一種基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法。采用電子警察系統(tǒng)高清攝像機(jī)抓拍的車輛圖像與車牌識別為基礎(chǔ)，計算單位時段內(nèi)車輛流量與車牌識別率，對單位時段內(nèi)車輛流量和車牌識別率與相同時段正常車輛流量和車牌識別率進(jìn)行比較，判斷該車道的車輛檢測與車牌識別是否異常，根據(jù)設(shè)定的車輛流量和車牌識別率異常時的閾值，判斷補(bǔ)光燈是否存在問題，進(jìn)行補(bǔ)光燈故障的檢測。本發(fā)明實現(xiàn)簡單，算法容易，檢測準(zhǔn)確性高，可操作性強(qiáng)，不增加任何硬件，不影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率，節(jié)省了大量的人力、物力和財力，降低維護(hù)成本，使用前景十分廣闊。
【專利說明】-種基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法 -、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬計算機(jī)應(yīng)用的智能交通范疇，尤其涉及計算機(jī)圖象處理領(lǐng)域，具體是一 種基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法。 二、【背景技術(shù)】
[0002] 近年，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口日益增多，機(jī)動車保有量迅速增長，造 成交通擁堵非常明顯，交通事故明顯上升，在城市交通中，闖紅燈、逆行、超速、違章變道等 現(xiàn)象時有發(fā)生，每年造成大量的人員傷亡與財產(chǎn)損失，給國家、社會和家庭帶來嚴(yán)重問題， 為了規(guī)范駕駛員的駕駛行為，減少交通事故的發(fā)生，現(xiàn)在很多城市都在路口建立電子警察 系統(tǒng)。
[0003] 電子警察系統(tǒng)就是在紅綠燈路口安裝500萬（或200萬）像素高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)， 并連接紅綠燈信號系統(tǒng)，對通過路口的所有車輛進(jìn)行檢測，當(dāng)車輛出現(xiàn)違章情形時，系統(tǒng)自 動抓拍車輛的違章圖像，并自動識別違章車輛的號牌，W作為車輛闖紅燈處罰的有效證據(jù)。
[0004] 隨著電子警察系統(tǒng)在國內(nèi)的大量建設(shè)，電子警察設(shè)備的維護(hù)工作已非常大，由于 電子警察系統(tǒng)設(shè)備屬于戶外設(shè)備，設(shè)備長期受到暴曬與雨淋，容易出現(xiàn)故障，其中，夜間為 攝像機(jī)進(jìn)行補(bǔ)光的LED補(bǔ)光燈，最易出現(xiàn)故障。由于補(bǔ)光燈出現(xiàn)故障后，夜間車輛檢測與車 牌識別會受到很大的影響，因此，如何在補(bǔ)光燈出現(xiàn)故障后能對故障進(jìn)行自動判斷，并及時 告警修復(fù)異常重要。
[0005] 電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈通常采用L邸頻閃補(bǔ)光燈，L邸補(bǔ)光燈中最易出現(xiàn)故障的地 方是L邸燈珠和控制板，L邸燈珠易因老化后燒壞，常規(guī)L邸補(bǔ)光燈的壽命通常只有2?3 年。L邸補(bǔ)光燈故障主要有兩類；1)補(bǔ)光燈光線減弱，通常是補(bǔ)光燈出現(xiàn)少量燈珠壞，使補(bǔ) 光燈光線減弱；2)補(bǔ)光燈不亮，通常是補(bǔ)光燈燈珠全部燒壞或者補(bǔ)光燈控制板損壞。
