一种基于跟踪的车辆违章掉头行为检测方法

摘要

本发明涉及一种基于跟踪的车辆违章掉头行为检测方法。本发明的具体步骤是：首先在道路的右边选取一个兴趣区域，该兴趣区域包含道路中所有的右车道，并提取进入该兴趣区域的车辆的位置作为候选违章掉头车辆的起始位置区域；对道路兴趣区域中检测到的车辆进行MeanShift跟踪，记录视频的每一帧中车辆的坐标位置；对车辆在交通场景中的历史坐标进行分析，根据被跟踪到的车辆在行驶过程中其车辆区域历史坐标值与行驶方向的特点判定车辆是否发生违章掉头行为。本发明无需对违章掉头时经过的多个车道及车辆的复杂运动过程进行分析，简化了检测方法。

主权项

1. 一种基于跟踪的车辆违章掉头行为检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)确定属于违章掉头的候选车辆，具体是：所述的车辆违章掉头是指从道路的右侧掉头到道路的左侧,即车辆从其行车道掉头到其对向车道；为了记录车辆的行车路线，在道路的右侧选取一个兴趣区域，该兴趣区域包含道路中所有的右车道，当某一车辆第一次驶入该兴趣区域时，作为违章掉头的候选车辆对其进行跟踪，提取该车辆区域的图像坐标，并将视频流中车辆第一次驶入兴趣区域的那帧作为车辆跟踪开始的第一帧；步骤(2)车辆行车路线提取，具体是：首先获得车辆目标的模型和候选车辆的模型描述，然后对运动车辆目标进行跟踪；车辆目标的模型描述：当车辆目标进入道路中的兴趣区域时，提取车辆区域的外接矩形，并统计该矩形的颜色信息，得到矩形区域的直方图，此即为车辆目标的特征描述；由于存在遮挡或者车辆阴影，车辆目标中心附近的像素往往比车辆目标周围的像素更可靠，对靠近车辆中心的像素赋予一个大的权值，对远离车辆中心的像素赋予一个小的权值；用引入权值后的车辆区域的外接矩形的直方图作为车辆目标模型的描述；候选车辆模型描述：在视频图像序列的某一帧中得到车辆目标的模型，在后续帧中，可能包含该车辆目标的区域即为候选车辆区域，采用与车辆目标的模型描述相同的方法，用引入权值后的候选车辆区域的直方图作为候选车辆模型的描述；运动车辆目标跟踪的实现过程：当前帧中具有与车辆目标区域的巴式距离值最大的候选区域，其所在位置即是车辆目标出现的位置；车辆目标跟踪的过程就是通过Mean Shift向量的梯度下降搜索求出巴式距离值的最大值，从而找到车辆目标在当前帧中的最佳匹配位置，该最佳匹配位置即为车辆目标在下一帧中的初始位置，依次类推，由该初始位置出发求得的下一帧车辆目标位置的最佳匹配位置，从而获得了车辆的行车路线；步骤(3)车辆违章掉头行为判定，具体是：摄像头放置在道路中间的高处，摄像头对着道路方向进行拍摄，车辆在道路中的行驶方向与摄像头位置之间的关系可分为两类，第一类是车辆在发生违章掉头行为后向着靠近摄像头方向行驶，第二类是车辆在发生违章掉头行为后向着远离摄像头方向行驶；车辆的行驶路线与车道的方向不完全相同，采用车道的方向区间来检测车辆是否在某一车道内行驶；假设车道的角度为，车道的斜率为，当车辆沿车道方向偏移一定角度进行行驶,即车辆沿区间内的角度行驶时，该车辆被认为在该车道中行驶；在第一类情况下，车辆违章掉头判决的条件为：将视频序列中连续N次、每次相隔M帧的两帧中的车辆位置其纵坐标Y的差值在违章掉头前的同一时间段内都小于0，同时两帧中的车辆行驶方向都在掉头前所驶车道方向区间内为第一个条件；将视频序列中连续N次、每次相隔M帧的两帧中的车辆位置其纵坐标Y的差值在违章掉头后的同一时间段内都大于0，同时两帧中的车辆行驶方向都在掉头后所驶车道方向区间内为第二个条件；当在车辆行驶过程中这两个条件依次被满足时就判定发生了违章掉头行为；在第二类情况下，车辆违章掉头判决的条件为：将视频序列中连续N次、每次相隔M帧的两帧中的车辆位置其纵坐标Y的差值在违章掉头前的同一时间段内都大于0，同时两帧中的车辆行驶方向都在掉头前所驶车道方向区间内为第一个条件；将视频序列中连续N次、每次相隔M帧的两帧中的车辆位置其纵坐标Y的差值在违章掉头后的同一时间段内都小于0，同时两帧中的车辆行驶方向都在掉头后所驶车道方向区间内为第二个条件；当在车辆行驶过程中这两个条件依次被满足时就判定发生了违章掉头行为。