專利名稱：基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能交通管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法。
背景技術(shù)：
機動車闖紅燈行為是指機動車在其對應(yīng)紅燈相位時越過停止線并繼續(xù)行駛的行為。闖紅燈自動記錄系統(tǒng)是在具有交通信號控制的交叉路口和路段對機動車闖紅燈行為進行不間斷自動檢測和記錄的系統(tǒng)，它是智能交通系統(tǒng)(ITS)中的ー個重要組成部分。它是集可視化技術(shù)、圖像處理技木、自動控制技術(shù)、計算機通訊技術(shù)及數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的綜合系統(tǒng)。它能對違章機動車進行記錄、拍攝照片，給交通管理部門提供非現(xiàn)場執(zhí)法能力，促使駕駛員自覺遵守交通規(guī)則，增強道路交通安全意識，減少違章和事故。 目前闖紅燈車輛處理系統(tǒng)主要使用埋在車道下的磁感應(yīng)線圈來檢測機動車是否通過，結(jié)合紅綠燈控制信號判斷是否有車輛闖紅燈，然后觸發(fā)監(jiān)攝儀自動拍攝。中國專利公告號CN102110369A便采用了此類技木。這種方法由于其檢測的高度可靠性得到了廣泛的驗證，它成為了車輛檢測研究領(lǐng)域中的標準參照系統(tǒng)，此類產(chǎn)品已得到廣泛地開發(fā)與應(yīng)用。這種方法也存在明顯不足(I)系統(tǒng)的安裝需要開槽路面來埋置線圈，在一定程序上破壞了路面，影響路面壽命；(2)易因重型車輛、路面修理及路面受熱膨脹等因素而遭到損壞，維護不夠方便。隨著多媒體和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，直接利用視頻圖像特征檢測技術(shù)來檢測機動車是否闖紅燈并給予記錄已成為可能。國外已有相關(guān)的實用系統(tǒng)，國內(nèi)也正在研究實驗這種檢測技術(shù)?；谝曨l圖像處理技術(shù)和交通檢測方法，通過安裝在道路旁邊或者中間隔離帶的支架上的攝像機和圖像采集設(shè)備將實時的視頻信息采入，經(jīng)過對視頻圖像的實時處理分析可以得出各種交通信息。這種方法具有以下優(yōu)點(I)從視頻數(shù)字圖像中可以提取高質(zhì)量的車輛和交通場景的信息；(2)視頻傳感器的視野范圍大，能夠檢測更大的場景面積，減少傳感器的安裝數(shù)目；(3)視頻傳感器易于安裝和調(diào)試，對路面和土木設(shè)施不會產(chǎn)生破壞，使用和維護的費用相對較低，并且有利于改善環(huán)境質(zhì)量。當前基于視頻圖像處理的闖紅燈自動記錄系統(tǒng)大多采用虛擬線圈技術(shù)。虛擬線圈是路ロ圖像中用來代替實際路面下地感線圈的檢測區(qū)域，利用車輛進入或離開虛擬線圈區(qū)域時引起區(qū)域灰度變化的這ー特點，對違章車輛進行觸發(fā)抓柏。實際應(yīng)用中這種方法存在明顯的缺點(I)對抓拍對象非常盲目，不能區(qū)分機動車和非機動車或行人；(2)記錄的有效率常常比較低，會抓拍ー些紅燈相位下右轉(zhuǎn)的機動車；(3)取證圖像的圖片中車輛位置太近，不能完整顯示違章過程，使得取證結(jié)果沒有說服カ。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供ー種取證及時、準確，取證結(jié)果說服力強的基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法。
本發(fā)明提出的基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法，基于高清視頻，利用目標檢測和跟蹤技術(shù)，具體步驟如下
(1)利用高清攝像機對場景持續(xù)拍攝，獲得高清視頻流。高清圖像應(yīng)涵蓋該交通路ロ，具體包括交通控制信號燈，對面道路斑馬線區(qū)域，路口和己方停止線區(qū)域；
