行车变道检测及违法变道识别的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于行车变道检测及违法变道识别的方法，属于车辆违法自动检测技术领域。所述方法包括：从摄像头中获取实时视频图像，在实时视频图像中标记和保持车道线信息，对实时视频图像中车辆进行识别及定位，并判断所述的车辆是否存在变道行为，再判断变道的车辆是否存在违法变道行为，最后标记违法变道车辆后截图取证并识别输出车牌信息。本发明专利技术以机器识别代替人工处理来判断车辆违法变道，提高处理速度，大量节约时间和人力成本，减小识别错误率，从而减少因误判引起的投诉行为。

Detection of Traffic Alteration and Identification of Illegal Alteration

【技术实现步骤摘要】
行车变道检测及违法变道识别的方法
本专利技术涉及车辆违法自动检测
，尤其涉及车辆违法变道的人工智能判定
，具体是指一种用于行车变道检测及违法变道识别的方法。
技术介绍
随着经济发展和城市化进程的推进，马路上行驶汽车的数量随之增加，车辆基数的增长促增了各类交通违规行为，马路上常见的强行超车、违规变道行为给城市交通安全埋下了巨大的安全隐患。即使电子眼(俗称智能交通违法监摄管理系统)日夜不停对违规行为进行抓拍，然而抓拍的图像需要经过人工二次审核，才能作为执法的依据。审核人员每天面对大量违规图像，过度劳累容易精神疲惫，导致执法不严或误判，滋生道路交通安全隐患。现有技术中针对行车变道检测及违法变道识别的方法甚少，现有涉及行车变道检测技术的专利也需添加新的硬件设备来采集视频图像信息，导致实施有一定难度且需要硬件成本，进而阻碍普遍推广。如专利一(CN201210226419.X-浙江大学-一种基于视频检测技术的车辆违法变道检测方法)，在路侧或中央隔离带添加视频检测器，对采集到的视频图像信息中的车辆进行定位处理并建模跟踪车辆运动轨迹。如专利二(公安部第三研究所-CN201710800246.0-用于行车变道检测记录及违法变道举报控制的系统及方法),通过行车记录仪采取视频图像信息，在视频图像信息中定位出车牌位置，通过车牌位置是否越过实线判断是否违规变道，存在车辆高速运动、车牌定位难、水平视觉误判等问题。如专利三(杭州海康威视系统技术有限公司-CN201610776842.5-一种交通违法动态识别方法和系统)也是提出了一种跟踪车辆运动轨迹的方法。以上方法均未针对行车变道检测及违法变道识别方法，但均需要对车辆的行车轨迹进行追踪，然后通过行车轨迹来判别车辆是否变道，然而这种做法不仅存在计算耗费时间长和所需存储空间大的缺陷，也容易出现车辆跟踪丢失问题，而且也未能解决人工二次判断耗时耗力的问题，这使更多诱发交通事故行为未被扼杀，从而造成更大的生命财产损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于现有技术中行车变道检测需要添加额外硬件设备或者需要对车辆轨迹进行建模等不足，并提供一种行车变道检测及违法变道识别的方法本专利技术所采用的具体技术方案如下：一种行车变道检测及违法变道识别的方法，其步骤如下：S1：通过安装于待监控路段上方的监控摄像头，获取该路段俯拍的实时视频图像M1；S2：在实时视频图像M1中标记并存储所有需检测的车道线信息；S3：对所述实时视频图像M1中所有车辆进行识别及定位，若视频图像中没有车辆，则返回步骤S1，重新获取下一帧实时视频图像进行识别及定位；若第k张视频图像Mk中检测到车辆，则根据车辆的轮廓获取每辆车的最小外包矩形；S4：两两遍历视频图像Mk中的每条车道线和每辆检测到的车辆，对任意一条车道线Li和任意一辆车辆Xj通过S401～S403判断车辆是否存在变道行为，若视频图像Mk中的所有车辆均不存在变道行为，则返回步骤S1，否则继续进行步骤S5；其中S401～S403具体实现方法为：S401：判断车道线Li所在直线和车辆Xj的最小外包矩形的四条边是否相交，若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的四条边均未相交，则将该车辆视为明显未变道车辆进行排除；同时，将最小外包矩形与车道线Li相交但完全位于车道线的纵坐标跨度区间之外的车辆，视为车道线以外车辆进行排除，未被排除的车辆作为车道线内的可疑变道车辆；S402：对每辆可疑变道车辆，判断车道线Li与车辆最小外包矩形的相交位置，若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