一种基于计算机视觉的交叉路口通行预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于计算机视觉的交叉路口通行预警系统，包括前端采集模块、视频信息处理模块、网络传输模块、监控模块及预警模块；所述前端采集模块包括全景摄像机、特写摄像机及视频编码设备，所述全景摄像机、特写摄像机分别与视频编码设备连接，在交叉路口特定区域设置虚拟线圈，特写摄像机的视场对准虚拟线圈，全景摄像机的视场包括交叉路口各个方向视角。本实用新型专利技术不需要将设备埋入地下，安装和维护费用较低。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种交通安全预警领域，具体涉及一种基于计算机视觉的交叉路口通行预警系统。
技术介绍
在施工地段道路中，尤其是交叉路口，是道路网中最危险的区域，由于施工场地为临时开辟，信号灯和道路指示线稀少，行人不集中，施工车辆大多数为大型车辆，再加上外来车辆的驶入，成为了交通事故的多发点。行人、车辆行经交叉路口时，往往由于施工建筑物导致驾驶员与行人产生视觉盲区，外来车辆行驶至施工特定路段违反施工管理规定，以及车辆速度超过施工路段安全值，这些因素都有可能引发交通事故，在施工路段交通信号灯稀少，道路不规则的情况下，尤其需要注意交通安全隐患的产生。传统的交通预警系统并不完全适用于施工现场这样的地理条件，而且预警范围不够广，技术手段单一。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本技术提供一种基于计算机视觉的交叉路口通行预警系统，具体应用在施工地段交叉路口通行的车辆与行人异常情况时进行预警，防止交通事故的发生。本技术采用如下技术方案：一种基于计算机视觉的交叉路口通行预警系统，包括前端采集模块、视频信息处理模块、网络传输模块、监控模块及预警模块；所述前端采集模块包括全景摄像机、特写摄像机及视频编码设备，所述全景摄像机、特写摄像机分别与视频编码设备连接，在交叉路口特定区域设置虚拟线圈，特写摄像机的视场对准虚拟线圈，全景摄像机的视场包括交叉路口各个方向视角。所述视频信息处理模块，具体为工控机，所述工控机通过网络传输模块分别与监控模块及预警模块连接，所述视频编码设备与工控机连接。所述监控模块由信息终端显示设备及数据库服务器构成。所述预警模块包括LED显示屏。所述工控机的型号为IPC610。所述全景摄像机与特写摄像机架设在十字路口或丁字路口的上方。所述虚拟线圈为矩形。本技术的有益效果：(1)能够有效区分工程车辆与非工程车辆，从而实行自动高效的监管，便于对不同的车辆采取不同的管制措施，为施工现场的安全管理提供便捷；(2)能够对运动目标下一时刻的位置进行估计，从而对有闯入施工现场禁止区域可能性的车辆发出警报，从而避免危险情况的发生；(3)能够检测出通行方向构成视觉盲区的车辆与行人，并显示安全提示信息，让驾驶员有充足时间采取减速或停车措施；(4)对施工现场通行的车辆，不管是施工车辆还是外来车辆，实行信息化管理，建立数据库，存储其通过施工现场的时刻、车辆的种类，牌照等信息。(5)用于检测施工地段场景的高清摄像机架设在路面的上空，不需要将设备埋入地下，安装和维护费用较低。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术实施例的结构现场安装图；图3是本专利技术实施例LED显示屏显示内容示意图；图4是本专利技术的工作流程图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本技术作进一步地详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图1、图2及图3所示，一种实施本专利技术的基于计算机视觉的交叉路口通行预警系统，包括前端采集模块、视频信息处理模块、网络传输模块、监控模块及预警模块；所述前端采集模块包括全景摄像机2、特写摄像机1及视频编码设备，所述全景摄像机、特写摄像机分别与视频编码设备连接，在交叉路口特定区域设置虚拟线圈，特写摄像机的视场对准虚拟线圈7，全景摄像机的视场包括交叉路口各个方向视角；所述视频信息处理模块，具体为工控机3，所述工控机通过网络传输模块分别与监控模块及预警模块连接，所述视频编码设备与工控机连接。所述监控模块由信息终端显示设备5及数据库服务器6构成；所述预警模块包括LED显示屏8。所述工控机的型号为IPC610。所述LED显示屏的型号为CSD-P6-SMD3535，双备份电源线，分辨率在720P以上。所述网络传输模块为无线网络传输设备4。所述全景摄像机与特写摄像机应该架设在十字或丁字路口转角路面上的空中。本实施例中虚拟线圈为矩形。