測·控領域專業互動媒體平臺
推動測試測量,檢測診斷,傳感物聯,遙測自控智能化發展
當前位置:CK365測控網 > 技術中心 > 解決方案 >

基于機器視覺的公路車流量檢測系統研究

中國測控網 2007-09-06 00:00:00

[導讀] 智能交通系統中需要的關鍵數據為道路的占有率、車流量、行車速度等。本文介紹了基于TMS320DM642的數字圖像車流量檢測系統,闡明了該嵌入式視覺系統的硬件組成原理及軟件結構和車流量檢測算法。

摘要:  智能交通系統中需要的關鍵數據為道路的占有率、車流量、行車速度等。本文介紹了基于TMS320DM642的數字圖像車流量檢測系統,闡明了該嵌入式視覺系統的硬件組成原理及軟件結構和車流量檢測算法。系統與現有的信號機聯調測試,證明其穩定可靠、識別率高、體積小、成本低、實時性好,能實時檢測十字路口道路的車流量信息。

       關鍵詞:
TMS320DM642;數字視頻處理;車流量檢測智能交通系統;虛擬線圈

引言

  隨著人口數量的增長,給交通帶來的壓力越來越大,智能交通系統成為近些年研究的熱點。車流量檢測智能交通的基礎部分,在系統中占有重要地位。目前有多種方法檢測車流量,例如:電磁感應裝置法和車流信息的超聲波檢測法。而實際上,前進中的車輛速度、種類始終變化,所以普遍存在反射信號不穩定,測量誤差大的問題。與以上方法相比,基于視頻的車流量檢測方法具有許多優點:從視頻圖像中提取可靠信息,完成道路交通的監視工作,可提高道路、車輛的自動化程度;交通監視控制系統中安裝的視頻攝像機比安裝其它傳感器更經濟、且破壞性低;實際道路交通系統中已經安裝了許多攝像機用于道路交通監視和控制,可一舉兩得。

  現有的傳統視頻檢測方法基于工控機,其算法成熟,且已形成相關產品。但其也有缺點:一是由于通用CPU沒有專用的硬件乘法器,故很難實現圖像的時實性處理。二是采用通用工控機,運行Windows系統,成本高,要時刻關心機器有沒死機,系統有沒感染病毒,操作系統的補丁升級等問題。基于以上兩點,本文提出了基于TMS320DM642(下簡稱DM642 )的嵌入式圖像識別方案,解決了存在的問題。
  
            車流量檢測系統的原理與組成

      車流量檢測系統的工作原理

  車流量檢測系統是由視頻采集、車流量數字視頻信號處理、不同環境下車流量檢測算法、以及車流量檢測結果輸出等幾部分組成。數字圖像采集部分的核心芯片是TVP5150,它可將模擬視頻信號轉換為數字視頻信號。DM642運行圖像算法對采集進來的圖像進行數字圖像處理。車流量數字視頻檢測算法白天主要是使用改進后的幀差法進行運動檢測,夜間使用車燈檢測法。按照車道將采集到的公路圖像化分為四部分,每部分對應一條車道。在每條車道中開設一個虛擬線圈(指圖像中一個矩形檢測區域,統稱為虛擬線圈),當有車壓過虛擬線圈時會引起虛擬線圈內像素值發生變化。根據此變化控制I/O口產生每條車道的相應脈沖,處理后發出脈沖給公路交通信號機,控制交通燈,從而達到實現智能交通的目的。同時,可以通過網絡將車流量信息傳到監控中心。
車流量檢測系統硬件

  DM642是德州儀器公司專門為多路視頻輸入輸出設計的數字信號處理芯片。其運算功能強大,建立在第二代高性能超長指令字結構上,可以8條指令并行執行,使這款芯片非常適用于數字圖像處理。考慮到實際工作的要求和系統的穩定性,將DM642的主頻設置為600MHz。根據實際應用環境和嵌入式系統的需要,系統除了擴展了系統必須的存儲器部分和視頻采集回放部分外,主要擴展了多路數字I/O和異步串口以及網絡接口功能,方便系統與外部通信。具體硬件實物如圖1所示。說明如下:外擴SDRAM,容量為4M×64位;外擴Flash,容量為4M×8位;2路PAL/NTSC標準模擬視頻輸入(CVBS或S端子),1路PAL/NTSC標準模擬視頻輸出;通過CPLD擴展8路數字I/O口,用于輸出車道上車流的信息;2路UART接口,接口標準RS232/RS422/RS485可配置;實時時鐘RTC+看門狗電路;10M/100Mbase-TX標準以太網接口。

