[发明专利]基于CMOS模拟视频信号的车流量检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于CMOS模拟视频信号的车流量检测方法，属于信号处理技术、控制技术、工业测控技术。

背景技术

近年来我国的城市交通事业得到了长足的发展，但道路建设、交通网管等基础设施建设需要大量资金，建设周期也长，其发展的速度远远低于交通工具的增加速度，且发达地区的人口密度大，车辆人均拥有量较高，造成城市交通塞车堵车现象严重，路口安装车流量检测系统，可以帮助交通管理部门了解各个路口的车量通行情况，合理安排车辆流向，及时疏导交通，缓解堵车、塞车现象，并对城市道路建设提供了详尽的数据，因此，交通管理部门对路口车流量进行监控，对城市交通的联网控制具有重要的指导作用，对城市道路建设规划等都有着重要的意义。

对交通路口车流量情况进行检测的方法包括早期的人工计数方法，基于雷达射频信号的方法，基于电磁信号进行检测的方法以及基于视频信号的检测方法等。这其中由于基于视频的检测方法具有在成本、检测效率及精度等方面的优势而得到了越来越广泛的应用。

现有的基于视频信号的检测方法其实现方式大致分为以下两类：

①基于工控计算机的车流量视频检测方案，该类系统利用安装在公路、指定的道路上或在移动车辆上的工控机作为图像处理单元，通过判断视频图像的检测区内是否有无车辆通行并统计单位时间通过的车辆数来确定车流量大小；由于其工作环境为野外或路口，信号、图像、传输等模块完全按工业级标准设计，所以投资较大；此外，该系统在实际运行时稳定性差的缺点导致了其实用性能并不理想；

②基于DSP+FPGA的视频检测方案，该系统是以FPGA作为图像采集的逻辑控制单元，DSP作为视频图像的处理核心，FPGA将采集的图像数据存储在外扩RAM存储器中，DSP从RAM中读取图像并进行处理。这种实现方式造价较低，可靠性高，但实时性差。FPGA芯片具有硬件逻辑处理速度快的特点，可以高速控制对图像的采集，但是DSP要实现对数字图像的处理则需要相对多的时间，虽然新一代DSP芯片的时钟频率已经有所提高，但与FPGA相比两者运行速度的不匹配造成了整个系统的处理效率低下。加之DSP芯片还要实现对视频采集的管理、对数字图像的处理和对RAM读写的控制，导致了这类系统远不能满足工程实际实时性的要求。

发明内容

为避免现有技术的实时性差、投入过大的缺陷，本发明提出了一种基于CMOS模拟视频信号的车流量检测方法，该方法将CMOS摄像头原始信号通过门限电路经比例放大后，同场同步、行同步信号一起传入FPGA芯片，FPGA实现对图像时序的控制并通过对流量检测区的先后两帧图像的高电平脉冲数目的比较做出是否有车辆通过的判定，将判定结果在给定时间段内进行计数，则将计数结果除以给定时间就可以作为单位时间段内的车流量数据；

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：基于CMOS模拟视频信号的车流量检测方法，其特点是包括以下步骤：

(a)在道路图像中选择一块车道区域作为车辆通行的检测区，通过预先调试确定其像素位置参数，将其存入FPGA的寄存器变量中。检测区域的选取可以多样，其宽度大致为单车道在图像中所占宽度，长度大致为平均车量长度；

(b)将CMOS摄像头原始模拟视频流分为两路，一路通过视频分离芯片获得场同步和行同步信号，另一路通过门限电路和放大器电路进行二值化，获得CMOS图像脉冲信号。由于行场同步和消隐信号的电平要远远小于图像信号，因此通过门限电路进行二值化的脉冲中必定不包含其成分，从而有效消除了同步和消隐信号对图像脉冲的影响；

(c)CMOS摄像头的同一帧视频信号分为两场，FPGA在处理的时候，通过场控开关仅只对其中的一场进行处理(例如奇场)；在一场视频信号到来时，将行场同步信号和图像脉冲传给FPGA芯片，利用按照步骤(a)确定的车流检测控制参数，在奇数帧到来时，对落入车流量检测区的图像脉冲进行计数，将计数结果ODD存入FPGA寄存器；当偶数帧到来时，同样对落入检测区的图像脉冲进行计数。根据系统的调试结果确定阈值T，当偶数帧计数结束时将其值EVEN与奇数帧的计数结果进行比较，若满足|EVEN-ODD|≤T，则判定当前时刻无车辆通过，否则认为当前时刻检测区图像发生了显著变化，此时判定当前时刻有车辆通过，车流量计数值加一；

(d)将步骤(b)(c)在一段时间循环，即得到了某时段在路口的车流量数据。