专利名称：基于车牌识别数据的交通流集散分析系统及其处理方法
技术领域：
本发明涉及智能交通领域，特别是一种基于车牌识别数据的交通流集 散分析系统及其处理方法，属于智能交通技术领域。
背景技术：
城市交通拥堵是世界各国面临的难题之一，缓解交通拥堵的方法已由 单纯的道路基础设施建设转向基础建设与交通管理两种手段并重。
但是传统的交通管理手段只从交通拥堵现象出发，往往是"头痛医头、 脚痛医脚"，无法从根源上把握交通流的汇集来源和消散去向，难以做到 对交通拥堵的防范于未然。交通流集散分析是指通过对路网上车辆出行路 径的分析，掌握在拥堵时段的指定区域交通流从各个源头汇集演变情况以 及区域消散交通流在不同路径上的分布状况。因此，拥堵区域的交通流集 散规律分析，能够对于交通管理者制定科学的排堵、治堵和防堵措施提供 数据支撑，具有非常重宴的意义。
交通管理部门制定的快速路排堵保畅措施，需要从排堵、治堵、防堵 三方面着手，保证交通管理措施的针对性、有效性和预见性。排堵工作需 要及时掌握交通拥堵区域集散现状，从拥堵区域的上下游匝道入手，及时 分流和疏导交通；治堵工作需要掌握快速路网高峰期间的交通需求，分析 并治理快速路的交通瓶颈点；防堵工作需要从交通需求管理的层次出发， 掌握交通拥堵区域的交通流集散路径来源和分布结构，实施匝道调控、交 通分流等措施从源头抑制过盛的交通需求。
传统的交通流集散分析一般是通过上下游各断面、匝道的线圈流量数据，推算指定区域上下游各个方向交通流的转向比例，估计指定区域交通 流的主要汇集方向和消散去向。由于各检测截面之间的距离远近不一，此 外算法模型本身也存在不可避免的局限和误差，这些因素都可能会带来推
算获得的交通流集散数据的较大误差。其中在研究报告"1-90 Interchange 17 (Newton Comer): Traffic Patterns and Operational and Safety Improvements "(下载地±止
http:〃www.bostonmpo.org/bostonmpo/4—resources/1—reports/1—studies/2—hig hway/i卯—interchange.pdf)，通过布设车牌识别手段调查公路各个出口位
置汇集的交通流来源及各条汇集路径的流量和比例，但最终结果仅是通过 事后人工处理获得，因此只能获取调查时间范围内的静态交通流汇聚情 况。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于车牌识别数据的交通流集散分析系统 及其处理方法，能够分析指定区域内在特定时间段内的交通流来缚于哪些 区域，以及这些交通流到达本区域所行驶经过的路径，并给出主要汇集路 径交通流的量化数据和比例；同时，分析指定区域内在特定时间段内的交 通流消散到达哪些终点区域，以及这些交通流到达这些终点的行驶路径， 并给出主要消散路径交通流的量化数据和比例。
为达到上述目的，本发明的技术方案是基于车牌识别数据的交通流 集散分析系统，包括路边数据采集子系统、路边通信子系统、车牌识别采 集处理平台子系统。路边数据采集子系统与系统车牌识别采集处理平台子 系统之间通过路边通信子系统完成高速通信，传输路边数据采集子系统所 采集的各种原始数据，满足系统车牌识别采集处理平台子系统对分布式存 储在路边数据采集子系统内的各种数据的调用。
所述的路边数据采集子系统包括车牌识别控制器、车辆检测单元、环形线圈、抓拍摄像机、全景摄像机、光端机以及供电单元等；路边数据采 集子系统承担了车辆与牌照图片的捕获、牌照识别处理、交通参数检测、 原始数据存储管理等功能。
所述的车牌识别采集处理平台子系统包括主干交换机、数据库服务
器、SAN交换机、磁盘阵列、数据传输服务器、应用服务器以及计算机终
端等；车牌识别采集处理平台子系统完成路边数据采集子系统获取的各种
原始数据、进行所需要的各种处理、数据存储、以及对所存储数据的管理。
基于车牌识别数据的交通流集散分析系统的处理方法，通过下述模块
来实现，如信息采集模块、预处理模块、单车轨迹跟踪模块、单车集散路
径生成模块、集散路径流量统计模块、集散路径流量修正模块、集散分布
