降低了成本。

所述的基于魚眼鏡頭的車流量檢測系統，圖像校正芯片為FPGA芯片，車流量檢測模塊為DSP數據處理模塊。其優點是：魚眼鏡頭相機采集到圖像數據后，經過矯正算法處理，將畸變的圖像還原成正常圖像，發送給車流量檢測模塊。魚眼鏡頭校正是在FPGA芯片中進行處理的，需要在FPGA芯片內部開辟一塊內存緩存區，該區域用來存儲校正后的圖像數據。首先，計算矯正后幀圖像的坐標點的位置與原幀圖像上的坐標點的對應關系，然后把原幀圖像上的該點位置上的數值賦值給緩沖區內部的矯正后幀的對應點上，然后清除掉該幀內存數據進行下一幀處理。數據處理模塊接收到視頻采集模塊矯正后的圖像進行車流量統計分析。該模塊截取圖像中的一片區域進行分析，車輛駛入該區域和離開該區域的距離不大于一般車輛在圖像中的長度，該區域需要根據實際場景進行標定。

一種基于魚眼鏡頭的車流量檢測方法，包括以下步驟：

步驟一，魚眼鏡頭采集圖像數據，并通過傳感器發送至FPGA圖像校正芯片；

步驟二，FPGA圖像校正芯片對畸變圖像進行校正；

步驟三，DSP數據處理模塊中的自適應二值化模塊將校正后的YUV數據圖像二值化處理；

步驟四，DSP數據處理模塊采用梯度車輛局部特征檢測和HOG車輛特征匹配方法聯合檢測是否有車輛通過；

步驟五，將含有車輛的圖像信息存入數據存儲裝置。

所述的基于魚眼鏡頭的車流量檢測方法，步驟三中自適應二值化模塊將圖像中的灰度值設置為0或1，閾值的設定采用自適應閾值的方法。

所述的基于魚眼鏡頭的車流量檢測方法，步驟四中梯度信息處理采用一維或者二維的模式。

所述基于魚眼鏡頭的車流量檢測方法，步驟四中HOG車輛特征匹配方法，采用車頭或者車尾模型的HOG特征，用SVM支持向量機線性分類器進行離線訓練和分類。

其優點是：魚眼鏡頭相機采集到圖像數據后，經過魚眼鏡頭圖像校正校正算法處理，將畸變的圖像還原成正常圖像，發送給車流量檢測模塊。自適應二值化模塊將校正后的YUV數據圖像二值化處理。將圖像中的灰度值設置為0或1，閾值的設定采用自適應閾值的方法。梯度車輛局部特征檢測和HOG車輛特征匹配方法聯合起來檢測該幀圖像中檢測區域是否有車輛通過。車輛局部有著豐富的梯度信息，采用該方法可以粗略的分析檢測區域中的車輛信息。梯度信息處理可以采用一維或者二維的模式，維數越高需要處理的時間越長。HOG車輛特征匹配方法采用車頭或者車尾模型的HOG特征，用SVM支持向量機線性分類器進行離線訓練和分類。利用該特征可以判斷哪些圖像樣本含有車輛，那些圖像樣本沒有車輛，從而進行精確的車流量統計。將含有車輛的圖像數據信息進行存檔，返回開始進行下一次數據分析。

一種魚眼鏡頭的圖像校正方法，包括以下步驟：

（1）根據魚眼鏡頭成像原理中的球面坐標模型，建立XYZ空間直角坐標系，其中，P為入射到魚眼鏡頭的光線；f1為魚眼鏡頭的焦距；光線P與Z軸的夾角為θ；A（x1,y1）為光線P經過普通鏡頭理想狀態落到?x軸y軸組成的平面上的點，與Z軸構成夾角β，與X軸構成夾角ψ,A點與中心點的距離為R；K為魚眼鏡頭畸變系數；B（x2,y2）為P經過魚眼鏡頭折射后落到?x軸y軸組成的平面上的點，與Z軸構成夾角α，?與X軸的夾角為ψ,B點與中心點的距離為r；