曲线行驶检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种曲线行驶检测系统及其检测方法，系统包括标志牌、摄像机、图像分析仪、传输网络、服务器和客户端；检测方法：先记录摄像机画面，人工测量曲线弯道、训练车的物理尺寸，完成坐标系标定；图像分析仪持续接收摄像机捕获的监控图像并识别训练车上的标志牌，通过已标定的坐标系推算出车辆的实际位置、姿态、轮廓范围以及轮廓至标记线的最短距离，并在车辆轮廓跨越标记线时抓拍图片；服务器通过传输网络接收来自图像分析仪的测量数据和图片、视频，并计算出训练评分，驾驶员及教练员通过后端的客户端对信息进行查询或调阅视频录像，如此实现对驾驶员的有效培训，提高驾培人员的学习效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
作为机动车驾驶员，曲线行驶是必须熟练掌握的驾驶技能之一。但是传统驾驶员培训时，学员一般以固定参照物进行训练，导致实际上路后需要重新培养位置感和转弯技巧。虽然可以通过在路面安装一定数量的传感器采集车辆位置，如中国技术201120277850. 8所采用的永磁铁，或工程测距上常用的红外线、激光、超声波等，但是此类传感器均只能在个别固定点位上感知，施工、维护复杂，整体造价也昂贵，并且仍需要联动摄像机才能实现取证。无论学员学习还是教练员教学，主要都是基于视觉信息再做出判断，因此基于机器视觉对曲线行驶整个动态过程进行检测方式也是最易被接受的。中国技术201120489062. 5虽然介绍了一种用于驾驶员考试的直线边距的视频检测装置，但其核心为“图像处理单元将得到的图像分别映射到HSV和LAB色彩空间，并在各空间阈值化，形成直线像元，像元比较单元运用概率原理，对输入像元进行统计，得出最符合右边线特征的直线元，计算出此直线元的右边距”。总所周知，这种方式在现实环境下很难具备可操作性，因为车辆自身存在多条直线像元，如车窗、顶棚等，同时背景环境也往往存在大量直线像元，如路缘石、花草树木等，这种情况下，难以在像素层面将“车”从背景环境中提取出来，最终导致检测不准确。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种，其可实现对训练车进行曲线行驶过程中的定量分析，有利于训练成果的实时监测和追踪。为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是—种曲线行驶检测系统，它包括安装在曲线行驶位附近的前端系统和部署在管理中心的后端系统，所述前端系统包括多台主摄像机、图像分析仪以及置于训练车上的标志牌，后端系统包括服务器与客户端，前端系统通过传输网络连接后端系统，监控画面覆盖曲线行驶位区域的主摄像机用于摄录库位处训练车的行驶状况，与主摄像机相连的图像分析仪持续接收主摄像机捕获的监控图像并压缩成监控图像，同时图像分析仪监测车辆的运行姿态，图像分析仪将监测结果与监控图像发送至后端系统的服务器，客户端可调用查看服务器内的监测结果与监控图像。作为优化，所述多台主摄像机固定于曲线行驶位上方的立杆上，各能够俯视曲线弯道一段弧线区域。作为优化，，在每台主摄像机的两侧还设有辅助摄像机，用于辅助补充捕捉库位内训练车的运行轨迹。作为优化，所述标记牌设置在车顶、发动机机顶盖或者后备箱盖上，所述标记牌上的标记图形为若干标记点，标记点排列成具有固定夹角和唯一交点的特定线段。作为优化，主摄像机、辅助摄像机的机位旁均设有补光灯，所述补光灯的同步信号由主摄像机或者辅助摄像机给出，用于在光照过暗时进行频闪式补光。