的两条邻边相交，则将该车辆作为未变道车辆进行排除；若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的两条对边相交，则将该车辆作为待确定车辆；S403：对所述待确定车辆，计算车辆的最小外包矩形在车道线Li的任何一侧的面积S1，得到该侧面积占最小外包矩形总面积S0的比例S1/S0，若S1/S0位于比例阈值范围内，则判断车辆Xj在车道线Li处发生变道，否则判断车辆Xj在车道线Li处未变道；S5：对于视频图像Mk中被判断为发生变道的车辆，继续判断变道跨越的车道线是否为实线，若为实线则判定该车辆为违法变道车辆，否则不视为违法变道车辆；若视频图像Mk中不存在违法变道车辆，则返回步骤S1，否则继续进行步骤S6；S6：对视频图像中的违法变道车辆进行标记和截图取证，同时识别违法变道车辆的车牌信息。在上述方案的基础上，各步骤的具体参数和做法可采用如下优选方式实现。作为优选，所述的步骤S1中，实时视频图像从路口位置已安装的电子眼中获取，且电子眼采用定点摄像头。作为优选，所述的步骤S2中，实时视频图像M1中仅标记摄像头所在位置下方的单侧车道的车道线，且不包含对面路口的车道线；其中每条车道线Li的信息以头尾两个端点在实时视频图像M1中的坐标形式存储，两个端点的坐标记为(xi1,yi1)和(xi2,yi2)。作为优选，所述的步骤S3中，每辆车的最小外包矩形以其左上角点和右下角点的坐标形式表示并存储，左上角点坐标为(xleft,ytop)，右下角点坐标为(xright,ybottom)。作为优选，所述的步骤S401中，根据线段两个端点是否在直线两边来判断直线与最小外包矩形的任意一条边是否相交，其判断方法为：获取待判断的边的两个端点坐标，分别为(x1,y1)和(x2,y2)；计算车道线Li方程为y＝k*x+b，分别计k*x1+b-y1值和k*x2+b-y2值，若两值符号相同，则该条边与直线不相交，否则该条边与直线相交。作为优选，所述的步骤S401中，若车辆最小外包矩形的纵坐标最大值ytop和纵坐标最小值ybottom值均在车道线纵坐标跨度区间[yi1,yi2]区间之外，则将该车辆视为车道线以外车辆进行排除。作为优选，所述的步骤S403中，以最小外包矩形在车道线Li左侧的区域面积为S1，S1和S0的计算方法为：计算车道线Li方程为y＝k*x+b，则最小外包矩形总面积S0＝(xright-xleft)*(ybottom-ytop)；所述的比例阈值范围设置为(V,1-V)，V为阈值参数。进一步的，所述的V取值优选为0.25。作为优选，所述的步骤S5中，采用车道线识别算法判断车道线是否为实线或者在步骤S2中人工标记实线车道线。作为优选，在监控摄像头拍摄的视频图像Mk的背景与视频图像M1一致的情况下，不再针对视频图像Mk标记车道线，直接采用步骤S2中针对视频图像M1标记并存储的车道线信息进行复用。本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：1、现有技术需要通过视频逐帧处理建模，对视频中出现的每一个车辆进行跟踪建模，耗费大量时间计算和空间存储数据，而本专利技术仅需针对视频逐帧处理图片，直接对车辆进行识别，无需建模，直接识别出违规变道的车辆，并输出违规车辆信息。2、现有技术中识别检查变道，大多需要设置额外硬件设备捕捉视频图像，而本专利技术可以直接通过现有卡口设备，如电子眼等路口摄像头，获取视频图像，无需再额外增加其他硬件，节约成本，使其更容易推广应用。3、变道检测的核心是车辆框图与车道线的关系，现有技术大多是通过车辆框图建模，计算其中心点越过车道线来识别，但是由于摄像头的拍摄角度等原因，容易出现识别错误，也不容易直接获取违规变道取证的可信证据图像。而本专利技术的构思是通过车道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种行车变道检测及违法变道识别的方法，其特征在于，步骤如下：S1：通过安装于待监控路段上方的监控摄像头，获取该路段俯拍的实时视频图像M1；S2：在实时视频图像M1中标记并存储所有需检测的车道线信息；S3：对所述实时视频图像M1中所有车辆进行识别及定位，若视频图像中没有车辆，则返回步骤S1，重新获取下一帧实时视频图像进行识别及定位；若第k张视频图像Mk中检测到车辆，则根据车辆的轮廓获取每辆车的最小外包矩形；S4：两两遍历视频图像Mk中的每条车道线和每辆检测到的车辆，对任意一条车道线Li和任意一辆车辆Xj通过S401～S403判断车辆是否存在变道行为，若视频图像Mk中的所有车辆均不存在变道行为，则返回步骤S1，否则继续进行步骤S5；其中S401～S403具体实现方法为：S401：判断车道线Li所在直线和车辆Xj的最小外包矩形的四条边是否相交，若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的四条边均未相交，则将该车辆视为明显未变道车辆进行排除；同时，将最小外包矩形与车道线Li相交但完全位于车道线的纵坐标跨度区间之外的车辆，视为车道线以外车辆进行排除，未被排除的车辆作为车道线内的可疑变道车辆；S402：对每辆可疑变道车辆，判断车道线Li与车辆最小外包矩形的相交位置，若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的两条邻边相交，则将该车辆作为未变道车辆进行排除；若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的两条对边相交，则将该车辆作为待确定车辆；S403：对所述待确定车辆，计算车辆的最小外包矩形在车道线Li的任何一侧的面积S1，得到该侧面积占最小外包矩形总面积S0的比例S1/S0，若S1/S0位于比例阈值范围内，则判断车辆Xj在车道线Li处发生变道，否则判断车辆Xj在车道线Li处未变道；S5：对于视频图像Mk中被判断为发生变道的车辆，继续判断变道跨越的车道线是否为实线，若为实线则判定该车辆为违法变道车辆，否则不视为违法变道车辆；若视频图像Mk中不存在违法变道车辆，则返回步骤S1，否则继续进行步骤S6；S6：对视频图像中的违法变道车辆进行标记和截图取证，同时识别违法变道车辆的车牌信息。...

【技术特征摘要】
1.一种行车变道检测及违法变道识别的方法，其特征在于，步骤如下：S1：通过安装于待监控路段上方的监控摄像头，获取该路段俯拍的实时视频图像M1；S2：在实时视频图像M1中标记并存储所有需检测的车道线信息；S3：对所述实时视频图像M1中所有车辆进行识别及定位，若视频图像中没有车辆，则返回步骤S1，重新获取下一帧实时视频图像进行识别及定位；若第k张视频图像Mk中检测到车辆，则根据车辆的轮廓获取每辆车的最小外包矩形；S4：两两遍历视频图像Mk中的每条车道线和每辆检测到的车辆，对任意一条车道线Li和任意一辆车辆Xj通过S401～S403判断车辆是否存在变道行为，若视频图像Mk中的所有车辆均不存在变道行为，则返回步骤S1，否则继续进行步骤S5；其中S401～S403具体实现方法为：S401：判断车道线Li所在直线和车辆Xj的最小外包矩形的四条边是否相交，若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的四条边均未相交，则将该车辆视为明显未变道车辆进行排除；同时，将最小外包矩形与车道线Li相交但完全位于车道线的纵坐标跨度区间之外的车辆，视为车道线以外车辆进行排除，未被排除的车辆作为车道线内的可疑变道车辆；S402：对每辆可疑变道车辆，判断车道线Li与车辆最小外包矩形的相交位置，若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的两条邻边相交，则将该车辆作为未变道车辆进行排除；若车道线Li所在直线与车辆最小外包矩形的两条对边相交，则将该车辆作为待确定车辆；S403：对所述待确定车辆，计算车辆的最小外包矩形在车道线Li的任何一侧的面积S1，得到该侧面积占最小外包矩形总面积S0的比例S1/S0，若S1/S0位于比例阈值范围内，则判断车辆Xj在车道线Li处发生变道，否则判断车辆Xj在车道线Li处未变道；S5：对于视频图像Mk中被判断为发生变道的车辆，继续判断变道跨越的车道线是否为实线，若为实线则判定该车辆为违法变道车辆，否则不视为违法变道车辆；若视频图像Mk中不存在违法变道车辆，则返回步骤S1，否则继续进行步骤S6；S6：对视频图像中的违法变道车辆进行标记和截图取证，同时识别违法变道车辆的车牌信息。2.如权利要求1所述的行车变道检测及违法变道识别的方法，其特征在于，所述的步骤S1中，实时视频图像从路口位置已安装的电子眼中获取，且电子眼采用定点摄像头。3.如权利要求1所述的行车变...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈教，韦伟，周诚彪，黄冬发，吴鑫锋，陈彦琦，魏志浩，李万清，袁友伟，俞东进，
申请(专利权)人：杭州诚道科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33