[0006] 為使電子警察系統(tǒng)能夠良好地運(yùn)行，當(dāng)補(bǔ)光燈設(shè)備出現(xiàn)故障后，如何采用簡單快 捷的方法對設(shè)備故障情況進(jìn)行判斷，并及時告警非常重要，該不僅保障設(shè)備能及時得W維 修，還能減少大量的人力對設(shè)備進(jìn)行定期的巡查。 H、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈設(shè)備易出現(xiàn)故障的問題，提供一種通過 統(tǒng)計高清攝像機(jī)抓拍的車輛圖像，計算車輛檢測率與車牌識別率，對補(bǔ)光燈故障及時做出 判斷，并及時對故障進(jìn)行報警處理的方法。本方法可W及時對補(bǔ)光燈故障進(jìn)行判斷，分析 故障類型，對故障情況進(jìn)行及時報警，方便技術(shù)人員及時維護(hù)故障設(shè)備，保障系統(tǒng)正常運(yùn) 行；無需耗費(fèi)大量的人力、物力和財力對前端設(shè)備進(jìn)行定期巡查，降低維護(hù)成本。
[0008] 本發(fā)明的基本思路是：由于補(bǔ)光燈出現(xiàn)故障后，夜間抓拍車輛圖像亮度降低，車輛 檢測率與車牌識別率會迅速降低。通過分析車輛檢測率與車牌識別率下降比例，判斷補(bǔ)光 燈屬于哪類故障，并進(jìn)行報警處理。該種思路是基于電子警察系統(tǒng)中攝像機(jī)和補(bǔ)光燈的設(shè) 置；由于！個500萬（或200萬）像素相機(jī)通常會覆蓋2?3根車道，每根車道需要1盞補(bǔ) 光燈，因此，一個相機(jī)關(guān)聯(lián)2?3個補(bǔ)光燈，該2?3個補(bǔ)光燈一般同時壞的可能性較小，通 常故障是其中一個補(bǔ)光燈不亮或是光亮減弱，本發(fā)明根據(jù)多個地方電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故 障后圖像出現(xiàn)的變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個補(bǔ)光燈出現(xiàn)損壞后，該車道的圖像效果較差，色 彩較暗，而其他車道影響不大，直接采用圖像的色彩亮度變化來判斷補(bǔ)光燈異常，不能取得 好的效果。電子警察系統(tǒng)對每輛經(jīng)過路口的車都進(jìn)行圖像抓拍與車牌識別，因此，本發(fā)明采 用對車輛的檢測率與車牌識別率來判斷該車道的車輛檢測與車牌識別是否異常，W此判斷 補(bǔ)光燈是否存在問題，并且判斷是燈珠部分損壞還是全部損壞。
[0009] 本發(fā)明的目的是該樣實現(xiàn)的：采用電子警察系統(tǒng)高清攝像機(jī)抓拍的車輛圖像與車 牌識別為基礎(chǔ)，計算單位時段內(nèi)車輛流量與車牌識別率，對單位時段內(nèi)車輛流量和車牌識 別率與相同時段正常車輛流量和車牌識別率進(jìn)行比較，判斷該車道的車輛檢測與車牌識別 是否異常，根據(jù)比較是否超過設(shè)定的車輛流量和車牌識別率異常時補(bǔ)光燈的燈珠部分損壞 或者燈珠全部損壞情況的闊值，判斷補(bǔ)光燈是否存在問題，進(jìn)行補(bǔ)光燈故障的檢測。
[0010] 首先獲取電子警察設(shè)備處于正常情況下前X天每個車道的過車數(shù)據(jù)，并W 1個小 時為時段單位，統(tǒng)計每一天各時段每根車道的車輛流量Nuk、車牌識別率Ruk，然后統(tǒng)計前X 天的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計每天同一時段的平均車輛流量巧fc和車牌識別率馬
[0011] 選定每天晚上20點(diǎn)至次日凌晨6點(diǎn)作為判別的時間段，獲取當(dāng)前時段的車道的車 輛流量值叫，車牌識別率計算當(dāng)前車輛流量叫與前X天平均值麻邦之差與巧fe的比值 Sj.k、車牌識別率rj.k與前X天平均值之差TjW并分別設(shè)定Sj.k和Tj.k異常時的闊值；