(2)采用目標檢測技術(shù)和目標跟蹤技術(shù)監(jiān)控道路，獲得車道內(nèi)機動車軌跡信息。目標檢測是數(shù)字圖像處理和模式識別領(lǐng)域中ー個重要研究內(nèi)容，是ー種基于目標幾何和統(tǒng)計特征的圖像分割技術(shù)，它將目標的分割和識別合ニ為一。目前目標檢測有很多成熟通用的算法，如AdaBoost、H0G-SVM、多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和隨機森林等。目標跟蹤是指基于對圖像序列的處理，從復(fù)雜的背景中識別出目標，并對目標的運動規(guī)律加以預(yù)測，實現(xiàn)對目標的連續(xù)、準確的跟蹤。近年來發(fā)展很多用于目標跟蹤的算 法，如 Mean-Shift、Ensemble Tracking 和 Particle Filter 等。(3)根據(jù)交通燈信號狀態(tài)和機動車軌跡行為，識別機動車是否闖紅燈違章。交通信號燈狀態(tài)可以通過圖像識別獲取，也可以直接通過交通燈控制信號獲取。當信號燈處于紅燈相位時，機動車依次經(jīng)過停止線、己方斑馬線、路ロ、對面斑馬線，則判定該機動車是否為闖紅燈違章。為正確區(qū)分機動車右轉(zhuǎn)行為與闖紅燈違章行為，需要判別機動車是否經(jīng)過對面斑馬線。(4)參考《闖紅燈自動記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》(GA/T496-2004)，完成對闖紅燈違章機動車的圖像抓拍過程。《闖紅燈自動記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》(GA/T 496- 2004)中要求，闖紅燈自動記錄系統(tǒng)應(yīng)記錄機動車闖紅燈過程中兩至三個位置的信息以反映機動車闖紅燈違法過程，第一個位置的信息應(yīng)能清晰辨別機動車壓在或越過停止線的情況，第二和第三個位置的信息應(yīng)能反映整個車身已經(jīng)越過停止線的情況。本發(fā)明按照要求選取具典型代表的三張圖片，分別記錄著闖紅燈違章機動車的三個位置
(a)機動車處理停止線區(qū)域；
(b)機動車越過停止線和己方斑馬線，處于ロ路的中央位置；
(C)機動車越過路ロ，處于對面斑馬線區(qū)域。(5)將抓拍結(jié)果整理為滿足信息交換格式的取證圖像，同時形成機動車違章取證視頻。參考《道路交通安全違法行為圖像取證技術(shù)規(guī)范》(GA/T 832-2009)國家標準，將三張抓拍結(jié)果整理為兩張JPEG格式的取證照片
Ca)由抓拍結(jié)果的第一張圖片和特寫圖片合成；
(b)由抓拍結(jié)果的第二張圖片和第三張圖片合成。其中特寫圖片是指從抓拍結(jié)果第一張圖片中取出含有目標車輛的局部圖像。每ー組取證圖像都疊加機動車違章類型、闖紅燈違法日期、時間、路ロ名稱、方向、圖像取證設(shè)備編號、防偽信息。特別地，取證圖像中第一張照片還需要疊加紅燈信號保持時間，第二張照片疊加機動車闖紅燈違章時的車速。另外，為了有力地再現(xiàn)機動車違章過程，還進行視頻取證。其視頻的分辨率為640X 480，存取格式為Xvid編碼的AVI壓縮格式。(6)最后將違章取證結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綀?zhí)法部門的管理系統(tǒng)，以待進一歩處理。本發(fā)明的主要特點有
(I)完全符合《闖紅燈自動記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》(GA/T 496-2004)和《道路交通安全違法行為圖像取證技術(shù)規(guī)范》(GA/T 832-2009)國家行業(yè)標準；
(2)對機動車闖紅燈違章的抓拍位置的定義進行擴展，能有效減少紅燈相位下對右轉(zhuǎn)機動車的誤抓；
(3)完整記錄了機動車闖紅燈違章過程，提供了再現(xiàn)違章過程的視頻記錄。


圖I是本發(fā)明的步驟流程圖。其中A表示機動車經(jīng)過停止線，B表示機動車在路ロ中央，C表示機動車在對面斑馬線，D表示當前是紅燈相位。圖2是闖紅燈違章抓拍位置示意圖。

圖3是闖紅燈違章分析處理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的