展示模块以及基础配置模块。
基于车牌识别数据的交通流集散分析系统的处理方法的工作步骤为
步骤1:信息采集模块对外场车牌识别断面采集的流量、车辆经过信 息(车牌特写图片、车辆号牌、车牌颜色、车型、经过时间、经过地点) 等信息进行存储并上传。 '
步骤2:预处理模块22通过对外场采集的无法识别的车牌迸行图片二
次清洗和车牌再识别，进一步提高车牌信息采集的精度。
步骤3:单车轨迹跟踪模块对基于车牌识别数据的交通流集散分析系 统采集的车辆路径进行实时的跟踪与更新，其最新的路径信息包括车辆的
基础信息(属地、车型等)和之前出行通过的车牌识别断面的状态(时间、 地点等)。
单车轨迹跟踪的关键环节是车牌匹配比对和路径节点序列更新，即将 最新上传的车牌经过的断面记录与车辆之前的断面记录队列匹配比对，若 车牌匹配成功则根据对车辆当前出行最新的路径进行更新，反之则重新生 成另外一条实时更新的出行路径。步骤4:单车集散路径生成模块通过集散分析的配置和单车轨迹跟踪 结果，将经过汇集断面的单车汇集出行记录写入到单车汇集路径记录表 中；同时，将经过消散断面的单车消散出行记录写入到单车消散路径记录 表中。
单车集散路径是交通流集散分布中的最小粒度单位的信息，通过对单
车集散出行路径的统计可以进一步合成区域的交通流集散分布。单车集散 路径记录存储的信息包括车辆在汇集到某个断面或者从某个断面离开的 过程中经过的车牌识别断面序列、断面经过时间等信息。
步骤5:集散路径流量统计模块对路网中符合指定车辆类型、汇集断 面或消散断面相同、经过汇集或消散断面时间位于同一个周期内、且汇集 或消散路径相同的单车集散路径记录个数进行统计，生成指定断面的各条 汇集或消散路径的观测交通量。
步骤6:集散路径流量修正模块计算经过断面的各路径汇集或消散流 量之和与断面线圈检测流量的绝对误差量，将此差值按比例分配给经过该 断面的各条集散路径，完成对各条集散路径的流量修正。 .
步骤7:集散交通流分布展示模块在对集散路径观测流量进行修正的 基础上，通过集散断面与指定区域的隶属关系合成指定区域的集散路径流 量。并对区域集散路径交通流分布数据进行动态图形展示，集散分布展示 的内容包括汇集路径分布、各条汇集路径的源头以及路径的汇集流量与 汇集比例；消散路径分布、各条消散路径的终点以及路径的消散流量与消 散比例。
本发明的有益效果(1)该系统可以获取量化的交通流汇集与消散 路径的分布状况；(2)通过采用车牌识别方式对区域集散路径流量进行 直接采集，可以获取比线圈数据推算更加准确的结果；(3)该系统为从
源头采取道路交通排堵保畅提供了数据支持和决策依据，真正做到对交通拥堵防范于未然；(4)通过对系统结果的长期积累和数据挖掘，并进一
步对交通集散规律分析与总结，实现对常发性交通拥堵的预警，因此，具 有较好的经济效益和社会效益。
以下结合附图和实施例对本发明作比较详细地说明。
图1为本发明基于车牌识别数据的交通流集散分析系统总体结构组成 示意图2为本发明基于车牌识别数据的交通流集散分析系统的处理方法流 程图。
具体实施例方式
参照图1，这是基于车牌识别数据的交通流集散分析系统总体结构组 成示意图。
如图所示，总体结构包括路边数据采集子系统u、路边通信子系统
12、车牌识别采集处理平台子系统13。所述的路边数据采集子系统11与 系统车牌识别采集处理平台子系统13之间通过路边通信子系统12完成高 速通信，传输路边数與采集子系统ll所采集的各种原始数据，满足系统 车牌识别采集处理平台子系统13对分布式存储在路边数据采集子系统11 内的各种数据的调用。
所述的路边数据采集子系统U是由车牌识别控制器111、车辆检测单 元112、环形线圈113、抓拍摄像机114、全景摄像机115、光端机116以 及供电单元117等构成，路边数据采集子系统ll承担了车辆与牌照图片 的捕获、牌照识别处理、交通参数检测、原始数据存储管理等功能。多端 口以太网光端机(116)与车牌识别控制器(111)连接，车牌识别控制器 (111)分别与车辆检测单元(112)、抓拍摄像机(114)、全景摄像机 (115)连接，车辆检测单元(112)与环形线圈(113)连接。所述的车牌识别采集处理平台子系统13是由主干交换机131、数据库
