[发明专利]一种基于视频检测技术的车辆违法变道检测方法

说明书

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，涉及图像处理和视频检测技术，具体是一种基于视频检测技术的车辆违法变道检测方法。

背景技术

随着我国经济社会建设的飞速发展，汽车保有量也一步步攀升。汽车保有量的攀升使得道路交通拥挤加剧、交通事故频繁、能源浪费严重、环境质量恶化等。

其中违法变道是很常见的一种交通违规事件，据统计有超过半数的交通事故都和违法变道有关系，由此可见其危害性巨大。所以违法变道的检测具有重要的实际意义。

传统的交通事件检测系统需在道路下面物理埋设大量环形线圈检测器或在路边安装超声波检测器。它们的缺点环形线圈检测器需要破环现有的公路地面以安装地感线圈，都存在工作寿命、使用环境及可靠性问题。而视频检测技术是一种计算机视觉技术、数字图像处理技术、模式识别技术相结合的检测技术，相比传统的检测技术有如下优点：

1.检测范围广：能对视线范围200米以内的车辆进行跟踪检测，检测的车道数可达到8条

2.安装维护无干扰：由于视频检测器往往是安装在路侧或中央隔离带上，因此安装及维护不需要关闭车道，也不需要开挖、破坏路面，维护方便低耗；传统的感应线圈检测器在损坏时，需要开挖路面进行维护而视频检测设备发生问题时，可直接摘除或修理设备；不需要关闭车道或开挖路面，减少了维护费用。

3.检测参数丰富：能够检测交通流量、速度、密度、占有率等基本交通参数；还能检测排队、逆行、停车、行程时间、延误、散落物、事件、拥挤等，这是一般的感应线圈检测器无法比拟的。

4.可视性：能够将实时的图像传给交通管理者，实现监视的职能；

5.检测可靠性高：能够全天候工作不受雨、雪等恶劣天气的影响；

6.检测准确度高：大部分参数检测的精度在90%以上；

7.技术成熟：国内外对视频检测技术的研究及应用比较成熟，新的技术也在不断发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于视频检测技术的车辆违法变道。检测方法，来克服传统物理埋设的交通事件检测器的缺点，。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

步骤(1).运动车辆检测

视频信号由视频帧序列组成，运动车辆检测就是在视频帧序列的每一帧中提取运动车辆；

选择基于差异深度积累背景差分法的目标检测算法，该方法在背景建模过程中引入差异深度矩阵来记录图像的变化，具体如下：

1-1.预处理

将输入的视频帧图像从RGB格式转换为8位灰度图。

1-2.背景建模

首先，选取预处理后视频帧序列中相邻的i、j两帧图像做差，然后对得到的差值图像进行如下二值化处理，

    （1）

其中，是一个经过优化的门限值，i、j是相邻的两帧图像，,分别表示第i帧图像和第j帧图像在处的像素值；是像素点处的差值进行二值化处理后的值；

根据式（1），若二值化处理后的差值为1，则该差值是运动车辆造成的或由噪声引起；若二值化处理后的差值为0，则该差值是背景引起的。

当差值为1，对相邻的几帧图像中同一位置像素的变化引入“记忆”过程，来区分该差值是由运动车辆造成，或由噪声引起；并为图像的每一个像素设置一个记录其像素值变化的变量，由此形成一个差异深度矩阵

 (2)

其中, 为第帧图像中处像素值变化的变量，是差异深度，为正整数，一般可取；

若，则说明在帧内，该像素值变化不大，此时将此像素动态更新至如下背景模型：

  (3)

其中为前帧图像建立的背景模型，为第帧图像，为更新速度，其取值范围为［0，1］，根据经验，取值在[0.05，0.1]区间时背景更新效果较好。

1-3.运动目标提取

根据步骤1-2建立好的背景模型，将当前帧图像与背景模型做差得出差值图像：

   （4）

根据Otsu算法求得差值图像的最佳阈值，提取运动目标，建立背前景二值化图像，具体如下：

若差值图像大于最佳阈值，则将该像素点置为1，代表目标车辆。

若差值图像小于最佳阈值，则将该像素点置为0，代表路面背景。

1-4.后处理

通过数学形态学中的开操作和闭操作来进行后处理，消除运动目标提取阶段留下的空洞和噪声点，改善前景二值图的空域连通性。