[001引對晚上20點(diǎn)至次日凌晨6點(diǎn)，每一整時段每個車道的Sj.k、Tj.k值進(jìn)行判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn) 有一個Sj.k、Tj.k值出現(xiàn)異常后，即對異常值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)該值大于設(shè)定的閥值，則繼續(xù)觀察 下一時段，如果下一時段出現(xiàn)同樣的異常情況，則同時比較相鄰補(bǔ)光燈覆蓋車道兩個時段 的Sj.k、Tj.k值，如果相鄰補(bǔ)光燈覆蓋車道的值為正常，則初步判斷該車道的補(bǔ)光燈異常，并根 據(jù)閥值的大小，判斷是補(bǔ)光燈完全壞還是部分燈珠壞；如果所有車道都出現(xiàn)Sj.k、Tj.k值異常， 則判斷白天時段所有車道的Sj.k、Tj.k值是否正常，如果白天正常，則及時告警，通過人工調(diào)取 實時圖像，并判斷是否為補(bǔ)光燈異常。
[0013] 其中；i=l…X，表示當(dāng)前時刻前i天；
[0014] j=l'''24,表示第j小時的數(shù)據(jù)；
[0015] k=l…Y,表不第k根車道；
[0016] X為需統(tǒng)計平均時段的天數(shù)；
[0017] Y為單個相機(jī)覆蓋的車道總數(shù)；
[001引 Nyk表示當(dāng)前時刻前面第i天j時段第k根車道的車輛流量；
[0019] Ruk表示當(dāng)前時刻前面第i天J時段第k根車道的車輛識別率；
[0020] f/fc表示當(dāng)前時刻前面X天j時段第k根車道的平均車輛流量；
[0021] 表示當(dāng)前時刻前面X天j時段第k根車道的平均車牌識別率；
[0022] rij.k表示當(dāng)前j時段第k根車道的車輛流量；
[002引rj.k表示當(dāng)前j時段第k根車道的車牌識別率；
[0024] Sjk表示當(dāng)前時刻車輛流量rijk與前X天同一時段平均車輛流量之差與巧*的 比值；
[00巧]Tj.k表示當(dāng)前時刻車牌識別率rj.k與前X天同一時刻平均車牌識別率V之差；
[0026] 具體實施步驟如下：
[0027] 1)、選取電子警察設(shè)備正常情況下前X天每個車道的過車數(shù)據(jù)，并Wl個小時為時 段單位，統(tǒng)計每一天各時段每根車道的車輛流量為Nuk，正確識別車牌的車輛數(shù)位為Myk,并 計算車牌識別率Ruk，
[0028] Ruk=Muk/Nuk
[0029] 2)、計算前X天各時段每根車道的平均車輛流量巧fc，正確識別車牌的平均車輛數(shù) 竭fc，平均車牌識別率％1;
【權(quán)利要求】
1. 一種基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法，其特征在于：采用電子警 察系統(tǒng)高清攝像機(jī)抓拍的車輛圖像與車牌識別為基礎(chǔ)，計算單位時段內(nèi)車輛流量與車牌識 別率，對單位時段內(nèi)車輛流量和車牌識別率與相同時段正常車輛流量和車牌識別率進(jìn)行比 較，判斷該車道的車輛流量與車牌識別是否異常，根據(jù)比較是否超過設(shè)定的車輛流量和車 牌識別率異常時補(bǔ)光燈燈珠部分損壞或全部損壞情況的閾值判斷補(bǔ)光燈是否存在問題，進(jìn) 行補(bǔ)光燈故障的檢測： 首先獲取電子警察設(shè)備處于正常情況下前X天每個車道的過車數(shù)據(jù)，并以1個小時為 時段單位，統(tǒng)計每一天各時段每根車道的車輛流量Ni^車牌識別率Ri^然后統(tǒng)計前X天的 數(shù)據(jù)，統(tǒng)計每天同一時段的平均車輛流量胃#和車牌識別率Pifc; 選定每天晚上20點(diǎn)至次日凌晨6點(diǎn)作為判別的時間段，獲取當(dāng)前時段車道的車輛流量 