本發(fā)明涉及智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種城市信號(hào)控制交叉口車輛滯留違章檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

車輛路口滯留違章檢測(cè)是一個(gè)較新的研究課題，近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，私家車擁有量迅速增長(zhǎng)，給居民出行帶來(lái)方便的同時(shí)，隨之而來(lái)的交通擁堵問(wèn)題也日益凸顯，尤其在大型城市，早晚高峰車流量大，道路擁堵，若司機(jī)不遵守交通規(guī)則，則很容易導(dǎo)致交通更加擁堵，進(jìn)而形成片區(qū)大面積的交通癱瘓，其中車輛路口滯留違章行為就是加劇交通擁堵的一大原因。

路口滯留違章也稱為“闖綠燈違章”是指在交叉口發(fā)生擁堵的情況下，無(wú)論信號(hào)燈是否為綠燈，車輛都不應(yīng)駛?cè)肼房?，根?jù)《道路交通安全法實(shí)施條例》第五十三條規(guī)定：機(jī)動(dòng)車遇有前方交叉路口交通阻塞時(shí)，應(yīng)當(dāng)依次停在路口以外等候，不得進(jìn)入路口。如果車輛進(jìn)入路口后，在下一個(gè)紅綠燈周期之內(nèi)無(wú)法離開路口，對(duì)路口其他方向的車輛產(chǎn)生阻礙，影響了整個(gè)路口的通行秩序，就屬于"路口滯留違章"行為。

目前，隨著人工智能與計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的不斷成熟，視頻檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于城市交通系統(tǒng)中，但由于戶外條件比較復(fù)雜，各時(shí)間段光照強(qiáng)度不同，交通擁堵發(fā)生時(shí)，路面車密度大，覆蓋率高，車輛行駛緩慢等因素的影響，使得路口滯留違章行為難以自動(dòng)檢測(cè)，單一的依靠人工監(jiān)管的方法，不僅增加了人力成本，加劇了繁忙的交通勤務(wù)管理與執(zhí)行警力不足的矛盾，而且還會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法的警務(wù)人員帶來(lái)安全隱患，因此，如何簡(jiǎn)單高效的利用路口監(jiān)控自動(dòng)檢測(cè)車輛路口滯留違章行為成為亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種城市信號(hào)控制交叉口車輛滯留違章檢測(cè)方法，本發(fā)明基于視頻圖像處理技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取路口交通狀態(tài)，在路口產(chǎn)生溢流情況下，阻止車輛繼續(xù)駛?cè)肼房?，并?duì)繼續(xù)駛?cè)肼房趨^(qū)域且滯留的車輛實(shí)施抓拍取證，有助于管理車輛滯留、擁堵情況。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種城市信號(hào)控制交叉口車輛滯留違章檢測(cè)方法，首先，獲取被監(jiān)測(cè)路口的卡口視頻，然后，對(duì)卡口視頻中靠近出口處的檢測(cè)區(qū)域圖像進(jìn)行hsv顏色空間轉(zhuǎn)換，建立亮度統(tǒng)計(jì)直方圖，由亮度直方圖得到檢測(cè)區(qū)域中亮度值最集中的像素?cái)?shù)占檢測(cè)區(qū)域所有像素?cái)?shù)的比例vmf，然后，根據(jù)檢測(cè)區(qū)域中每幀vmf值的大小和各幀vmf之間的關(guān)系，判斷路口出口處的擁堵情況，最后，在擁堵情況下，給出提示信號(hào)，并對(duì)繼續(xù)進(jìn)入路口且滯留的車輛進(jìn)行違章抓拍。

進(jìn)一步的，被監(jiān)測(cè)路口上設(shè)置有兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域，其中第一檢測(cè)區(qū)域設(shè)置在路口的靠近出口處，第二檢測(cè)區(qū)域設(shè)置在路口的靠近進(jìn)口處，分別檢測(cè)路口出口處是否已發(fā)生擁堵，以及檢測(cè)是否有車進(jìn)入路口且滯留在路口所設(shè)的檢測(cè)區(qū)域中。