本专利技术还提供了一种曲线行驶检测方法，所述方法涉及系统包括安装在曲线行驶位附近的前端系统和部署在管理中心的后端系统，所述前端系统包括多台主摄像机、辅助摄像机、图像分析仪以及置于训练车上的标志牌，后端系统包括服务器与客户端，前端系统通过传输网络连接后端系统，监控画面覆盖库位区域的主摄像机用于摄录库位处训练车的行驶状况，图像分析仪与主摄像机、辅助摄像机相连，具体检测方法包括以下步骤步骤S1:通过直接人工测量库位长、宽尺寸，运行摄像机标定程序，实现图像坐标系与世界坐标系的相互转化；步骤S2 :图像分析仪持续接收主摄像机捕获的监控图像，压缩成视频录像，同时运行标志牌识别程序，获取标志牌的位置和方向；步骤S3 :图像分析仪根据摄像机标定结果和标志牌识别结果，运行车辆位置姿态检测程序，获得车辆的位置和姿态；结合已知的车辆尺寸，进而确定车辆轮廓范围以及轮廓外边线至车道边界线的最短距离，并在车辆压线时触发主摄像机或辅助摄像机抓拍图片；当图像分析仪识别的标志牌从图像的特定区域消失时，判定车辆驶离对应主摄像机覆盖区域，图像分析仪将分段用时等测量信息，连同抓拍图片、视频录像均发送至服务器；步骤S4 :服务器收到各图像分析仪发来的测量信息后，运行评分程序，获得本次曲线行驶综合评分；步骤S5 :学员或教练员通过客户端访问服务器，浏览、下载和打印曲线行驶相关评分、抓拍图片以及视频录像。对于上述检测方法，专利技术人同样还有进一步的优化实施方案。作为优化，步骤S3中，在停车过程中车辆压线或距离小于设定阈值时触发主摄像机I或辅助摄像机2抓拍图片并发送至图像分析仪。作为优化，步骤S I中，进行摄像机标定时，(世界坐标系即车辆所在的现实世界的坐标系，由3个坐标轴X轴、Y轴、Z轴组成，图像坐标系即摄像机所拍摄的平面图像，由2个坐标轴U轴、V轴组成)，步骤SI中，进行摄像机标定时，所述摄像机标定程序的步骤为摄像机抓拍一幅图像，以任意像素点为图像坐标系原点，手动标记出本段曲线弯道路段四个车道边界线端点的图像坐标；标记图像坐标系原点所在的物理位置点，并以此为世界坐标系原点，测量曲线弯道路段实际场地中车道边界线四个端点的世界坐标；将四个库位顶点的世界坐标和像素坐标代入图像-世界坐标转化线性方程组中，求解图像-世界坐标转化矩阵；将任意一个世界坐标系下某点坐标值代入图像-世界坐标转化矩阵已知的图像-世界坐标转化线性方程组，即可计算出该点对应的图像坐标；在已知世界坐标高度的前提下，将任意一个图像坐标代入图像-世界坐标转化矩阵已知的图像-世界坐标转化线性方程组，即可计算出该点对应的世界坐标；至此，完成摄像机标定。作为优化，步骤S2中进行标志牌识别的流程如下对图像进行阈值分割，获得分割后的图像；对阈值分割后的图像进行连通域提取，判断连通域长、宽是否符合标志牌标记点图形的长、宽设定值，如果符合，则标记该连通域；逐个判断标记的连通域能否连接成和实际标记牌一致的形状，包括标记点数量和标记点连线所成的夹角，如果可以，则视连通区域为标记点检测图形，否则舍弃该连通域；重复本步骤，直至遍历所有连通域；以标记点检测图形为参考点，标识出其它附加字母和数字区域并识别，至此完成整个标志牌的识别。本检测方法中步骤S3中进行车辆位置姿态检测的步骤流程为将标志牌识别程序中获取的标记点检测图形的图像坐标代入摄像机标定程序的图像-世界坐标转化线性方程组中，即可获得标记点检测图形的世界坐标；在世界坐标系中，将标记点检测图形按照标志牌标原始标记点图形的排列规则连成存在交点的线段；在世界坐标系中，计算交点的坐标以及线段的夹角，交点坐标即为车辆位置，线段夹角即为车辆姿态。相对于现有技术中的方案，本专利技术的优点是1.本专利技术描述了一种，系统包括标志牌、摄像机、图像分析仪、传输网络、服务器和客户端；检测方法先记录摄像机画面，人工测量曲线弯道、训练车的物理尺寸，完成坐标系标定；图像分析仪持续接收摄像机捕获的监控图像并识别训练车上的标志牌，通过已标定的坐标系推算出车辆的实际位置、姿态、轮廓范围以及轮廓至标记线的最短距离，并在车辆轮廓跨越标记线时抓拍图片；服务器通过传输网络接收来自图像分析仪的测量数据和图片、视频，并计算出训练评分，驾驶员及教练员通过后端的客户端对信息进行查询或调阅视频录像，如此实现对驾驶员的有效培训，提高驾培人员的学习效率；2.