值ηΛ，車牌識別率rA，計算當(dāng)前車輛流量ηΛ與前X天平均值沒#之差與反片的比值\_k、車牌 識別率與前X天平均值馬之差ΤΛ ;并分別設(shè)定異常時補(bǔ)光燈燈珠部分損壞時\_k的閾 值和補(bǔ)光燈燈珠全部損壞時Tjk的閾值； 對晚上20點(diǎn)至次日凌晨6點(diǎn)，每一整時段每個車道的Sjk、Tjk值進(jìn)行判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有一 個Sjk、Tjk值出現(xiàn)異常后，即對異常值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)該值大于設(shè)定的異常時補(bǔ)光燈燈珠部 分損壞或全部損壞的S#ΤΛ的閥值，則繼續(xù)觀察下一時段，如果下一時段出現(xiàn)同樣的異常 情況，則同時比較相鄰補(bǔ)光燈覆蓋車道兩個時段的SA、ΤΛ值，如果相鄰補(bǔ)光燈覆蓋車道的 值為正常，則初步判斷該車道的補(bǔ)光燈異常，并根據(jù)閥值的大小，判斷是補(bǔ)光燈完全壞還是 部分燈珠壞；如果所有車道都出現(xiàn)Sjk、Tjk值異常，則判斷白天時段所有車道的Sjk、Tjk值是 否正常，如果白天正常，則及時告警，通過人工調(diào)取實時圖像，并判斷是否為補(bǔ)光燈異常； 其中：i=l…X，表示當(dāng)前時刻前i天； 」=1···24,表示第j小時的數(shù)據(jù)；k=l…Y，表示第k根車道； X為需統(tǒng)計平均時段的天數(shù)； Y為單個相機(jī)覆蓋的車道總數(shù)； Nijk表示當(dāng)前時刻前面第i天j時段第k根車道的車流量； Rijk表示當(dāng)前時刻前面第i天j時段第k根車道的車輛識別率； 表示當(dāng)前時刻前面X天j時段第k根車道的平均車輛流量； 馬表示當(dāng)前時刻前面X天j時段第k根車道的平均車牌識別率； njk表示當(dāng)前j時段第k根車道的車輛流量；rjk表示當(dāng)前j時段第k根車道的車牌識別率； Sjk表示當(dāng)前時刻車輛流量ηΛ與前X天同一時段平均車輛流量1#之差與死*的比值； Tjk表示當(dāng)前時刻車牌識別率與前X天同一時刻平均車牌識別率Ip之差。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法，其特征在 于：具體實施步驟如下： 1) 、選取電子警察設(shè)備正常情況下前X天每個車道的過車數(shù)據(jù)，并以1個小時為時段單 位，統(tǒng)計每一天各時段每根車道的車輛流量為Niit，正確識別車牌的車輛數(shù)位為Mi^并計算 車牌識別率RiJk， Rijk_MiJk/NiJk 2) 、計算前X天各時段每根車道的車輛平均流量正確識別車牌的平均車輛數(shù) fi#，平均車牌識別率馬fc;
I 3) 、選定每天晚上20點(diǎn)至次日凌晨6點(diǎn)作為判別時間段，獲取當(dāng)前時段的車輛流量值 nik，車牌識別率rjk; 4) 、計算車輛流量、車牌識別率與前X天平均值之差比率：
Tjk=ITjk-Rjk 5) 、判斷 系統(tǒng)在晚上20點(diǎn)至次日凌晨6點(diǎn)，每一整時段都對每個車道的Sjk、Tjk值進(jìn)行計算， 并判斷該值是否異常，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其中一個Sjk、Tjk值出現(xiàn)異常后，即對異常值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)該 值大于設(shè)定的異常時補(bǔ)光燈燈珠部分損壞或全部損壞時SpLk的閥值，則繼續(xù)觀察下一時 段，如果下一時段出現(xiàn)同樣的異常情況，則同時比較相鄰車道兩個時段的值，如果相鄰車道 的值為正常，則初步判斷該車道的補(bǔ)光燈異常，并根據(jù)閥值的大小，判斷是補(bǔ)光燈完全壞還 是部分燈珠壞；如果所有車道連續(xù)兩個時段都出現(xiàn)ΤΛ值異常，則判斷白天時段所有車 道的Sjk、Tjk值是否正常，如果白天正常，則人工查看圖像，確定補(bǔ)光燈是否異常； 6) 、根據(jù)5判斷補(bǔ)光燈異常后，及時進(jìn)行告警處理； 7) 、根據(jù)告警信息，人工調(diào)取實時圖像，利用人工方式最后確認(rèn)補(bǔ)光燈是否異常，并進(jìn) 行相應(yīng)處理。
