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专利号: 2011100693177
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于全景计算机视觉的道路交通状态检测装置,其特征在于:包括安装在路网上各个道路上的各个测量点的摄像装置、用于根据摄像装置的视频数据进行评价道路交通状态的微处理器,所述的摄像装置通过视频接口与所述的微处理器连接,传送单元将交通状态检测和计算结果通过通信单元发送给信号灯控制单元和交通状态发布单元;所述的微处理器包括:全景图像获取单元,用于获取初始化信息和视频图像;

采样点、车道和车道行驶方向定制模块,用于定义道路上的采样点的行驶方向属性、车道方向变更属性、在车道纵向方向上的空间位置属性和在车道横向方向上的空间位置属性;

道路拥堵状态检测模块,用于检测道路上某一个时刻某一个行驶方向的拥堵状态;所述的道路拥堵状态检测模块包括存在采样点的检测模块、移动存在采样点的检测模块、静止存在采样点的检测模块、拥堵块的检测模块、道路服务水平检测模块和拥堵长度检测模块;

道路服务水平判定模块,用于判定当前道路的服务水平,将道路服务水平等级分为A、B、C、D、E、F6个等级,判定过程的步骤如下:

首先在所述的采样点、车道和车道行驶方向定制模块中得到某车道的采样点的总数S,在所述的存在采样点的检测模块中得到某车道上存在采样点的总数ES,通过公式(12)计算出非存在采样点与采样点的比例值Rate(NS/S)、移动存在采样点与采样点的比例值Rate(YS/S)和静止存在采样点与采样点的比例值Rate(SS/S);然后根据各计算比例值查表1所示的道路的服务水平等级综合判断表得到某车道相关的服务水平等级;

式中,S为某车道的采样点的总数,ES为某车道上存在采样点的总数,NS为某车道上非存在采样点的总数,YS为某车道上移动存在采样点的总数,SS为某车道上静止存在采样点的总数;

道路的服务水平等级综合判断表如表1所示;

表1。

2.如权利要求1所述的基于全景计算机视觉的道路交通状态检测装置,其特征在于:

所述全景图像获取单元包括系统初始化模块和图像获取模块;

系统初始化模块,用于将数据指标信息、车道和采样点定制数据和检测点空间位置信息读入到动态存储单元中,以备后续处理过程中调用;

图像获取模块,用于读取从摄像装置传过来的视频图像信息并将视频图像信息保存在动态存储单元中。

3.如权利要求1或2所述的基于全景计算机视觉的道路交通状态检测装置,其特征在于:在所述的道路服务水平判定模块中和所述的道路拥堵状态检测模块中,由道路服务水平与拥堵检测总体流程实现,首先是采样点、车道和车道行驶方向的定制步骤,由所述的采样点、车道和车道行驶方向定制模块来实现;接着是从tn时刻的图像中检测出存在采样点的检测步骤,由所述的存在采样点的检测模块来实现;下一步处理的是从tn时刻的前后序列图像中检测出移动采样点的检测步骤,由所述的移动存在采样点的检测模块来实现;

再下一步处理的是根据检测出的存在采样点和检测出的移动采样点计算出各车道的拥堵采样点的检测步骤,由所述的静止存在采样点的检测模块来实现;接着的处理是根据检测出来的静止存在采样点的分布状态统计计算出各车道的拥堵区域的统计计算步骤,由所述拥堵块的检测模块来实现;进一步是根据得到的静止存在块在各车道上的分布状态计算出tn时刻的各车道道路服务水平和拥堵长度的计算步骤,由所述的道路服务水平判定模块来实现;完成了上述拥堵检测和统计计算后将计算结果发送给传送单元以控制交通信息灯或者提供交通诱导信息的发送检测结果步骤;最后返回检测状态重复进行循环检测计算。

4.如权利要求1所述的基于全景计算机视觉的道路交通状态检测装置,其特征在于:

所述道路拥堵状态检测模块的输出格式由以下6个参数值构成,分别为14位的时刻参数值、23位的检测空间位置参数值、1位的行驶方向属性参数值、1位的车道方向变更属性参数值、1位的道路服务水平参数值和3位的拥堵长度参数值;时刻参数用于表示检测时刻的时间信息,时刻参数Time用14位数据格式表示,为YYYYMMDDHHMMSS,其中1~4位YYYY表示公历的年、5~6位MM表示公历的月份、7~8位DD表示公历的日、9~10位HH表示小时、11~12位MM表示分、13~14位SS表示秒;检测空间位置参数用于表示检测点的空间位置信息,检测空间位置参数Location用23位数据格式表示;车道行驶方向属性参数用于表示车道的行驶方向信息,车道行驶方向属性参数Direction用1位数据格式表示,规定背离道路开始端的行驶方向属性参数值i=0,向着道路开始端的行驶方向属性参数值i=1;车道方向变更属性参数用于表示该车道允许前行的方向,车道方向变更属性参数Change用1位数据格式表示,规定左转的车道方向变更属性参数值j=1,离左转的车道最近的直行车道的车道方向变更属性参数值j=2,如果还有直行车道的话就按顺序3、4代号编码,规定右转的车道方向变更属性参数值j=0;道路服务水平参数用于表示道路的拥堵状态,道路服务水平参数ServiceLevel用1为字母格式表示,将道路服务水平等级分为A、B、C、D、E、F6个等级,其中A表示道路服务水平等级最好,F表示道路服务水平等级最差;拥堵长度参数用于表示当车道发生拥堵情况时车道上车辆排队的长度,拥堵长度参数Length用3为数据格式表示,单位为米;这样道路拥堵状态检测模块输出的一条记录是由Time+Location+Direction+Change+ServiceLevel+Length六个参数值构成,每条记录与检测的道路上的车道数成一一对应关系,一条记录的长度43位;如果全景视觉传感器监视的道路范围有8个车道,那么就有8条输出记录;

所述的空间位置参数Location包括绝对位置编码、用于表示离设定坐标中心点的相对位置的逻辑标注代码、用于对从道路的起点到终点的自然数编码、岔路信息编码;共23位编码,其中绝对位置编码为最前6位,第1位到第3位表示经度,第4位到第6位表示纬度;逻辑标注代码为第7位到17位,以城市的中心点将区域分为A、B、C、D4个象限区,第

7位表示道路的起点所在的象限区,用4位数字表示街道两端的x、y坐标,第8位到第9位表示街道起点的x坐标,第10位到第11位表示街道起点的y坐标,第12位表示道路的终点所在的象限区,第13位到第14位表示街道终点的x坐标,第15位到第16位表示街道终点的y坐标;对于两条平行且两端x、y坐标相同的街道辅以小写字母顺序区别,用第17位数来表示;自然数编码为第18位到第22位,依照从南到北、从东到西由小到大编号,最小单位为1cm,左单右双延伸到底进行编排,对于只有单侧行人道的如果是在道路的左方采用单数编排,在道路的右方采用双数编排;岔路信息编码为第23位,岔路信息编码N表示前方不通,L表示右转禁止,R表示左转禁止;

所述的逻辑标注代码为11位,从第7位到第17位,用于表示离市中心的相对位置,其命名规则为:以市中心标志性位置为原点,东西向为x轴,南北向为y轴,将城市分为A、B、C、D4个象限区,考虑到特大城市在区半径100km以内,用4位数字表示街道两端的x、y坐标,对于两条平行相距在1km范围内且两端x、y坐标相同的街道可辅以小写字母顺序区别。

5.如权利要求1所述的基于全景计算机视觉的道路交通状态检测装置,其特征在于:

所述的摄像装置采用全景视觉传感器,用于获取道路上大面积的视频图像数据,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所构成;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(11)为H、L值与γ的关系,

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, 为摄像机的最大视角;

所述摄像机的最大视角 为45°,全景视觉传感器的安装高度H为5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(11)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;立杆设置在一个信号灯变化时间内所通过车辆占据道路的长度处。