本专利技术完全基于视频技术，不需要在场地上埋设其它传感器，也不需要增加任何车载电气设备，结构简单，成本低廉；3.本专利技术直接基于视频技术，支持对压线等异常情况的图片抓拍，取证方便。附图说明下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲线行驶检测系统，其特征在于，它包括安装在曲线行驶位附近的前端系统和部署在管理中心的后端系统，所述前端系统包括多台主摄像机、图像分析仪以及置于训练车上的标志牌，后端系统包括服务器与客户端，前端系统通过传输网络连接后端系统，监控画面覆盖库位区域的主摄像机用于摄录库位处训练车的行驶状况，与主摄像机相连的图像分析仪持续接收主摄像机捕获的监控图像并压缩成监控图像，同时图像分析仪监测车辆的运行姿态，图像分析仪将监测结果与监控图像发送至后端系统的服务器，客户端可调用查看服务器内的监测结果与监控图像。

【技术特征摘要】
1.一种曲线行驶检测系统，其特征在于，它包括安装在曲线行驶位附近的前端系统和部署在管理中心的后端系统，所述前端系统包括多台主摄像机、图像分析仪以及置于训练车上的标志牌，后端系统包括服务器与客户端，前端系统通过传输网络连接后端系统，监控画面覆盖库位区域的主摄像机用于摄录库位处训练车的行驶状况，与主摄像机相连的图像分析仪持续接收主摄像机捕获的监控图像并压缩成监控图像，同时图像分析仪监测车辆的运行姿态，图像分析仪将监测结果与监控图像发送至后端系统的服务器，客户端可调用查看服务器内的监测结果与监控图像。2.根据权利要求1所述的曲线行驶检测系统，其特征在于，所述多台主摄像机固定于曲线行驶位上方的立杆上，各能够俯视曲线弯道一段弧线区域。3.根据权利要求2所述的曲线行驶检测系统，其特征在于，在每台主摄像机的两侧还设有辅助摄像机，用于辅助补充捕捉库位内训练车的运行轨迹。4.根据权利要求1所述的曲线行驶检测系统，其特征在于，所述标记牌设置在车顶、发动机机顶盖或者后备箱盖上，所述标记牌上的标记图形为若干标记点，标记点排列成具有固定夹角和唯一交点的特定线段。5.根据权利要求1或2或3所述的曲线行驶检测系统，其特征在于，主摄像机、辅助摄像机的机位旁均设有补光灯，所述补光灯的同步信号由主摄像机或者辅助摄像机给出，用于在光照过暗时进行频闪式补光。6.一种曲线行驶检测方法，其特征在于，所述方法涉及系统包括安装在曲线行驶位附近的前端系统和部署在管理中心的后端系统，所述前端系统包括多台主摄像机、辅助摄像机、图像分析仪以及置于训练车上的标志牌，后端系统包括服务器与客户端，前端系统通过传输网络连接后端系统，监控画面覆盖库位区域的主摄像机用于摄录库位处训练车的行驶状况，图像分析仪与主摄像机、辅助摄像机相连，具体检测方法包括以下步骤: 步骤S1:通过直接人工测量库位长、宽尺寸，运行摄像机标定程序，实现图像坐标系与世界坐标系的相互转 化； 步骤S2:图像分析仪持续接收主摄像机捕获的监控图像，压缩成视频录像，同时运行标志牌识别程序，获取标志牌的位置和方向； 步骤S3:图像分析仪根据摄像机标定结果和标志牌识别结果，运行车辆位置姿态检测程序，获得车辆的位置和姿态；结合已知的车辆尺寸，进而确定车辆轮廓范围以及轮廓外边线至车道边界线的最短距离，并在车辆压线时触发主摄像机或辅助摄像机抓拍图片；当图像分析仪识别的标志牌从图像的特定区域消失时，判定车辆驶离对应主摄像机覆盖区域，图像分析仪将分段用时等测量信息，连同抓拍图片...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚庆明，顾原，
申请(专利权)人：苏州苏迪智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：