3.如權(quán)利要求1所述的基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法，其特征在 于：補(bǔ)光燈故障檢測流程是： 步驟1 :計算每個時段的SA、ΤΛ值； 步驟2 :如果當(dāng)前時段Sa >δsl和ΤΛ >δti，則執(zhí)行步驟3,否則轉(zhuǎn)入步驟1 ; 步驟3 :如果下一時段Sa >δsl和ΤΛ >δtl，則執(zhí)行步驟4,否則轉(zhuǎn)入步驟1 ; 步驟4 :計算相鄰車道兩個時段SA、ΤΛ值，如果相鄰車道兩個時段Sa <δsl和Tjk <Stl，則執(zhí)行步驟5,否則轉(zhuǎn)入步驟6 ; 步驟5:如果當(dāng)前時段Sa >Ss2和!^>St2，則當(dāng)前車道補(bǔ)光燈壞，否則當(dāng)前車道補(bǔ) 光燈部分燈珠壞，轉(zhuǎn)入步驟7 ; 步驟6:判斷白天兩個時段所有車道值是否正常，如果白天兩個時段所有車道 的ΤΛ值正常，則判斷為補(bǔ)光燈完全壞，否則判斷為攝像機(jī)故障，轉(zhuǎn)入步驟7進(jìn)行人工確 認(rèn)； 步驟7 :進(jìn)行告警處理，通過人工對比圖像，判斷補(bǔ)光燈是否異常； 上述步驟中：Ssl表示根據(jù)當(dāng)前時刻車輛流量與前X天同一時段平均車輛流量瑪4 之差與巧k的比值Ik判斷補(bǔ)光燈燈珠部分壞時^^勺閥值；δs2表示根據(jù)當(dāng)前時刻車輛流量njk與前X天同一時段平均車輛％之差與％的比值Sa判斷補(bǔ)光燈燈珠全部壞時Sa的閥 值；Stl表示根據(jù)當(dāng)前時刻車牌識別率h_k與前X天同一時刻平均車牌識別率之差ΤΛ判 斷補(bǔ)光燈燈珠部分壞時ΤΛ的閥值；δt2表示根據(jù)當(dāng)前時刻車牌識別率ι·Λ與前X天同一時 刻平均車牌識別率Iffc之差ΤΛ判斷補(bǔ)光燈燈珠全部壞時ΤΛ的閥值。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法，其特征在 于： 根據(jù)當(dāng)前時刻車輛流量ηΛ與前X天同一時段平均車輛車流量之差與f/fc的比值 Sjk判斷補(bǔ)光燈燈珠部分壞時&的閥值δsl=〇. 4 ; 根據(jù)當(dāng)前時刻車輛流量ηΛ與前X天同一時段平均車流量巧^之差與的比值Sa判斷 補(bǔ)光燈燈珠全部壞時Sjk的閥值δs2=〇. 8 ; 根據(jù)當(dāng)前時刻車牌識別率h_k與前X天同一時刻平均車牌識別率I?之差ΤΛ判斷補(bǔ)光 燈燈珠部分壞時Tjk的閥值δtl=〇. 5 ; 根據(jù)當(dāng)前時刻車牌識別率h_k與前X天同一時刻平均車牌識別率馬之差ΤΛ判斷補(bǔ)光 燈燈珠全部壞時Tjk的閥值St2=O. 9。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于圖像異常的電子警察系統(tǒng)補(bǔ)光燈故障檢測方法，其特征在 于：設(shè)定需統(tǒng)計平均時段的天數(shù)X為5?8 ;設(shè)定單個相機(jī)覆蓋的車道總數(shù)Y的取值為1? 3〇
【文檔編號】G01R31/44GK104237808SQ201410363409
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】邱敦國, 王茂寧 申請人:四川大學(xué)