 

  圖1 硬件實物圖

  系統組成如圖2所示,在圖中TMS320DM642通過64位寬的EMIF(External Memory Interface)總線擴展外部存儲器部分,包括32Mbytes的Synchronous DRAM,用于存放實際運行時用戶代碼和圖像數據。4Mbytes的Flash用于存放bootloader,以及用戶的應用程序,啟動時將FLASH中的代碼和數據加載到內存中(SDRAM中),用戶對與虛擬線圈的配置參數也可以存放在FLASH中。SDRAM的數據寬度為64位,FLASH的數據寬度為8位,分別對應TMS320DM642的CE0和CE1空間。同樣地,通用異步收發器UART(UNIversal Asynchronous Receiver)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)也是通過EMIF總線與DM642相連。UART用來擴展串口,本系統中可用其擴展了RS232接口。CPLD用來實現FLASH和UART的粘合邏輯及擴展通用數字I/O。為了方便軟件的實現,本系統中將這兩部分也連接到了DM642的CE1空間,其內部寄存器作為CE1存儲空間的一部分。

 

  圖2系統組成圖

視頻采集輸出部分

  為了統計十字路口車流量的信息,本系統設計了兩路模擬視頻輸入。系統將攝像頭采集的模擬視頻信號由TVP5150按ITU-R BT.656轉化為數字視頻流,內嵌同步信號發送到DM642的VP1口和VP2口上。圖像的行同步、場同步信號均內嵌在視頻數據流中的EAV和SAV時基信號中,視頻口只需要視頻采樣時鐘和采樣使能信號即可。DM642可通過FIFO實現數字視頻圖像三幀連續采集,當有一幀圖像正在處理時,其它兩個緩沖區還可以實現圖像的循環采集,從而解決了恒速的視頻采集與變速的圖像處理之間的矛盾。本系統擴展了一路視頻輸出,用于本地回放,當系統調試完畢后此部分功能可以不使用。視頻輸出由Phillips公司(現更名為NXP)的SAA7121芯片實現。SAA7121將DM642的VP0口傳出的數字視頻信號轉化為PAL(50Hz)制式或者NTSC(60Hz)制式模擬信號送外接視頻口輸出。

軟件部分

車流量統計算法

  由于白天和晚上路面光強變化非常大,這對算法的適應性提出了更高的要求,為了能全天得到車流量的信息,所以整個算法將白天和晚上分別開來處理。程序結合當時光線的不同情況,對兩種算法進行自動的切換,從而保障整個算法的運行環境。

 

  圖3夜間算法流程圖

  ·虛擬線圈的選取

  虛擬線圈的選取關系到檢測算法的精度和速度,并且受到攝像頭安裝的高度和傾角,以及攝像頭景深的影響。一般情況下,虛擬線圈靠近圖像底部的位置,車輛的間距較大,便于檢測。虛擬線圈越大,相對檢測精度就越高,相應的算法執行的時間也會越長。由于整個系統要適應各種路口、路面,所以虛擬線圈的選取交給了用戶。我們用VC6.0開發了PC機軟件,用戶使用此軟件,通過串口,對各個車道的虛擬線圈的大小和位置進行設置。

[整理編輯:CK365測控網]
標簽:  機器視覺[0]    智能交通[5]    公路交通[1]    車流量檢測[15]
 
[ 技術中心搜索 ]  [ ]  [ 好友分享 ]  [ 打印本文 ]  [ 關閉窗口 ]  [ 返回頂部 ]

版權與免責聲明:

①凡本網注明"來源:CK365測控網"的所有作品,版權均屬于CK365測控網,轉載請必須注明CK365測控網 www.jfbroe.live。違反者本網將追究相關法律責任。
②本網轉載并注明自其它來源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點或證實其內容的真實性,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。如其他媒體、網站或個人從本網下載使用,必須保留本網注明的"稿件來源",并自負版權等法律責任。
③如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。

注冊成為CK365測控網會員

可以無需任何費用瀏覽專業技術文章

 
 
注冊CK365測控網會員以便瀏覽全文
 
 
35选7怎么买