一种用于高速公路的车辆异常行为监测系统

本发明涉及公路监测，具体涉及一种用于高速公路的车辆异常行为监测系统。

背景技术：

1、目前，针对高速公路车辆异常行为的监测方法主要通常是在高速公路的道路两侧设置高清探头，用于在指定位置获取目标车辆的车辆视频。然而，这种方法存在监控范围有限等问题。

2、因此，开发一种高效的车辆异常行为监测系统，对于提高道路安全性、减少交通事故具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于高速公路的车辆异常行为监测系统，解决了背景技术中所提出的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种用于高速公路的车辆异常行为监测系统，包括移动监测端和监测管理端；

4、所述移动监测端为设于其他车辆上的高清探头，且移动监测端用于在高速公路上的任意位置获取目标车辆的车辆视频；

5、所述监测管理端用于根据前背景分离技术提取目标车辆的前景图像，同时根据预储存的车辆三维模型提取前景图像对应模型图像，随后依据模型图像对前景图像做出缩放调整，接着依据任一个模型图像对应的比例车辆三维模型确定基准模型，再通过基准模型对比出主体图像和异常部分图像，然后获取对应的主体图像和异常部分图像及其相应的像素数量，之后计算出其对应的像素占比，以及各个像素占比与任一像素占比的占比差值，随后依据占比差值的均值与预设对比阈值比较，并根据大于预设对比阈值的占比差值均值，生成异常信号。

6、作为本发明进一步的方案：所述移动监测端包括：

7、采集触发模块，用于依据预先设置的tof激光雷达识别目标车辆，并生成触发信号；

8、视频采集模块，用于依据触发信号启动高清探头，并获取目标车辆的车辆视频；

9、视频传输模块，用于将车辆视频传输至监测管理端。

10、作为本发明进一步的方案：监测管理端包括：

11、云信息库，用于储存预建立的各种品牌型号的车辆三维模型；

12、预处理单元，用于将车辆视频拆解为若干个图像帧，并将图像帧导入预训练的图像分析模型中，图像分析模型通过前背景分离技术在各个图像帧中获取目标车辆的前景图像；

13、对比提取单元，用于依据主体模型的主体角度，将车辆三维模型的图像角度调节为与其一致，随后通过图像相似度算法计算出主图图像与车辆三维模型的相似值，随后选取相似值最高的一组车辆三维模型，以及与前景图像角度的一致的车辆三维模型对应角度的模型图像；

14、处理分析单元，用于依据模型图像与前景图像确定基准模型，并得出主体图像和异常部分图像，之后通过过去主体图像和异常部分图像及其相应的像素数量，对目标车辆的车辆视频进行异常分析，根据分析结果，得到异常信号；

15、监管处理单元，用于依据异常信号做出相应措施。

16、作为本发明进一步的方案：所述处理分析单元的具体分析方式如下：

17、a1、通过缩放模型图像，使其与前景图像重合，随后在前景图像中获取未与模型图像重合的部分，并将该部分标记为异常部分图像；

18、a2、将前景图像中与模型图像重合的部分记作主体图像；

19、a3、将各个图像帧对应的主体图像的大小调整为一致；

20、a4、在各个调整后的前景图像中，获取异常部分图像的中心点，随后以该中心点为起点与异常部分图像中的边缘像素点连接成线段，之后以该中心点为圆心，并以线段距离最短一条线段为半径，做出圆形，然后获取该圆形内部的图像，并记为分析图像；

21、a5、获取各个图像帧对应的分析图像中的像素数量n，同时获取基准模型对应主体图像的像素数量m；

22、a6、通过xb＝n/m，得到对应分析图像的像素占比xb：

23、a7、将各个分析图像的像素占比标记为xbt，t＝1、2、……r，r表示分析图像的数量，随后通过方差公式分析出各个像素占比之间方差值fc，随后将方差值与预设的方差阈值cy进行比较：

24、若fc＞cy，则表示像素占比的离散程度过大，之后按照|xbt-xbp|从大到小的顺序依次删除对应的xbt值并对应计算剩余的方差值fc，直至fc≤cy，其中，xbp表示参与计算对应方差值时，所用的所有xbt的平均值；

25、之后获取f≤f0时，对应xbt，并对应的xbt标记为xbg，g＝1、2、……f，表示f≤f0时，对应xbt的数量，且f≤r；

26、a8、令g的值为1，随后通过xcg＝|xbg-xb1|，计算出对应像素占比与xb1之间的占比差值xcg，式中，xbg不选用xb1，即xcg中的g＝2、3、……f；

27、a9、求取所有xcg之间的平均值xcp，随后将xcp与预设的对比阈值dy进行比较：

28、若xcp＞dy，则表示目标车辆存在有高速抛物的异常行为，并生成异常信号；

29、在步骤a9中，若xcp≤dy，则表示目标车辆未存在高速抛物的异常行为，且不生成异常信号。

30、作为本发明进一步的方案：步骤a3中的调整方式如下：

31、sa1、任意选取一个前景图像对应的模型图像，随后将该模型图像对应比例车辆三维模型定为基准模型，其中，基准模型表示为车辆三维模型不能进行缩放，且以其质心为中心点允许全方位转动；

32、sa2、逐个选取其他前景图像，并将基准模型的角度调整与前景图像中车辆主体的角度一致，接着缩放对应的前景图像，使前景图像中车辆主体与角度调整后的基准模型重合；

33、sa3、将步骤sa2调整后前景图像的像素大小调整为一致，即各个图像帧对应的主体图像大小调整为一致。

34、作为本发明进一步的方案：所述移动监测端的安装使用方式包含以下两种：

35、一、移动监测端始终安装在车辆上，该种方式为通过预先签订的安装协议将移动监测端安装在车辆上，且该移动监测端与etc卡一体设置；

36、二、移动监测端以进入高速人工通道即时安装的形式安装使用，且该移动监测端与cpc卡一体设置。

37、作为本发明进一步的方案：还包括设置在高速公路上的违章探头处固定监测端；

38、所述固定监测端用于在高速公路上的指定位置获取目标车辆的车辆视频，且固定监测端包括移动监测端中的采集触发模块、采集触发模块和视频传输模块；所述固定监测端为设于高速公路的道路两侧的高清探头。

39、本发明的有益效果：

40、本发明，通过移动监测端和采集触发模块的设计，实现在高速公路上任意位置获取目标车辆视频，对高速公路上的车辆进行全面监控，同时减少数据冗余并节能；

41、本发明，利用预处理单元、对比提取单元和处理分析单元自动化识别异常行为，监测管理端可以实时分析视频，及时发现异常，提高道路安全。

42、本发明，提供两种安装方式增加适用性，移动监测端与etc卡或cpc卡一体设置简化使用，监管处理单元依据异常信号支持交通管理和执法，提升道路管理水平。