本实施例中包括两个特写摄像机及一个全景摄像机，LED有两块显示屏幕，显示信息能够方便各个道路上的车辆与行人观察，如图3所示。全景摄像机采集交叉路口大范围的场景信息并输出至工控机进行视频图像的处理；在交叉路口处特定区域设置虚拟线圈，特写摄像机的视场对准交叉路口处特定区域设置虚拟线圈，抓拍车辆的高清图像并输出至工控机进行图像处理；工控机上安装的软件利用视频处理和模式识别技术完成车辆、行人的检测、跟踪、分类、位置预判、识别车辆牌照号、存储车辆信息、输出预警信号等；信号的输出端有LED显示屏、数据库服务器、信息终端显示设备。LED显示屏用于显示预警信息，数据库服务器用于存储通过施工地段交叉路口的车辆信息，信息终端显示设备用于实时显示交叉路口的监控画面以及与监控画面同步的实现车辆与行人的检测、跟踪、分类、位置预判、预警等功能的效果图。如图4所示，一种基于计算机视觉的交叉路口通行预警方法，包括如下步骤：S1全景摄像机实时采集交叉路口的车辆与行人通行的视频图像，特写摄像机抓拍虚拟线圈内每个车辆的特写图像；S2根据视频图像提取运动目标，生成运动目标行进信息及根据特写图像提取出完整的车辆牌照信息，所述运动目标包括车辆及行人，所述行进信息包括车辆或行人通过交叉路口的时间段、车辆或行人的质心坐标及行进方向。所述车辆牌照信息是通过对特写图像进行车牌定位、字符分割、字符识别和颜色识别而得到的。S2.1对交叉路口场景的视频图像建立混合高斯模型，提取出前景目标，生成二值化的运动目标前景图；S2.2统计各个运动目标像素点个数和像素点的图像坐标，计算运动目标质心的图像坐标其中M、N分别表示图像中某个运动目标的最大宽度和高度，i表示图像中像素点的横坐标，j表示图像中像素点的纵坐标，xij表示运动目标中像素点的横坐标值，yij表示运动目标像素点的纵坐标值；S2.3根据相邻20帧图像中运动目标的质心的图像坐标计算运动目标的运动矢量，由运动矢量确定运动目标的行进方向，行进方向可依据交叉路口的不同进行统一划分。S3对运动目标进行分类，得出分类结果；所述分类结果包括工程车、非工程车和行人，具体步骤包括：S3.1提取运动目标的轮廓，并依据轮廓绘制包围轮廓的外接矩形，根据运动目标外接矩形的宽高比初步区分车辆目标与行人目标；如果运动目标外接矩形的宽高比小于设定的经验阈值，则认为此时的运动目标为行人；如果运动目标外接矩形的宽高比大于设定的经验阈值，则认为此时的运动目标为工程车、非工程车或者是多个行人粘连形成的粘连行人目标；S3.2根据运动目标的方向梯度直方图特征，利用支持向量机的算法建立分类器模型来区分工程车、非工程车与粘连行人目标。S3.2.1收集工程车、非工程车与粘连行人的图像，统一图像的尺寸大小，分别建立样本集，设工程车样本集为集合A、非工程车样本集为集合B、粘连行人样本集为集合C；S3.2.2将S3.2.1中的集合A与集合B作为正集、集合C作为负集，分别提取正集与负集的方向梯度直方图特征作为支持向量机算法的输入，生成分类器模型一，所述分类器模型一用于对车辆与行人进行二分类；S3.2.3将S3.2.1中的集合A作为正集、集合B作为负集，分别提取正集与负集的方向梯度直方图特征作为支持向量机算法的输入，生成分类器模型二，所述分类器模型二用于对工程车与非工程车进行二分类；S3.2.4根据提取的各个运动目标的外接矩形提取各个运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于计算机视觉的交叉路口通行预警系统，其特征在于，包括前端采集模块、视频信息处理模块、网络传输模块、监控模块及预警模块；所述前端采集模块包括全景摄像机、特写摄像机及视频编码设备，所述全景摄像机、特写摄像机分别与视频编码设备连接，在交叉路口特定区域设置虚拟线圈，特写摄像机的视场对准虚拟线圈，全景摄像机的视场包括交叉路口各个方向视角。

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的交叉路口通行预警系统，其特征在于，包括前端采集模块、视频信息处理模块、网络传输模块、监控模块及预警模块；所述前端采集模块包括全景摄像机、特写摄像机及视频编码设备，所述全景摄像机、特写摄像机分别与视频编码设备连接，在交叉路口特定区域设置虚拟线圈，特写摄像机的视场对准虚拟线圈，全景摄像机的视场包括交叉路口各个方向视角。2.根据权利要求1所述的交叉路口通行预警系统，其特征在于，所述视频信息处理模块，具体为工控机，所述工控机通过网络传输模块分别与监控模块及预警模块连接，所述视频编...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜娟，徐晟，李彤彤，刘凌菁，张晓荣，朱殿臣，王珺，邓逸川，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44