[发明专利]基于FPGA的嵌入式超速视频检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超速视频检测方法，特别是一种基于FPGA的嵌入式超速视频检测方法。

背景技术

超速行驶是诱发高速公路交通事故的主要原因之一，为了增加道路资源的利用效率，保护生命与财产安全，减少由超速引发的交通事故，自动超速违章检测系统必须能在线精确的检测出超速车辆；

传统的车速检测技术方法有：第一种，利用地埋感应线圈检测车辆是否超速，缺点是线圈必须固定，修理或安装需中断交通；影响路面寿命，易被重型车辆、路面修理等损坏；第二种，利用微波检测技术在检测路面上投影检测区域检测车辆是否超速；缺点是单车道检测，放置不当读数被其他车的速度代替，无线电波、车外型变化导致较大误差；第三种，利用固定在高速公路等限速路段一侧的激光测速仪对机动车辆的行驶速度进行测量；缺点是激光束会对人眼造成极为严重的伤害；其性能指标要求高，同时在使用中必须人工操控，因此无法应用于自动检测；

基于视频检测及图像处理的车速检测技术方法，利用工控机、DSP图像采集卡等设备实现车速检测，由于目前图像处理算法复杂并且工控机系统无法对图像进行并行处理，系统在线性差，系统功耗大、系统花费大难以实现多路大尺寸图像在线高速处理和判断；

文献“公开号是CN101692310A的中国专利”公开一种智能交通综合视频监测系统，包括：至少一个高清网络数字摄像机、视频监控工控主机、线圈车辆检测器和/或雷达装置以及高清智能交通行为监视单元。高清网络数字摄像机负责拍摄车道高清图像或高清视频并将图像或视频暂存并分拣；视频监控工控主机负责接收高清网络数字摄像机发送的高清图像或视频，通过对图像或视频进行分区处理，结合其他外部输入条件进行违法行为监测；该工控主机包括：视频采集卡、嵌入式微控制器和连接PCI板卡接口的继电器；线圈车辆检测器和/或雷达装置负责检测车辆的行驶速度；高清智能交通行为监视单元中的系统超速自动监测模块负责对所有通行车辆的车速进行监测，判断是否有车辆超过规定的速度，若发现有车辆超速，则进行抓拍，以便提供超速违法行为的证据。

上述技术不足之处是：基于线圈车辆检测器和/或雷达装置的车速检测设备价格都较昂贵，线圈车辆检测器线圈必须固定，修理或安装需中断交通；影响路面寿命，易被重型车辆、路面修理等损坏；雷达装置为单车道检测，放置不当读数被其他车的速度代替，无线电波、车外型变化导致较大误差；由于上述测速方法不能自动获得超速车辆车牌号码等违章照片证据，无法起到法律监督效用，必须使用摄像机、计算机等设备实现车辆抓拍并由此使得产品且价格昂贵、系统功耗大。

发明内容

为了克服现有的智能交通综合视频监测系统功耗大的不足，本发明提供一种基于FPGA的嵌入式超速视频检测方法。该方法采用FPGA在线对多路图像进行并行处理，实现对大尺寸图像在线高速处理和判断；通过高速CCD等监视路面区域，选定图像中的一个临近边界监视区域，用于检测有无车辆进入检测区，直接由FPGA按照帧差法检测，当有车辆进入该区域时，FPGA将连续自动定时记录多帧图像，采用图像分割等方法获得被检测车辆在不同帧的图像中的中心位置，通过不同帧的位置、时间判断有无超速，如有超速则对FPGA中保存的某一帧图像压缩记录或传输，可以降低系统功耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于FPGA的嵌入式超速视频检测方法，其特点是包括下述步骤：

(a)通过多个PAL制式的CCD摄像机对高速公路指定检测区域以200Mhz高速时钟进行监控并对图像进行处理；当前帧图像与存入SRAM中的上一帧图像作绝对差分进行图像预处理，对CCD图像解码、将相邻两帧图像中指定的同一区域在FPGA进行比较，获得有无超速车辆经过的信息；

(b)直接用FPGA进行图像阈值分割，帧间差法通过对视频流中每帧与前一帧图像中所选区域x∈(x₁，x₂)，y∈(y₁，y₂)做差获取当前图像的帧差图，选取阈值T_d判断该帧有多少像素发生变化以判断该帧是否有车辆经过；

将图像各像素分成目标类C₀＝{x|0≤x≤32}和背景类C₁＝{x|33≤x≤255}，计算