[发明专利]移动车辆图像追踪的方法和装置

说明书

本发明为自动搜集道路交通数据的交通监测系统，应用于对监测路段自动采集图像信号以进行车辆数、车种、行车速率等车流参数的判别。

以往的交通监测是以计数单一定点的方式来取得一路段的流量、速率与占有率等数据。传统上的作法，大多数是于路面下埋设感应线圈来进行监测。然而单一定点的监测方式常使得监测数据因代表性不足，而使监测与判断丧失其精准度，以致无法监测出整条路段的车流堵塞情况。另外，由于感应线圈因受车辆长期辗压，易致损坏，除本身功能无法发挥外，更需不时挖掘路面以进行线圈的替换或维修，除了造成人力与物力的浪费，并对交通产生相当程度的冲击。

传统上有一种车辆活动监测装置，以车辆为监测对象，利用摄影机以二维画面式的取像方法拍摄监测区的车辆图像数据，并储存在该装置中，再利用电脑处理该图像数据，以计算道路上车辆通过的车速、通过车辆数以及通过车辆型式。基本上前述传统方法抽取车辆的前端以得到该车辆前端的移动量，再利用该移动量来计算车辆前端的位移；利用该位移数据，以得到相关的交通资讯。然而，上述传统车辆活动监测装置若在抽取车辆前端位置时失败，或连续抽取相同车辆重复计算，结果都会影响计算值，以致得到错误的结果。且其取样方式是将车道划分为很多区域，重复计算以判定车辆行驶路线及有无变换车道。此演算法过于繁复，处理数据量过大，导致处理效率不高，处理时间较长。同时上述传统方法并未提出任何可自动达成背景图像初始化的方法。

为克服上述传统方法的缺点，本发明提供了一种移动车辆图像追踪方法，该方法包括下列步骤：第一步骤：将图像画面上可明视的一车道范围定义为一监测区，计算该监测区内的真实点与该真实点的图像间的一坐标转换关系；第二步骤：决定该监测区的图像中每一像素的一背景值；第三步骤：读取该监测区内每一该像素的图像强度值，该图像强度值经数据运算后，可得该监测区中一车辆出现与移动的监测结果；第四步骤：将该监测结果输出；第五步骤：动态更新该背景值。

本发明的另一方案，是提供了一种移动车辆图像追踪系统，该系统包含：至少一图像采集单元，将图像源转换为数字数据；至少一存储单元，其与该至少一图像采集单元连结，供储存数据；至少一数据处理单元，与该至少一存储单元连结，计算一车辆出现与移动的监测结果；以及至少一数据输入/输出控制单元，与该至少一数据处理单元连结，控制该至少一数据处理单元与一外部终端装置间的数据传输。

由于本发明使用了上述的先进技术，利用监测区的方式来进行图像监测，并利用车辆轮廓判别及关连运算等方法，绘制车辆行驶轨迹线来判断车种(例如大小车型及机车等等)、车速及变换车道等相关数据。本发明除了可提高监测的灵敏度外，更使所取得的数据具有平滑的效果。利用本发明所提供的方法，除了可减少数据处理的时间、增进运算效率外，更不会有误判的情况发生。

本发明的重点在于数据处理单元针对采集的车辆图像所做的运算操作，以得到实质上具有利用价值的信息。首先，在图像画面上可明视的空间范围依现场车道布设定义一监测区，其中该监测区可包含一条以上的车道。在监测区的外围及各车道分界线上选取至少四处定点作为控制点，并于现场丈量各控制点的相对坐标，设定监测画面中与各控制点对应的图像坐标，藉以计算监测区内图像与实际空间的几何对应关系，并决定车道线于图像画面上的位置。

在监测区定义完成之后，必须决定欲监测空间在图像画面上的初始图像背景值。本发明可直接利用人工选取监测区内无移动物体出现的画面来当作背景画面，来读取监测区的背景图像数据，但更简便的方法是利用一种背景图像抽取方法以自动读取监测区的背景值。针对同一像素(pixel)在一段时间中所连续采集的多数个图像强度值做成统计次数分布，将其中不具代表性的强度值视为噪音并予以滤除。噪音滤除之后，将连续非零的次数值合并为若干数据区块，选取数据累加之和最大者，其中出现次数最多的图像强度值即视为该像素的背景图像强度值。待各监测单元内所有的像素背景值稳定之后，监测的前置作业就告一段落。