進(jìn)一步的，所設(shè)檢測(cè)區(qū)域?yàn)榫匦?，長(zhǎng)度為所在車道寬度的80-95％，寬度為普通小轎車車身長(zhǎng)度的1/3～1/2。

進(jìn)一步的，比例vmf的計(jì)算方法為將第一檢測(cè)區(qū)域圖像在hsv模式下亮度最集中分布的像素個(gè)數(shù)與檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所有像素個(gè)數(shù)的比值。

進(jìn)一步的，對(duì)圖像的亮度進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)時(shí)，對(duì)亮度值的變化范圍歸一化為0-250，直方圖bin的數(shù)量設(shè)為m，即連續(xù)的n個(gè)亮度值為一組bin，m*n＝250，獲取亮度統(tǒng)計(jì)直方圖中高度最高的bin所包含的像素個(gè)數(shù)即為檢測(cè)區(qū)域圖像在hsv模式下亮度最集中分布的像素個(gè)數(shù)。

進(jìn)一步的，判斷的具體過(guò)程為：

設(shè)置閾值rath，建立判定模型判定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有車，判定模型如下：

其中，y＝0表示檢測(cè)區(qū)域內(nèi)無(wú)車，y＝1表示檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有車占據(jù)，rath為將檢測(cè)區(qū)域內(nèi)劃分為有車占據(jù)和無(wú)車的閾值。

進(jìn)一步的，計(jì)算前后幀圖像的vmf值的變化，若該變化值小于預(yù)定閾值，認(rèn)為檢測(cè)區(qū)域的圖像沒有變化。

進(jìn)一步的，當(dāng)檢測(cè)區(qū)域的圖像沒有變化且檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有車，則認(rèn)為則檢測(cè)區(qū)域內(nèi)車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為停止，當(dāng)停止?fàn)顟B(tài)延續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間閾值時(shí)，則判定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的車輛發(fā)生擁堵，無(wú)法行駛。

進(jìn)一步的，當(dāng)判定為第一檢測(cè)區(qū)域車輛擁堵時(shí)，進(jìn)行提示，禁止駛?cè)?，同時(shí)啟動(dòng)對(duì)于第二檢測(cè)區(qū)域的圖像檢測(cè)，將提示時(shí)間后進(jìn)入路口且滯留在路口內(nèi)的車輛視為發(fā)生違章行為，啟動(dòng)抓拍系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，當(dāng)?shù)谝粰z測(cè)區(qū)域中停止?fàn)顟B(tài)延續(xù)時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間閾值后，且之后有連續(xù)若干幀圖像判定為第一檢測(cè)區(qū)域無(wú)車，即可判定路口內(nèi)的車輛已經(jīng)排空，此時(shí)發(fā)出停止提示的信號(hào)，路口恢復(fù)正常通行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1本發(fā)明運(yùn)用數(shù)字圖像處理等技術(shù)通過(guò)對(duì)城市信號(hào)控制交叉口卡口攝像機(jī)拍攝到的視頻圖像進(jìn)行處理和分析實(shí)現(xiàn)了對(duì)路口擁堵的檢測(cè)和路口滯留違章行為的自動(dòng)檢測(cè)，可有效避免在路口溢流情況下，車輛繼續(xù)駛?cè)胂掠温范?，?dǎo)致?lián)矶录觿〉默F(xiàn)象。

2本發(fā)明提出了運(yùn)用兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域來(lái)判定車輛路口滯留違章行為，解決了僅對(duì)單一區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)的不準(zhǔn)確性，同時(shí)增加了對(duì)路口排空的檢測(cè)，有效的解決電子顯示屏剛熄滅又亮起的現(xiàn)象，從而防止了路口擁堵還未完全消散的情況下允許車輛進(jìn)入路口。