具體實施例方式 如圖2所示，在路ロー側(cè)部署一臺高清攝像頭，攝像頭具有200萬以上分辨率，視野能夠覆蓋2 3個車道，且攝像頭視野應(yīng)能清楚辨別該路ロ的交通信號燈、對面道路斑馬線、路口和己方停止線區(qū)域。視頻違章處理裝置與攝像頭相接，用于檢測和記錄機動車闖紅燈違章行為。從攝像頭獲取高清視頻流數(shù)據(jù)，進行闖紅燈違章分析，如圖3。對輸入的高清視頻流先進行數(shù)字圖像處理的操作，如攝像頭曝光不足，可以增強圖像的整體亮度。通過目標檢測和目標跟蹤算法對每ー圖像分析，獲得機動車的行駛軌跡。依照國家標準GA/T496-2004，在輸入交通燈信號為紅燈相位下判斷機動車是否闖紅燈違章。對于闖紅燈的機動車，追溯高清視頻流，獲得滿足抓拍要求的高清圖片。將展示該機動車經(jīng)過該路ロ三個位置的圖像取證合成為兩張照片，作為主要的取證憑證。并將記錄整個違章過程的視頻流組合成取證視頻，作為輔助的取證憑證。最后，將違章取證結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綀?zhí)法部門的管理系統(tǒng)，以待進ー步處理。以上所述均為本發(fā)明的較佳實施樣例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。凡是依本發(fā)明做等效變化與修改，均屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法，其特征在于具有步驟為 (I)利用高清攝像機對場景持續(xù)拍攝，獲得高清視頻流；所述高清圖像涵蓋該交通路ロ，具體包括交通控制信號燈，對面道路斑馬線區(qū)域，路口和己方停止線區(qū)域； (2)采用目標檢測技術(shù)和目標跟蹤技術(shù)監(jiān)控道路，獲得車道內(nèi)機動車軌跡信息； (3)根據(jù)交通燈信號狀態(tài)和機動車軌跡行為，識別機動車是否闖紅燈違章； (4)參考《闖紅燈自動記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》—GA/T496-2004,完成對闖紅燈違章機動車的圖像抓拍過程；其中，選取具典型代表的三張圖片，分別記錄著闖紅燈違章機動車的三個位置 (a)機動車處理停止線區(qū)域； (b)機動車越過停止線和己方斑馬線，處于ロ路的中央位置； (C)機動車越過路ロ，處于對面斑馬線區(qū)域； (5)將抓拍結(jié)果整理為滿足信息交換格式的取證圖像，同時形成機動車違章取證視頻；其中，取證圖像是參考《道路交通安全違法行為圖像取證技術(shù)規(guī)范》一GA/T 832-2009國家標準，將三張抓拍結(jié)果整理為兩張JPEG格式的取證照片 Ca)由抓拍結(jié)果的第一張圖片和特寫圖片合成； (b)由抓拍結(jié)果的第二張圖片和第三張圖片合成； 所述特寫圖片是指從抓拍結(jié)果第一張圖片中取出含有目標車輛的局部圖像； (6)最后將違章取證結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綀?zhí)法部門的管理系統(tǒng)，以待進一歩處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法，其特征在于步驟(5)中一組取證圖像中疊加有機動車違章類型、闖紅燈違法日期、時間、地方、路ロ名稱、方向、圖像取證設(shè)備編號、防偽信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法，其特征在于步驟(5)中一組取證圖像的第一張圖片，需要疊加紅燈信號保持時間，第二張圖片疊加機動車闖紅燈時的車速。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法，其特征在于步驟(5)中取證視頻記錄機動車闖紅燈違章行為的完整過程，視頻分辨率為640 ·480，視頻格式為Xvid編碼的AVI壓縮格式。
全文摘要
本發(fā)明屬于智能交通管理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于高清視頻的機動車闖紅燈違章取證方法。本發(fā)明采用高清攝像機拍攝視頻，根據(jù)視頻內(nèi)容的目標檢測與跟蹤技術(shù)對車輛行為軌跡分析。在交通信號燈的紅燈相位下對闖紅燈行為進行檢測，當確認為闖紅燈違章后獲取有效的違章高清圖像，形成符合國家標準(GA/T832-2009)的兩張闖紅燈取證圖片，并且將記錄整個闖紅燈違章過程的視頻流合成取證視頻。最后通過網(wǎng)絡(luò)將取證結(jié)果傳遞到執(zhí)法部門的管理系統(tǒng)。采用本發(fā)明方法不僅完全符合闖紅燈自動記錄系統(tǒng)的國家標準，并且對于不同城市可以進行針對性地擴展。與現(xiàn)有闖紅燈抓拍技術(shù)相比，本發(fā)明擁有更加高效的記錄有效率和捕獲率。
文檔編號G08G1/01GK102768800SQ20121023988
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者馮瑞, 張翼, 王琰濱, 陳亮, 魯帥 申請人:復(fù)旦大學(xué)