[發明專利]一種結合振蕩標線的音頻信號車型識別系統

有效

• 申請號: 201310404068.1
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103473932A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 蔡銘;馬俠霖;羅鵬;謝林華
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G08G1/017
• 分類號: G08G1/017;G10L15/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

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技術領域

本發明涉及智能交通管理領域，更具體地，涉及一種結合振蕩標線的音頻信號車型識別系統。

背景技術

對道路交通流信息的獲取是智能交通領域的重要內容，可以為交通管理與控制提供基礎數據。特別是在高速公路收費廣場和城市道路的交叉路口，通常設置相關監測設施用以對交通流信息進行實時監測及獲取。而在交通流信息中，車型是其中一個重要的參數。現有的車型識別技術主要使用視頻技術，但使用視頻技術存在設備及維護成本高、受光線影響嚴重等缺點，這為研究設計更低成本、更廣泛應用場景的車型識別方法提供了需求。

不同車型的道路交通車輛的運行噪聲有所不同，差異不僅體現在聲強上，在音色上也有很大的不同。由于引擎差異、輪胎與路面的摩擦力度的不同，車輛噪聲反應到信號頻域特征上就是信號頻譜不同，這使得采用音頻信號對車型進行識別有了可能。而音頻信號處理技術有著成本低、信息覆蓋度高和不受光照影響等優點，因此研究設計關于車型音頻識別的方法或系統具有實際意義。授權公告號為CN100507971C的國家專利提出一種基于獨立分量分析的車輛聲音識別方法，申請號為201210129754.8的國家專利設計了一套用于高速公路上的音頻車輛檢測裝置及其相應的檢測方法。這兩個專利都使用車輛運行本身及與車輛與路面摩擦產生的音頻信號作為處理對象，這樣的音頻信號變化不明顯，難以有效判斷車輛的到來，因此容易產生漏檢或多檢的現象。

不同車型的音頻信號識別問題是模式識別理論的一個典型應用。一般的模式識別分類問題的步驟如附圖4所示，主要包括數據采集、預處理、特征提取、分類識別四個部分。在此車型識別分類問題中，不同的模式對應于不同的車型類別。其基本的概念即從道路車輛音頻信號中提取出某些車輛特征信息，以描述其不同的模式，并利用分類器將對應的不同車型識別分類出來。支持向量機(Support?Vector?Machine,?SVM)分類方法一種針對小樣本學習的回歸和分類問題而提出的通用學習算法，其用于模式識別分類問題目的是尋求具有強泛化能力的決策函數，即使是由少量訓練得到的決策模型對于獨立的測試樣本仍能夠得到理想的識別效果。

現有的高速公路及城市道路中普遍存在振蕩標線，振蕩標線主要設置在收費廣場入口或道路交叉口入口路段，用于警告車輛駕駛人前方應減速慢行。這些振蕩標線通常為多道設置，每一道由凸起于路面的虛線組成。當車輛駛過振蕩標線時，會產生強烈的振蕩和噪聲，給駕駛人帶來心理及生理上的不舒適感，從而迫使駕駛人降低車輛行駛速度。由于主要作為減速安全設施使用且這個過程會產生噪聲，因此振蕩標線又稱為“減速標線”或“噪音標線”。其產生的噪聲相比車輛行駛于正常路面上的噪聲要更為突出，聲強更大。

發明內容

為了克服現有技術中的車型識別系統存在的不足，本發明提出一種低成本、易維護的高準確率的結合振蕩標線的音頻信號車型識別方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種結合振蕩標線的音頻信號車型識別系統，包括：

音頻信號采集模塊，采集經過振蕩標線時產生的音頻信號，將采集到的音頻模擬信號轉換為數字信號，并輸出給音頻信號處理模塊處理；

音頻信號處理模塊，用于首先判斷是否有車輛經過振蕩標線，若有車輛通過，則提取當前音頻信號的特征數據，并輸出給車型識別模塊進行車型的識別分類；

車型識別模塊，根據特征數據進行識別分類，得到車型識別結果；

所述振蕩標線呈特定形態及間隔，振蕩標線包含N條突起顆粒帶，分別為第1突起顆粒帶、第2突起顆粒帶、……、第N突起顆粒帶，N≥2；第i條突起顆粒帶中的突起顆粒間隔與第i+1條突起顆粒帶中的突起顆粒間隔錯位設置，i=1、2、……、N-1。

本發明的車型識別系統結合了特定形態的振蕩標線，是基于車輛駛過振蕩標線時能夠產生的突出的噪聲，該噪聲音頻在時域上可以表現為音頻信號能量在某個時間點上存在波峰，這有利于對車輛到來的檢測。特別的，不同車型駛過振蕩標線產生的音頻音色有所不同，可以為車型識別提供更豐富的特征信息，因此，考慮利用振蕩標線為音頻車型識別提供特征信息具有其合理性。這不僅有助于車型的識別分類，而且不需要設置額外的設施，具有低成本、易維護等優點。但由于現有的振蕩標線形態不一，不利于為車型識別提供統一有效的特征信息，因此一種具有特定形態和間隔的振蕩標線，該振蕩標線既可以作為減速安全設施使用，亦可以使車輛通過時產生有效的特征信息，提高車型識別的準確率。