3本發(fā)明充分利用了hsv顏色空間亮度(value)的特性，通過(guò)將檢測(cè)區(qū)域圖像轉(zhuǎn)化到hsv顏色空間中利用亮度直方圖的信息來(lái)檢測(cè)車輛的存在和運(yùn)動(dòng)狀況，能夠在高密度前景覆蓋和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)緩慢運(yùn)動(dòng)的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)，克服了以往的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)依靠背景減除法來(lái)獲取前景信息，而在高密度前景覆蓋的情況下背景模型無(wú)法準(zhǔn)確建立與更新的缺陷，以及依靠幀差法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)緩慢運(yùn)動(dòng)或停止情況下無(wú)法準(zhǔn)確獲取的缺陷，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度，降低了算法的計(jì)算量和算法復(fù)雜度，為今后城市中擁堵道路上的車輛視頻檢測(cè)供了新方法。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明的路口抓拍系統(tǒng)俯視圖；

圖2是本發(fā)明的路口抓拍系統(tǒng)側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明的流程示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1所示，一種城市信號(hào)控制交叉口車輛滯留違章自動(dòng)檢測(cè)的方法，首先，獲取被監(jiān)測(cè)路口的卡口視頻，并在視頻圖像中設(shè)置兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域如圖2所示：檢測(cè)區(qū)域1和檢測(cè)區(qū)域2，然后對(duì)該卡口視頻中的兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域圖像進(jìn)行hsv顏色空間轉(zhuǎn)換，建立亮度統(tǒng)計(jì)直方圖，由亮度直方圖得到檢測(cè)區(qū)域中亮度值最集中的像素?cái)?shù)占檢測(cè)區(qū)域所有像素?cái)?shù)的比例vmf，根據(jù)檢測(cè)區(qū)域中每幀vmf值的大小和各幀vmf之間的關(guān)系，由各判定模型的計(jì)算結(jié)果來(lái)判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有車，路口內(nèi)是否發(fā)生了交通擁堵，是否發(fā)生了闖綠燈違章行為，以及擁堵是否已經(jīng)消散，從而給出禁止和恢復(fù)進(jìn)入路口的提示信號(hào)并對(duì)發(fā)生路口滯留違章行為的車輛實(shí)施抓拍取證。

具體步驟為：

步驟(1)：

獲取被檢測(cè)路口的卡口視頻，對(duì)卡口視頻圖像設(shè)置兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域：檢測(cè)區(qū)域1和檢測(cè)區(qū)域2，如圖1所示。其中檢測(cè)區(qū)域1設(shè)在路口靠近出口處，用來(lái)檢測(cè)路口出口處是否已發(fā)生擁堵。檢測(cè)區(qū)域2設(shè)置在路口靠近入口處，用來(lái)檢測(cè)是否有車進(jìn)入路口且滯留在路口所設(shè)檢測(cè)區(qū)域中，并結(jié)合檢測(cè)區(qū)域1的檢測(cè)結(jié)果來(lái)判定是否發(fā)生了路口滯留違章行為。

所設(shè)檢測(cè)區(qū)域?yàn)榫匦?，長(zhǎng)度約為所在車道寬度的90％，寬度約為普通小轎車車身長(zhǎng)度的1/3～1/2。

步驟(2)：

對(duì)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的圖像進(jìn)行hsv顏色空間的轉(zhuǎn)換，建立亮度統(tǒng)計(jì)直方圖，根據(jù)直方圖的統(tǒng)計(jì)結(jié)果獲取vmf，vmf為檢測(cè)區(qū)域內(nèi)亮度分布最集中的樣本數(shù)量占所有統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)的比值，公式如下：

其中，vall為檢測(cè)區(qū)域內(nèi)所有像素個(gè)，vmax為檢測(cè)區(qū)域圖像在hsv模式下亮度最集中分布的像素個(gè)數(shù)，具體獲取方法為：首先對(duì)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的圖像進(jìn)行顏色空間轉(zhuǎn)換，將原本的rgb模式下的彩色圖像轉(zhuǎn)化為hsv模式(即色調(diào)(hue)、飽和度(saturation)、亮度(value))。然后對(duì)圖像的亮度(value)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，為了有更好的區(qū)分度，此處對(duì)亮度值的變化范圍歸一化為0-250，bin的數(shù)量設(shè)為25，(bin為直方圖中一重要概念，可翻譯為“直條”或者“組距”)即連續(xù)的10個(gè)亮度值為一組bin，獲取亮度統(tǒng)計(jì)直方圖中高度最高的bin所包含的像素個(gè)數(shù)即為vmax。

