高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统技术方案

本发明专利技术涉及高速公路交通安全技术领域，具体公开了高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统，包括数据采集单元、处理系统和预警显示单元，采集单元用于采集隧道外车辆的车速、车距和车辆的实时视频信息；处理系统根据车辆的实时视频信息识别出车辆的车牌序列，处理系统根据采集单元采集到的车速、车距并基于安全车距模型计算得到的临界安全行车间距；当车辆超速时，处理系统控制预警显示单元显示该车辆的超速预警信息；当车辆车距小于等于临界安全行车间距时，处理系统控制预警显示单元显示该车辆的追尾预警信息。本方案用以解决现有技术中无差别地针对所有驾驶员所做的安全防控手段对隧道入口交通事故的降低效果并不明显的问题。显的问题。显的问题。

【技术实现步骤摘要】
高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统


[0001]本专利技术涉及高速公路交通安全
，具体是高速公路隧道入口段事故智慧防控与预 警系统。

技术介绍

[0002]隧道是高速公路网络中的特殊构造物，有关研究提出隧道路段单位里程事故率为公路平 均单位里程事故率的10倍以上，其危险程度远高于普通路段，是公路交通事故的多发路段， 尤其是隧道入口路段，由于驾驶员从高速公路其他路段行驶进隧道入口时，经历环境的突变， 行车空间和视线受到限制，驾驶员心理和身理负荷大，致使该区域交通事故率增加，此路段 事故比例是隧道中段事故比例的4倍，是整个隧道路段交通事故发生率最高的路段。
[0003]现有针对高速公路隧道入口安全防控手段主要有以下四种：车速控制、车道控制、视频 抓拍和光环境优化，在车速控制方面，在隧道入口前方适当位置设置横向或纵向的减速标线， 提醒驾驶员减速并按限速要求安全行驶。在车道控制方面，在入隧道口端向洞外延伸150m 设置禁止跨越同向车行道分界线。在视频抓拍方面，通过视频抓拍违法行为可以达到限制驾 驶员超速和变道行驶的效果；而在光环境优化方面，通过平衡内外光照强度差异，消除或者 减弱进出隧道时的不良视觉影响。这些安全防控手段均是警示驾驶员在隧道入口段减速和保 持车道行驶，这种无差别地针对所有驾驶员的警示，加上此类安全防控在其他公路上或是隧 道口一般也设置有，导致驾驶员对此类安全防控手段会产生疲倦心理，故而虽然对交通事故 有一定降低效果，但是效果并不明显。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统，以解决现有技术中无差 别地针对所有驾驶员所做的安全防控手段对隧道入口交通事故的降低效果并不明显的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的基础方案如下：
[0006]高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统，包括数据采集单元、处理系统和预警显 示单元，采集单元用于采集隧道外车辆的车速和车距，采集单元还能采集隧道外车辆的实时 视频信息，采集单元、预警显示单元均与处理系统连接，预警显示单元设置在隧道入口，预 警显示单元能够显示处理系统发出的预警信息；处理系统根据车辆的实时视频信息基于车牌 识别算法识别出车辆的车牌序列，处理系统根据采集单元采集到的车速、车距并基于安全车 距模型计算得到的临界安全行车间距；当采集到的车辆车速超过预设车速时，处理系统根据 识别到的车牌序列发出超速预警并控制预警显示单元显示该车辆的超速预警信息；当采集到 的车辆车距小于等于临界安全行车间距时，处理系统结合根据识别到的车牌序列发出追尾预 警并控制预警显示单元显示该车辆的追尾预警信息。
[0007]相比于现有技术的有益效果：
[0008]采用本方案时，通过采集单元实现对车辆的实时抓拍，并根据抓拍得到的实时视频识别 出车辆的车牌序列，当处理系统分析出车辆存在超速时，针对超速车辆在隧道入口的预警显 示单元上直接显示该车辆的超速预警；而在出现追尾风险时，也能针对追尾车辆在预警显示 单元上直接显示该车辆的追尾预警，相比于现有技术无差别地针对所有驾驶员的静态警示， 本方案针对违规车辆进行单独特意地显示提醒，以方便驾驶员根据预警信息及时作出决策并 选择安全的驾驶行为，能够极大降低隧道入口交通事故的发生概率。
[0009]进一步，所述车牌识别算法需要根据采集单元采集的车辆的实时视频进行序列构建，然 后基于多任务识别网络进行车牌识别。
