本發(fā)明涉及公路收費站和交通流量調(diào)查裝置領(lǐng)域，特別是一種車輛分離判斷、交通流量調(diào)查設(shè)備及對應(yīng)的判斷調(diào)查方法。

背景技術(shù)：

車輛分離，是公路收費系統(tǒng)、交通流量調(diào)查系統(tǒng)的支撐技術(shù)。公路收費系統(tǒng)，是由車道收費單元并聯(lián)而成，車道收費單元的設(shè)備控制收費作業(yè)流程，車道收費單元包含以下設(shè)備：車道計算機、顯示收費作業(yè)信息的顯示器、收費作業(yè)臺、收費費額顯示器、語音報價器、收費票據(jù)打印機、收費放行電動欄桿、車輛分離檢測系統(tǒng)，這些設(shè)備依賴于穩(wěn)定的車輛分離系統(tǒng)。交通流量調(diào)查，是指在一定的時間內(nèi)，某條車道上所通過的車輛數(shù)，是衡量一個城市道路擁堵程度的重要指標(biāo)，也是城市規(guī)劃、道路建設(shè)的主要參考標(biāo)準(zhǔn)之一,車輛分離檢測系統(tǒng)是主要的支撐設(shè)備。

現(xiàn)階段車流量的檢測方式存在如下幾種方法：1.紅外檢測法：在車道左右兩端設(shè)置紅外發(fā)射和接收裝置。無車時，紅外線從發(fā)射端到達接收端。當(dāng)車輛通過時，紅外線被車輛阻擋，無法到達接收端，從而判斷出車輛進入和退出；2.地埋線圈感應(yīng)法：地面下方埋有磁通量感應(yīng)線圈。因車輛是金屬材料，當(dāng)車輛通過時，會導(dǎo)致線圈電感量突變，裝置不間斷檢測電感量，從而判斷出車輛進入和退出；3.激光飛行時間檢測法：在車道頂部安裝激光發(fā)射和接收裝置。無車時，激光飛行時間是某個常量。當(dāng)車輛通過時，因激光飛行路程減少，激光飛行時間小于該常量，從而判斷出車輛進入和退出。

但是，現(xiàn)階段技術(shù)的不足之處在于：失誤率高或成本高，只能判定車輛通過，無法判定車輛通過方向。尤其是，在公路收費系統(tǒng)中，存在一種極端情況，車輛正向進入后，可能會反向駛出，是以上三種方法不易滿足的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中車流量檢測的方式失誤率高或成本高的問題。

技術(shù)人員認(rèn)為，ccd，英文全稱:charge-coupleddevice，中文全稱：電荷耦合元件?？梢苑Q為ccd圖像傳感器,也叫圖像控制器。ccd是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。ccd上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素(pixel)。一塊ccd上包含的像素數(shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。ccd的作用就像膠片一樣，但它是把光信號轉(zhuǎn)換成電荷信號。ccd上有許多排列整齊的光電二極管，能感應(yīng)光線，并將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)外部采樣放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。

線陣ccd可以同時儲存一行圖像信號.由于其單排感光單元的數(shù)目可以做得很多，在同等測量精度的前提下，其測量范圍可以做的較大，并且由于線陣ccd實時傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率響應(yīng)高，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)測量，并能在低照度下工作，所以線陣ccd廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品尺寸測量和分類、非接觸尺寸測量、條形碼等許多領(lǐng)域。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具體方案是：

設(shè)計一種車輛分離判斷、交通流量調(diào)查設(shè)備，包括條碼區(qū)、和與所述條碼區(qū)的位置相對應(yīng)以檢測條碼區(qū)遮擋情況的的攝錄檢測裝置，所述攝錄檢測裝置包括攝像機、接收攝像機光源傳遞給光電轉(zhuǎn)換元件的ccd線性傳感器、與所述光電轉(zhuǎn)換元件通信連接的單片機；所述條碼區(qū)包括一定數(shù)量的寬度為a，間距為b的條形帶，所述b為的寬度為2a到5a之間，所述條碼區(qū)形成與車輛行駛方向存在傾斜角β的斑馬線，所述傾斜角β處于0～70°間，所述a小于6cm。

所述攝像機與車輛行駛方向間存在安裝角度α，該安裝角度α和所述傾斜角β相一致。

所述條碼區(qū)鋪設(shè)于道路路面上，與道路路寬相對應(yīng)，對應(yīng)的所述攝錄檢測裝置安裝于所述條碼區(qū)的上方。所述攝錄檢測裝置安裝于道路中部上方，距離地面高度4.5-5米。

或者，道路兩端分別設(shè)置攝像柱和條碼柱，所述條碼區(qū)鋪設(shè)于所述條碼柱的內(nèi)側(cè)面上，其對面的攝像柱上對應(yīng)安裝攝錄檢測裝置。在所述攝像柱和條碼柱內(nèi)安裝有夜間補光用光源。

