[发明专利]一种基于计算机视觉的收费站交通状态监测装置和方法

说明书

一种基于计算机视觉的收费站交通状态监测装置，包括摄像机、通信电缆和计算机，摄像机为多台，车道上等间距设置多个圆形区域；通信电缆一端与摄像机连接，另一端与计算机连接，监测方法为通过摄像机采集收费站车道上排队车辆的视频图像，可以实时获取车道上车辆长度、车辆数量、车辆停留时间等状态信息，能发现车辆变道插队、车队中有空闲距离等异常信息。当车道上排队的车辆长度和车辆数量超过预设值，或发现有车辆变换车道插队及车队中间空闲着过大距离，都可在计算机端进行相应的报警提示，使收费站工作人员能实时监测收费站的交通状态，并对发出报警提示的状态及时作出相应的反应，减少车辆在收费站的停车时间长和拥堵现象。

技术领域

本发明涉及一种基于计算机视觉的收费站交通状态监测装置和方法，属于智能交通管理技术领域。

背景技术

随着社会经济的高速发展，我国机动车保有量不断增加，使得城市道路及其交通设施不堪重负，局部甚至大面积的交通拥堵时常发生。收费站作为车辆通行较为集中的地方，尤其在节假日期间，更容易产生拥堵现象。

因此，收费站作为交通路网的一部分，同样需要对其交通状态进行监测，以便于交通管理部门进行管理及决策。目前，尚没有功能完善的收费站交通状态监测系统，基本上是依靠人工判断，不但耗时耗力，且一旦发生交通拥堵，收费站采取的措施也具有一定的滞后性，不利于交通路网的顺畅运行。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于计算机视觉的收费站交通状态监测装置和方法，该监控装置和监控方法能够实时监测收费站各车道的交通状态，为管理部门提供直观便捷的收费站交通状态信息，辅助其进行合理决策，确保交通路网的顺畅运行。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于计算机视觉的收费站交通状态监测装置，包括摄像机、通信电缆和计算机，所述的摄像机为多台，分别设置于收费站各车道的入口处、出口处以及入口处和出口处之间的车道上，其中，车道上等间距的设置多个圆形区域；通信电缆的一端与摄像机连接，另一端与计算机连接；

所述车道入口处和出口处的摄像机均用于采集车辆的车牌信息；车道上的摄像机用于采集车道上的圆形区域被遮挡情况的图像信息；通信电缆用于将摄像机采集到的图像数据信号传送至计算机，计算机对接收到的数据信号进行处理和分析，并在收费站车道交通状态处于异常状态时，进行报警提示。

一种基于计算机视觉的收费站交通状态监测方法，包括如下步骤：

(1)在收费站的每个车道上，从收费亭处由近及远每间隔距离d设置一个圆形区域，该区域颜色与周围环境对比鲜明；

(2)从收费亭处由近及远设置多台摄像机，分别设置于各车道的入口处、出口处以及入口处和出口处之间的车道上，其中车道上的每台摄像机均可监控其所在车道上的多个圆形区域；

(3)通过计算机提供的图形用户界面对各车道上每个摄像头下的多个圆形区域进行标记，并根据距离收费亭距离由近及远从1到N依次给每个圆形区域进行编号，其中N为圆形区域的个数；

(4)标记某一个圆形区域并用F表示，假定该圆形区域对应的半径为r，以圆形区域F为圆心构造一个大于圆形区域F的圆形区域，并用A表示，其半径为圆形区域F和圆形区域A非重叠区用圆环区域B表示，根据圆形区域F和圆环区域B构建圆形区域F的目标模型：

其中，n1为圆形区域F中的颜色数量，n1为圆环区域B重的颜色数量，f(C_Fi)表示圆形区域F中颜色C_Fi出现的比例，f(C_Bj)分别表示圆环区域B中颜色C_Bj出现的比例，D(C_Fi,C_Bj)表示颜色C_Fi和颜色C_Bj的欧式距离；