一种轻量级的基于全景视觉的违章停车检测装置

摘要

一种轻量级的基于全景视觉的违章停车检测装置，包括用于获取大范围监控区域的视频图像的全景视觉传感器和用于对视频图像进行理解分析并进行违章停车检测的微处理器。高清摄像机通过视频接口与微处理器连接，对道路上的车辆进行实时视觉检测，当检测到视觉检测范围内存在有违章停车行为时，通过语音播放单元告知或警示违章停车司机不要违章停车，对于停车时间超过规定的时间阈值后，系统对该违章车辆进行抓拍，并自动生成一条违章停车记录。本发明采用以点代面的视频图像检测方法来减少空间冗余，实现了轻量级的违章停车的视觉检测。

主权项

一种轻量级的基于全景视觉的违章停车检测装置，其特征在于：所述的一种轻量级的基于全景视觉的违章停车检测装置，包括用于获取监控区域的视频图像的全景视觉传感器和用于对视频图像进行理解分析并进行违章停车检测的微处理器；所述的全景视觉传感器通过视频接口与所述的微处理器连接，微处理器通过大范围监控全景视觉传感器对道路上的车辆进行实时视觉检测，当检测到视觉检测范围内存在有违章停车行为时，通过语音播放单元告知或警示违章停车司机不要违章停车，对于停车时间超过规定的时间阈值后，系统对该违章车辆进行抓拍，并自动生成一条违章停车记录，违章停车记录中包含有违章车辆照片、违章时间和地点的违章停车记录通过网络发送给交通管理部门的违章处理服务器，违章处理服务器对所抓拍的违章车辆整体图像进行车牌识别，分析得到该违章车辆的车牌号，并按照违章处理单的格式要求自动生成违章停车处理单，最后提醒管理人员确认处理；所述的微处理器还包括：全景图像数据获取模块，用于读取从全景视觉传感器获取的视频图像信息；全景视觉传感器的标定和路边车道的定制模块，用于定制所监控的道路上的禁止停车区域并建立一种空间的实物图像与所获得的视频图像的对应关系；采样点的自动生成、灰度值检查及采样点位置微调模块，用于对定制好的路边车道范围内自动生成空间均匀的采样点，对生成的采样点灰度值进行一致性检查，对偏离灰度值的采样点进行空间位置调整；所述的采样点的自动生成、灰度值检查及采样点位置微调模块，用于对定制好的路边车道自动生成空间均匀的采样点，对生成的采样点灰度值进行一致性检查，对偏离灰度值的采样点进行空间位置调整；通过所述的全景视觉传感器的标定，建立了空间道路上的点与图像平面上的像素点的映射关系；通过该映射关系在空间道路上均匀生成采样点，即在图像平面上生成的采样点投影到实际空间道路上的间隔为0.5米；进行定制的采样点灰度值检查，在定制路边车道以及路边车道上的采样点后，考虑到通过图像处理技术要将采样点区分为存在采样点和非存在采样点，区分这两者是通过采样点的灰度阈值进行的；道路上的灰度值基本上是趋于一致的，因此统计在没有车辆情况下路边车道上的所有采样点的灰度值并求其平均值作为初始背景值即作为非存在采样点的灰度值；考虑到路边车道上会有一些道路标志，这些标志符的灰度值与路面相差很大，如果采样点正好落在道路标志上会给后续背景更新带来检测误差；因此，需要对所有定制的采样点进行灰度值检查，如果某一个采样点的灰度值偏离其初始背景值即其中T₁为采样点灰度阈值，就要变更该采样点的位置，变更的方法是垂直于车辆行驶方向逐步移动采样点，使得该采样点的灰度值满足遍历所有采样点后，将作为每个采样点的初始背景灰度值这里将路边车道按车辆行驶方向分成长度比例为2:3:5的远、中、近三段区域，各区域内平均生成行数和列数一致的采样点；基于采样点的道路背景建模模块，用于对路边车道背景进行建模；存在采样点检测单元，用于对路边车道上的前景对象进行检测，具体采用背景差法从采样点图像中检测出反映车辆在路边车道空间分布状况的存在采样点；静止存在采样点检测模块，用于检测路边车道上的静止存在采样点；利用存在采样点和移动采样点的时空关系，得到路边车道上的反映静止前景对象的静止存在采样点；基于采样点的违章车辆检测模块，用于检测道路上存在着的违章停车车辆；对静止存在采样点进行处理得到静止存在块，进而对其进行车辆模板的匹配，如果匹配成功就初步判定为在道路上存在有静止车辆；如果检测出道路上存在着静止车辆，根据该静止车辆的空间位置，检测该静止车辆的前方是否有静止物体以及检测静止车辆在道路上的空间位置，如果静止车辆处于道路的路边附近以及静止车辆前方不存在着静止物体，并且该静止车辆的停留时间超过规定的时间阈值，就判定为可疑的违章停放车辆；所述的全景视觉传感器由两片成夹角的镜面以及镜头正朝着镜面的摄像机构成；两片镜面之间的夹角为180°‑2γ，两片镜面在正视图上的宽度值为W、在侧视图上的高度值为R，两片镜面的宽度值W和高度值R位于摄像机的成像范围内；在侧视图上，所述摄像机的中心轴与立杆的中心轴成η角度，镜面与道路侧的水平面方向成ε角度；在正视图上，镜面与所述立杆的角度为90°‑γ，摄像机的中心轴与立杆的中心轴平行，摄像机的焦距为f；全景视觉传感器的安装高度为H，路面沿道路方向的视觉范围为L，两片镜面之间的夹角180°‑2γ，公式(1)为H、L值与γ的关系，γ＝(tan^‑1(L/H)‑ω_max×H)/2           (1)式中，γ表示镜面与水平面的夹角，L为全景视觉传感器的沿水平面方向道路上的视觉长度，H为全景视觉传感器的安装高度，ω_max为摄像机的最大视角；所述摄像机的最大视角ω_max为45°，全景视觉传感器的安装高度H为3米，全景视觉传感器的沿道路方向上的视觉长度L大于200米，通过公式(1)求得镜面与水平面的夹角γ为32°，镜面的长度大于W/2×cos(γ)，每片镜面的宽度大于R/cos(ε‑η)，ε为镜面与道路侧的水平面方向的夹角，η为摄像机中心轴与立杆中心轴之间的夹角；或者所述的全景视觉传感器采用高清摄像机，将高清摄像机配置在路边车道的上方10米左右处，与路边车道方向平行，向下斜对准路边车道，同时高清摄像机的成像平面的水平轴与地平面平行，这样也能获得狭长范围路边车道的视频信息。