所述攝像機的鏡頭外安裝有遮罩用光學(xué)透鏡。所述單片機的輸出端還連接有上位機元件以存儲和記錄單片機的輸出信息，所述條形帶的長度為1m到4m之間。

一種車輛分離判斷及交通流量調(diào)查方法，使用上述的車流量監(jiān)控系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

①記錄信息：當(dāng)車輛通過條碼區(qū)，先后經(jīng)過數(shù)個相鄰的條形帶，對條形帶部分形成遮擋畫面，帶有ccd線性傳感器的攝像機以200fps的頻率記錄條碼區(qū)畫面，條碼區(qū)畫面的條形帶形成條狀碼信息；

②信號的轉(zhuǎn)變：將步驟①中得到的條狀碼信息通過光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成電信號，其中，所述條碼區(qū)畫面中未有被遮擋的條形帶為記錄為1，有被遮擋的條形帶為記錄為0，將每幅遮擋畫面均記錄為一個一定數(shù)位的序列號；并將所述序列號按時間順序輸入單片機；

③分析信息并傳輸至存儲單元：單片機中通過比較先后序列號所代表電信號的變化記錄該條路的車流量，并準(zhǔn)確的記錄車輛在條碼區(qū)的運行方向。

在所述步驟②中，在一段時間內(nèi)的序列號全為1或者序列號中連續(xù)出現(xiàn)0的個數(shù)均少于4時，表示未有車輛通過；

在一段時間內(nèi)的序列號出現(xiàn)0的個數(shù)大于等于4，代表有車通過條碼區(qū)，其中，在該段時間內(nèi)相鄰的序列號在先的0的個數(shù)少于在后的0的個數(shù)時，表示車輛前行，在該段時間內(nèi)相鄰的序列號在先的0的個數(shù)多于在后的0的個數(shù)時，表示車輛后退。

在所述步驟②中，當(dāng)相鄰3段以上序列號信號中連續(xù)出現(xiàn)0的數(shù)目達到峰值n時，n乘以（a+b）得經(jīng)過車的車寬。

本發(fā)明的有益效果在于：

a.地面以一定角度傾斜布置白色條碼線，條形帶可以用印刷方式制作，該條碼的形狀結(jié)合特定的攝錄分析裝置能夠迅速分析出車輛實時的駛?cè)牒婉偝銮闆r，響應(yīng)時間小于0.1秒，該條碼的形狀結(jié)合特定的攝錄分析裝置能夠迅速分析出車輛實時的駛進和駛出情況，尤其是能夠分辨出當(dāng)車輛在測量裝置附近短暫停頓后前進或倒退所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；

b.安裝過程不破壞路面，安裝調(diào)試簡單，快速施工，能夠完全判斷行車方向，與現(xiàn)有設(shè)備接口兼容程度高；

c.計量過程中，條碼設(shè)備對磨損程度的要求低，使用壽命長;

d.本發(fā)明的條碼有鋪設(shè)于地面和鋪設(shè)于道路一側(cè)的柱面兩種情況，結(jié)構(gòu)方式不僅局限于一種，使用時可以因地制宜采用不同的結(jié)構(gòu)方法；

e.攝像機和控制器體積小，安裝簡單，維護和更新更加方便、快捷，可使用模塊化生產(chǎn)和運輸。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明使用狀態(tài)一的俯視方向示意圖；

圖3是本發(fā)明使用狀態(tài)二的俯視方向示意圖；

圖4是本發(fā)明使用狀態(tài)三的俯視方向示意圖；

圖5是本發(fā)明使用狀態(tài)四的俯視方向示意圖；

圖6是本發(fā)明使用狀態(tài)五的俯視方向示意圖；

圖7是本發(fā)明單片機中判斷的邏輯圖；

圖8是本發(fā)明實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是條碼柱側(cè)視方向剖視圖；

圖10是攝像柱的主視方向示意圖；

圖11是本發(fā)明帶有補光裝置的流程圖；

圖12是補燈開關(guān)流程圖；

圖13是亮度二值化和順序化流程圖；

圖中各部件名稱：1.上位機系統(tǒng)；2.通訊線；3.檢測裝置；4.光學(xué)透鏡；5.檢測角度范圍；6.車道路面；7.車輛；8.條形帶；9.條碼柱；10.攝像柱；11.內(nèi)置光源；12.遮光罩；13.補光燈。

具體實施方式

實施例1：一種車流量監(jiān)控系統(tǒng)，參見圖1，包括與道路路寬相應(yīng)的條碼區(qū)、處于條碼區(qū)上方攝程覆蓋道路路寬的攝錄檢測裝置，攝錄檢測裝置包括攝像機、接收攝像機光源傳遞給光電轉(zhuǎn)換元件的ccd線性傳感器、與光電轉(zhuǎn)換元件通信連接的單片機；條碼區(qū)包括一定數(shù)量的寬度為a,間距為2a到5a的條形帶8，條碼區(qū)形成與道路方向存在傾斜角β的斑馬線，傾斜角β處于20～90°間，a小于6cm。

攝像機與道路方向間存在安裝角度α，該安裝角度α和傾斜角β相一致。

攝錄檢測裝置安裝于道路中部上方，距離地面高度4.5-5米。方便大多數(shù)車輛通過。

攝像機的鏡頭外安裝有遮罩用光學(xué)透鏡4。條形帶的長度為3m.

