一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法，包括以下步骤：S1：获取监控路口的大比例尺地图；S2：建立视频图像空间和地理空间的映射关系；S3：为每一个车道，根据路标信息建立相应规则的地理围栏；S4：将已完成设置的围栏对应位置映射至视频空间，建立视频空间与地理围栏的双向联动；S5：通过目标检测与跟踪方法，跟踪并记录车辆行驶轨迹，判断其与建立地理围栏间的位置关系，判定是否存在违章行为。

A Video Geographic Fence-based Detection Method for Violation Behavior of Motor Vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法
本专利技术涉及一种机动车违章行为检测方法，属于交通违章检测

技术介绍
近些年来，随着经济的高速发展，人们生活水平不断提升，我国的机动车数量更是每年在以指数级的速度增长，随之而来的城市交通拥堵、交通事故频发、交通管理落后等交通问题给交通管理部门提出了新的挑战。有关统计表明，在交通事故成因方面，车辆违章是最为主要的诱因。为了缓解我国交通问题，维护交通秩序的稳步运行，就必须要强化对车辆交通违章行为进行实时监测，及时纠正存在的各种车辆违章行为。目前，我国机动车违章检测技术与手段日趋多样化，主要包括：波频检测技术、磁频检测技术和视频检测技术。但三种技术均存在一定的不足，如波频检测技术的监测范围受车型、车高变化的影响，检测精度易受环境的影响(宋颖华.交通检测技术及其发展[J].公路,2000(9):34-37)；磁频检测技术检测参数相对较小，无法对途经车辆的型号等有关详细信息进行准确识别(马超.基于视频技术的车辆违章监测与车流量统计[D].郑州大学,2014.)；视频检测技术种图像处理的实时性较差，检测精度受整个系统软、硬件的限制。在现有的机动车违章行为检测研究中，前人对于闯红灯、车辆超速、车辆逆行现象的检测已较为成熟。如对信号灯和停止线的识别检测，通过信号灯状态的判断和车辆质心与停止线的位置关系来判定是否存在闯红灯行为(宋晨炜,曹国勇,李声飞.基于视频的车辆闯红灯检测系统设计[J].数字通信,2009,36(2):79-82；江旺，一种机动车闯红灯检测系统，专利技术专利，CN108615367A)；根据车辆运动轨迹坐标序列点来判断车辆的行驶方向进而判定是否存在逆行现象(杨昌勇,刘建伟,曹泉.车辆违章逆行的图像自动检测与识别[J].计算机工程与设计,2005,26(10):2825-2827)；在视频区域上设定两条距离已知的虚拟检测线来求解车辆通过其的实际速度，借此来判定车辆是否存在超速违规行为(邹震.智能交通系统中违章车辆快速检测方法研究[D].上海交通大学,2013；曹石等，防止车辆超速违章的系统，专利技术专利，CN205292294U)。也有部分专家学者对违章变道现象进行检测，主要是通过车辆和交通线的位置关系来判断是否存在压线行为，但判定方法复杂，检测效率较低，结果精度较低(黄春贤.基于视频的车辆违禁压线检测的研究与实现[D].电子科技大学,2011；林正奎等，一种车辆越线违章行为监测方法及系统，专利技术专利，CN108665712A)。因此，本专利技术采用视频地理围栏技术，提出一种面向城市道路路口，主要针对违章变道、不按规定车道行驶现象的智能化机动车违章行为检测方法，以转变传统车辆违章监管模式，解决目前在这一领域管理方式不完善、技术手段不成熟等问题。视频地理围栏(Geo-fencing)是基于位置服务(LBS)发展的一种新应用，是指以虚拟的栅栏围出一个虚拟的地理边界，当目标进入或离开某个特定地理区域，或在该区域内活动时，视频传感器终端可以自动接收相应的服务信息、通知和警告(黄俊.基于Android系统的远程监控与控制系统的设计与实现[D].宁波大学,2014.)。视频地理围栏技术具有双向联动、被动定位、目标可视等特征，能够实现视频地理围栏边界和获取的目标坐标在视频空间场景下的联动展现和存储；同时这种被动式定位使得围栏的服务或监控目标更加全面化和一般化，不会产生由于传感器硬件设备与目标自身行为所而造成的围栏内目标遗漏，且包括目标地理坐标、前景信息、颜色特征、几何轮廓等丰富的定位可视性信息，对于城市管理等具有重要应用价值。目前，视频地理围栏技术可广泛应用于多个领域，如在安防领域中，视频地理围栏的监控目标主要为行人、车辆和重要物品，旨在保护公共财产安全与公民人身安全；在电力系统领域中，视频地理围栏通过以电力线三维缓冲区为围栏边界位置，当物体在进入该缓冲区而为触碰电力线快速响应，提前报警，保障人员安全(王思宁.视频地理围栏与应用[D].南京师范大学，2015)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的关键问题是针对城市道路路口设置地理围栏并将其映射至视频空间，对车辆进行检测与跟踪，判断其与所建立的地理围栏之间的位置关系，根据围栏规则判定是否为违章行为。