步驟(3)：

根據(jù)步驟(2)中得到的vmf值判斷檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有車：首先設(shè)置閾值rath，建立判定模型判定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有車，判定模型如下：

其中，y＝0表示檢測(cè)區(qū)域內(nèi)無(wú)車，y＝1表示檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有車占據(jù)，rath為一個(gè)常數(shù)值，一般可取經(jīng)驗(yàn)值0.7，也可由實(shí)驗(yàn)得出。

步驟(4)：

判斷路口出口處是否已發(fā)生了擁堵：首先設(shè)置閾值trith，當(dāng)前后幀vmf值的變化小于trith時(shí)，可近似認(rèn)這兩幀之間的vmf沒有發(fā)生變化即檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的圖像沒有發(fā)生變化，在有車情況下即y＝1時(shí)，若前后幀圖像沒有發(fā)生變化，則檢測(cè)區(qū)域內(nèi)車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為停止。令v表示前后幀圖像是否發(fā)生了變化，為提高算法的穩(wěn)定性，此處除對(duì)圖像進(jìn)行必要的濾波外，采用如下技術(shù)方案：取當(dāng)前幀上一幀和上上幀連續(xù)三幀圖像作為判定標(biāo)準(zhǔn)：

其中vmf1,vmf2,vmf3分別為當(dāng)前幀，上一幀和上上幀圖像的vmf值，v＝1表示前后幀圖像沒有發(fā)生變化，v＝0表示前后幀圖像發(fā)生了變化，trith為一個(gè)常數(shù)值，其值的大小決定判定的靈敏度，較大的trith值可容許兩幀之間有相對(duì)較大范圍內(nèi)的變化，一般可取經(jīng)驗(yàn)值trith＝0.008，或由實(shí)驗(yàn)得出參考值，可跟距具體實(shí)際道路要求情況做出相應(yīng)調(diào)整。

在y＝1且v＝1時(shí)，初步判定此時(shí)檢測(cè)區(qū)域前方已發(fā)生了擁堵，檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的車已停止不動(dòng)。令z表示車輛已連續(xù)停駛的時(shí)長(zhǎng)，由于攝像機(jī)每秒拍攝的幀數(shù)固定，故此處用連續(xù)幀數(shù)來(lái)表示車輛停駛時(shí)長(zhǎng)：

設(shè)置時(shí)間域值t，在檢測(cè)區(qū)域1中，當(dāng)z1＞t1時(shí)，可進(jìn)一步判定檢測(cè)區(qū)域前方即路口出口處已發(fā)生擁堵，檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的車輛已無(wú)法行駛。

步驟(5)：

車輛路口滯留違章行為的檢測(cè)與抓拍：當(dāng)z1＞t1判定路口發(fā)生擁堵后，向路口電子顯示屏發(fā)出亮起“路口擁堵，禁止駛?cè)搿钡奶崾拘盘?hào)，同時(shí)啟動(dòng)檢測(cè)區(qū)域2對(duì)z2的計(jì)算，在z1保持z1＞t1的條件下，若z2達(dá)到z2＝t2，即可認(rèn)為在顯示屏禁止進(jìn)入路口的提示亮起后，仍有車進(jìn)入路口且滯留在路口內(nèi)，發(fā)生了路口滯留違章行為，此時(shí)啟動(dòng)抓拍系統(tǒng)。

步驟(6)：

路口是否已排空的檢測(cè)：當(dāng)檢測(cè)區(qū)域1中z1恢復(fù)到z1＜t1時(shí)，且之后有連續(xù)t3幀y1＝0，即檢測(cè)區(qū)域1中的車輛已恢復(fù)行駛，且之后有t3幀時(shí)長(zhǎng)內(nèi)無(wú)車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，即可判定路口內(nèi)的車輛已經(jīng)排空，此時(shí)向電子顯示屏發(fā)出停止提示的信號(hào)，并停止檢測(cè)區(qū)域2的工作，路口恢復(fù)正常通行。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。