單片機的輸出端還連接有上位機元件以存儲和記錄單片機的輸出信息。

一種車流量監(jiān)控方法，使用上述車流量監(jiān)控系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

①記錄信息：當(dāng)車輛通過條碼區(qū)，先后經(jīng)過數(shù)個相鄰的條形帶8，對條形帶8部分形成遮擋畫面，帶有ccd線性傳感器的攝像機以200fps的頻率記錄條碼區(qū)畫面，條碼區(qū)畫面的條形帶8形成條狀碼信息；

②信號的轉(zhuǎn)變：將步驟①中得到的條狀碼信息通過光電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成電信號，其中，條碼區(qū)畫面中未有被遮擋的條形帶8為記錄為1，有被遮擋的條形帶8為記錄為0，將每幅遮擋畫面均記錄為一個一定數(shù)位的序列號；并將序列號按時間順序輸入單片機；

③分析信息并傳輸至存儲單元：單片機中通過比較先后序列號所代表電信號的變化記錄該條路的車流量，并準(zhǔn)確的記錄車輛在條碼區(qū)的運行方向。

在步驟②中，在一段時間內(nèi)的序列號全為1或者序列號中連續(xù)出現(xiàn)0的個數(shù)均少于4時，表示未有車輛通過；

在一段時間內(nèi)的序列號出現(xiàn)0的個數(shù)大于等于4，代表有車通過條碼區(qū)，其中，在該段時間內(nèi)相鄰的序列號在先的0的個數(shù)少于在后的0的個數(shù)時，表示車輛前行，在該段時間內(nèi)相鄰的序列號在先的0的個數(shù)多于在后的0的個數(shù)時，表示車輛后退。

在步驟②中，當(dāng)相鄰3段以上序列號信號中連續(xù)出現(xiàn)0的數(shù)目達到峰值n時，n乘以（a+b）得經(jīng)過車的車寬。

ccd上有許多排列整齊的光電二極管，能感應(yīng)光線，并將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)外部采樣放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。線性ccd只有x一個方向，本發(fā)明中利用該特性，生成01序列，產(chǎn)生電信號，在先后的電信號中形成對比。

本發(fā)明中光電轉(zhuǎn)換原理如下：被攝景物通過攝像機的光學(xué)系統(tǒng)在光電靶上成像，由于光像各點亮度不同，因而使靶面各單元受光照的強度不同，導(dǎo)致靶面各單元的電阻值不同。與較亮像素對應(yīng)的靶單元阻值較小，與較暗像素對應(yīng)的靶單元阻值較大，這樣一幅圖像上各像素的不同亮度就表現(xiàn)為靶面上各單元的不同電阻值，原來按照明暗分布的“光像”就變成了相應(yīng)的“電像”。

如圖2-6，分別代表工作中的五種狀態(tài)，圖像信號轉(zhuǎn)換電路將上述狀態(tài)的圖像信息轉(zhuǎn)換成電信號輸入單片機，得出車輛通行狀態(tài)的結(jié)論，輸入至存儲元件，以便于后期調(diào)取分析。

具體的，在圖2中，當(dāng)車輛后退時，遮擋的條碼線逐漸減少，如圖3，當(dāng)車輛前進時，遮擋的條碼線逐漸增多且在一定時間內(nèi)達到峰值，可以測量車寬，圖4圖5記錄車輛方向移動的狀態(tài)。本發(fā)明可以記錄能夠雙向使用的車道，彼此不會發(fā)生沖突。設(shè)定遮擋數(shù)量大于4時開始計數(shù)，有效避免了當(dāng)人或非機動車經(jīng)過時的誤判。

實施例2：工作原理同實施例1，如圖8到13，不同之處在于安裝方式不同，本實施例中，道路兩端分別設(shè)置攝像柱和條碼柱，所述條碼區(qū)鋪設(shè)于所述條碼柱的內(nèi)側(cè)面上，其對面的攝像柱上對應(yīng)安裝攝錄檢測裝置。當(dāng)車輛通過時，豎直方向上條碼被遮擋，攝錄裝置攝錄信息并反饋信號至單片機，進一步傳導(dǎo)相關(guān)數(shù)據(jù)至上位機元件。同時，與實施例1中可同時測量車寬不同，本實施例可以同步測量車高。

同時，設(shè)有補光裝置，在缺少外部光源時也不影響使用。

最后需說明的是，以上者僅系本發(fā)明部分實施例，并非用以限制本發(fā)明，依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及特征，稍加變化修飾而成者，亦應(yīng)包括在本發(fā)明范圍之內(nèi)。