[0010]有益效果：因数据采集单元采集到的视频信息绝大部分针对的是运动中的车牌，使得对 运动中车牌序列的识别问题面临更复杂的环境因素，尤其是高速路上得到的视频信息面临着 强烈的运动模糊问题，本方案采用先进行序列构建，再根据车牌序列结构分成多个子任务的 多任务识别网络的方式将车牌序列识别当作多任务分类问题进行处理，将字符检测、字符分 割和字符识别融合在一起直接在像素级别进行识别，各子任务之间相互促进提升，从而避免 了字符检测、字符分割的过程，实现了免字符分割的车牌序列识别，能够提高车牌序列识别 的准确性和快速性。
[0011]进一步，所述多任务识别网络进行车牌识别时，先使用残差网络进行图像特征提取，然 后利用分类器对多任务下的每个子任务进行分类识别并输出识别结果。
[0012]有益效果：引入残差网络使得在输入和输出之间添加了快捷通道使得多任务识别网络避 免了梯度弥散的问题，进一步提高车牌序列识别的准确性。
[0013]进一步，所述安全车距模型如下：
[0014][0015]其中D
s
—临界安全行车间距，ν—后车车速，v
rel
—后车与前车速差。
[0016]有益效果：本方案的安全车距模型是根据加利福尼亚贝克利大学对马自达安全距离模型 的改进，在改进过程中考虑了驾驶员的反应时间和车辆制动滞后时间，故而使得得到的该模 型更加精准。
[0017]进一步，所述采集单元还能采集隧道内道路的实时图片信息，处理系统用于将隧道内道 路的实时情况图片信息与隧道内道路无异物时的基准图片进行对比得到隧道内道路上的异 物位置和异物尺寸，当处理系统识别到的异物尺寸大于等于处理系统预设的预警阈值时，处 理系统发出异物预警，且处理系统控制预警显示单元显示异物预警信息。
[0018]有益效果：现有技术中驾驶员从隧道外驶入隧道入口时，受暗适应影响，无法看清隧道 内车辆、障碍物(也称异物)情况，若道路存在异物，驾驶员无法快速应对突发事件，易发 生撞击异物事故；而本方案在驾驶员进入隧道前，即可远远看到预警显示单元上显示的预警 信息，进而调整驾驶情况，有利于降低交通事故发生的概率。
[0019]此外，本方案利用实施图片信息与基准图片的对比实现了视觉检测，不仅对异物目标进 行了识别，还可以获得异物的三维尺寸信息，完成异物位置构建工作，避免了雷达等高成本 传感器的使用，在完成异物预警的同时还相对节省了成本。
[0020]进一步，所述处理系统根据相机成像原理和几何高度测距法，利用异物识别算法
识别出 异物位置及异物尺寸。
[0021]有益效果：本方案有利于在降低成本的基础上，提高异物尺寸和异物位置测量的准确性。
[0022]进一步，所述追尾预警仅在交通处于自由流状态下时发出。
[0023]有益效果：在实际情况下，当交通处于非自由流状态下时，车辆的跟车车距小，行驶速 度很慢，此时的跟车车距虽然小于临界安全行车间距，但追尾风险小，故不启动追尾预警， 以免造成预警信息过载、系统崩溃等问题。
[0024]进一步，所述追尾预警信息、超车预警信息能够同时在预警显示单元上显示。
[0025]有益效果：本方案能够方便多个车辆同时查看不同的预警信息，提高预警显示单元的利 用率，同时有利于提高对驾驶员的预警效果。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统的示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中中间处理单元识别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统，包括数据采集单元、处理系统和预警显示单元，其特征在于：采集单元用于采集隧道外车辆的车速和车距，采集单元还能采集隧道外车辆的实时视频信息，采集单元、预警显示单元均与处理系统连接，预警显示单元设置在隧道入口，预警显示单元能够显示处理系统发出的预警信息；处理系统根据车辆的实时视频信息基于车牌识别算法识别出车辆的车牌序列，处理系统根据采集单元采集到的车速、车距并基于安全车距模型计算得到的临界安全行车间距；当采集到的车辆车速超过预设车速时，处理系统根据识别到的车牌序列发出超速预警并控制预警显示单元显示该车辆的超速预警信息；当采集到的车辆车距小于等于临界安全行车间距时，处理系统结合根据识别到的车牌序列发出追尾预警并控制预警显示单元显示该车辆的追尾预警信息。2.根据权利要求1所述的高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统，其特征在于：所述车牌识别算法需要根据采集单元采集的车辆的实时视频进行序列构建，然后基于多任务识别网络进行车牌识别。3.根据权利要求2所述的高速公路隧道入口段事故智慧防控与预警系统，其特征在于：所述多任务识别网络进行车牌识别时，先使用残差网络进行图像特征提取，然后利用分类器对多任务下的每个子任务...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘唐志，单珏，张鑫，缑永涛，于楠晶，夏号杰，石先扶，毕辉云，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：