视频移动侦测技术在城市交通管理中的应用
传统的视频交通红绿灯违章监控系统如图1 所示,采用地埋感应线圈,将车辆通过信息和红绿灯信息经过一个检测单元处理后再送到拍摄主机决定是否进行拍摄。这种传统方法的缺点是在道路修好后再建设红绿灯交通管理设备,所以在埋放地埋感应线圈时会对道路造成破坏。特别是当地埋感应线圈故障时,维修、更换都很不方便,也会对道路造成严重损坏 。
采用基于计算机图象处理的视频移动侦测技术,计算机系统通过摄相机对道路上的移动物体进行车辆识别,而不需要地埋感应线圈。计算机系统对识别的运动车辆结合信号灯状态信号处理后,自动对违章车辆进行拍摄取证。在建设和维修时都不会对道路造成损害
图1 交通违章监控系统
一、采用移动侦测技术的可行性
视频动态侦测(VMD) 技术是通过对摄像机拍录的图像序列进行自动分析,实现对动态场景中运动物体的定位、识别和跟踪,并在此基础上分析和判断运动物体的行为,来监控和确定现场发生的情况。计算机里的MPEG视频流由3 类编码帧组成,它们分别是关键帧( I 帧) ,预测帧( P 帧) 和内插双向帧(B 帧) 。I 帧按J PEG标准编码,独立于其他编码帧,它是MPEG视频流中唯一可存取的帧, 每12 帧出现一次。截取连续的I 帧,经过解码运算,以帧为单位连续存放在内存的缓冲区中,再利用函数在缓冲区中将连续的两帧转化为位图形式,存放在另外的内存空间以作比较之用,此方法是通过背景差分分析,从而获取画面变化信息[4 ] 。目前国产某视频采集卡用的是背景差分和时间差分相结合的一种帧差分的算法。通过计算两个有一定时间间隔的帧的象素差分获得场景变化。这种算法对用于野外自然环境,比较合适,可以有效降低自然光线变化的干扰。主要特点如下。
1) 可以设置多个运动检测区域和速度状态等参数。可以设置1 - 99 个有效的矩形区域,还可以设置快速和慢速两种运动检测状态。快速检测是对每隔两帧的两帧数据进行差分运算,慢速检测是指对相隔12 帧以上的两帧数据进行差分运算[5 ] 。
2) 可以根据需要设定阈值量。
因为经过A/ D 转换后的数据是标准的ITu656 YUV 4 ∶2 ∶2 格式,而人眼又是对亮度最敏感,为了简化算法,提高效率,直接对亮度( Y) 值进行处理。对于某个检测区域内每个象素点( x , y) , T 时刻与T - n 时刻亮度( Y) 的差值为Mx , y ( T) = | | Y x , y ( T) - Y x , y ( T - n) | | , IF | | Mx , y ( T) - Mx , y ( T - n) | | ≥Ta THEN L = TRU E ,得到区域 差分系数IMsum =ΣL 。
实际决定是否报警,可由整个设置检测区域的IMsum值来判断[6 ] 。报警= 真, IF| |ΣIMsum ( ) | | ≥Tb 。报警= 假, EL SE Ta , Tb 为适当阈值量。
在CIF 格式下,整个画面的分辨率是352 ×288(PAL) ,按16 ×16 像素宏块大小来划分整个检测区域,宏块内的像素点是逐点从左到右,从上到下进行差分运算并得到宏块差分系数。整个检测区域又是按16 ×16 的宏块从左到右,从上到下进行扫描,最后计算出整个区域的差分系数 。
3) 容易获取运动检测结果。
如果整个区域的差分系数大于设定的阀值,置报警状态并实时将每个检测区域的宏块差分系数都返回。根据预先设置的快速和慢速两种检测状态, 对画面进行不间断的分析处理,并返回结果,直到停止运动检测。如果整个区域的差分系数小于设定的阀值,复 位报警状态。
二、移动侦测的实现机制
由视频采集卡上的DSP(数字信号处理器) 上实现视频信号的MPEG4/ H264 实时编码。视频采集卡的功能模块如图所示。
图3 现场画面
图4 区域分割
图5 功能关系
[481][1954][2127][401][1680][221][2583][5418][6847][4977]
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