因此，本专利技术提出了一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法。本专利技术公开了一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法，包括以下步骤：S1：根据视频图像空间和地理空间的映射关系，将预先建立的地理围栏映射至视频图像空间上，建立视频图像空间和地理围栏的双向联动；S2：通过目标检测与跟踪方法，跟踪并记录目标运动轨迹，根据目标运动轨迹与地理围栏的位置关系，判断是否存在违章行为。进一步的，根据车道线，对每一条车道选取对应的围栏区域，且围栏区域根据当前车道和路标信息获取对应的交通规则。进一步的，所述视频图像空间和地理空间的映射关系的建立步骤包括：在监控视频流中获取任意一幅视频图像，在视频图像和二维地图上采集同名点对；根据同名点对在视频图像和二维地图对应的图像坐标和地理坐标，得到对应的单应矩阵；所述将预先建立的地理围栏映射至视频图像空间上的步骤包括：根据单应矩阵的逆矩阵，将地理围栏映射至视频图像空间上。进一步的，所述同名点对的采集数量不少于4对，且采集的同名点对不能全部共线。进一步的，所述通过目标检测与跟踪方法，跟踪并记录目标运动轨迹的步骤包括：采用背景建模方法提取前景目标，为前景目标建立跟踪器，基于监控视频流中的每一帧图像，对跟踪器进行更新，得到目标运动轨迹。进一步的，所述根据目标运动轨迹与地理围栏的位置关系，判断是否存在违章行为的步骤包括：根据目标运动轨迹的起点及当前点，判断目标所在的地理围栏区域；若目标运动轨迹起点在地理围栏区域内，且目标运动轨迹起点与当前点所构成的直线与地理围栏边界相交，判断为存在违章行为，否则判定为合法行为。有益效果：基于视频地理围栏的特点，在交通领域中，视频地理围栏的监控目标为机动车辆，可对交通道路上的违法违规行为进行预警并及时地推送信息。此外，本专利技术无需增设摄像头、不改变现有设备，且不受环境等外界因素影响，这将大大提高机动车违章行为检测的高效性、实时性与准确性。附图说明图1是本专利技术路口交通示意图；图2是本专利技术地理围栏构建示意图；图3是本专利技术车辆追踪示意图。图4是本专利技术违章变道示意图。图5是本专利技术不按导向车道行驶示意图。图6是本专利技术总体结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步阐述本专利技术。本专利技术的基本思路：首先获取监控路口的大比例尺地图；接入监控视频流，获取其中的一幅图像，在视频图像和二维地图上采集同名点对，获取同名点的图像坐标和地理坐标，建立起视频图像空间和地理空间的映射关系；提取道路边界线、路标等信息，并为每一个车道，根据路标信息建立具有相应规则的地理围栏；利用单应矩阵，将已完成设置的围栏对应位置映射至视频空间，建立视频空间与地理围栏的双向联动；通过目标检测与跟踪方法，跟踪并记录车辆行驶轨迹；判断其与所建立地理围栏间的位置关系，若违反规则，则判定其为违章驾驶。实施例1：本实施例1的一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法，包括以下步骤：S1：采用地形图绘制方法，绘制视频监控区域附近的比例尺为1:2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据视频图像空间和地理空间的映射关系，将预先建立的地理围栏映射至视频图像空间上，建立视频图像空间和地理围栏的双向联动；S2：通过目标检测与跟踪方法，跟踪并记录目标运动轨迹，根据目标运动轨迹与地理围栏的位置关系，判断是否存在违章行为。

【技术特征摘要】
1.一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据视频图像空间和地理空间的映射关系，将预先建立的地理围栏映射至视频图像空间上，建立视频图像空间和地理围栏的双向联动；S2：通过目标检测与跟踪方法，跟踪并记录目标运动轨迹，根据目标运动轨迹与地理围栏的位置关系，判断是否存在违章行为。2.根据权利要求1所述的一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法，其特征在于：根据车道线，对每一条车道选取对应的围栏区域，且围栏区域根据当前车道和路标信息获取对应的交通规则。3.根据权利要求1所述的一种基于视频地理围栏的机动车违章行为检测方法，其特征在于：所述视频图像空间和地理空间的映射关系的建立步骤包括：在监控视频流中获取任意一幅视频图像，在视频图像和二维地图上采集同名点对；根据同名点对在视频图像和二维地图对应的图像坐标和地理坐标，得到对应的单应矩阵；所述将预先建立的地理围栏映射至视频图像空间上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学军，李东阳，王美珍，朱雪坚，张忠胜，
申请(专利权)人：南京师范大学，浙江省自然资源监测中心，
类型：发明
国别省市：江苏,32