服务器132、 SAN交换机133、磁盘阵列134、数据传输服务器135、应用 服务器136以及计算机终端137等构成，车牌识别采集处理平台子系统13 完成路边数据采集子系统11获取的各种原始数据、进行所需要的各种处 理、数据存储、以及对所存储数据的管理。主干交换机(131)分别与数据库 服务器(132)、数据库服务器(135)、数据应用服务器(136)以及计算机终 端(137);磁盘阵列(134)与SAN交换机(133)连接；SAN交换机(133)与数 据库服务器(132)、数据库服务器(135)连接。
参照图2，这是基于车牌识别数据的交通流集散分析系统的处理方法。
如图所示，处理方法包括下述模块数据采集模块21、预处理模块 22、单车轨迹跟踪模块23、单车集散路径生成模块24、集散路径流量统 计模块25、集散路径流量修正模块26、集散分布展示模块27以及基础配 置模块28;其工作步骤为
步骤l，数据采集模块21，对外场车牌识别断面采集的流量、车辆经 过信息(车牌特写图片、车辆号牌、车牌颜色、车型、经过时间、经过地 点)等信息进行存储并上传；
步骤2，预处理模块22，通过对外场采集的无法识别的车牌特写图片 进行二次清洗和再识别，进一步提高车牌信息采集的精度；
步骤3，单车轨迹跟踪模块23，对基于车牌识别数据的交通流集散分 析系统采集的车辆路径进行实时的跟踪与更新，其最新的路径信息包括车 辆的基础信息(属地、车型等)和之前出行通过的车牌识别断面的状态(时 间、地点等)；
单车轨迹跟踪的关键环节是将最新上传的车牌经过的断面记录与车 辆之前的断面记录队列匹配比对，若车牌匹配成功则根据节点上下游关系 和相邻节点间行程时间阈值对车辆当前出行最新的路径进行更新，反之则重新生成另外一条实时更新的出行路径；
步骤4，单车集散路径生成模块24，基于集散分析断面配置和单车轨 迹跟踪结果，将经过汇集断面的单车汇集出行记录写入到单车汇集路径记 录表中；同时，将经过消散断面的单车消散出行记录写入到单车消散路径 记录表中；
单车集散路径是交通流集散分布中的最小粒度单位的信息，通过对单
车集散出行路径的统计可以进一步合成区域的交通流集散分布。单车集散 路径记录存储的信息包括车辆在汇集到某个断面或者从某个断面离开的 过程中经过的车牌识别断面序列、断面经过时间等信息；
步骤5，集散路径流量统计模块25，对路网中符合指定车辆类型、汇 集断面或消散断面相同、经过汇集或消散断面时间位于同一个周期内、且 汇集或消散路径相同的单车集散路径记录个数进行统计，获得指定断面的 各条汇集路径和消散路径的观测流量；
步骤6，集散路径流量修正模块26，计算经过断面的各路径汇集或消 散流量之和与断面线圈检测流量的绝对误差量，将此差值按比例分配给经 过该断面的各条集散路径，完成对各条汇集路径和消散路径的流量修正。
步骤7，集散分布展示模块27，以及基础配置模块28，在对桌散路径 观测流量进行修正的基础上，通过集散断面与指定区域的隶属关系合成指 定区域的集散路径流量。并对区域集散路径交通流分布数据进行动态图形 展示，集散分布展示的内容包括汇集路径分布、各条汇集路径的源头以 及路径的汇集流量与汇集比例；消散路径分布、各条消散路径的终点以及 路径的消散流量与消散比例。
虽然本发明已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技 术人员，应当认识到以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作 各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、变形 都将落入本发明权利要求的保护范围。 .
权利要求
1、一种基于车牌识别数据的交通流集散分析系统，用于道路交通流集散分析，其特征在于所述的基于车牌识别数据的交通流集散分析系统，包括路边数据采集子系统(11)、路边通信子系统(12)、车牌识别采集处理平台子系统(13)；所述的路边数据采集子系统(11)与系统车牌识别采集处理平台子系统(13)之间通过路边通信子系统(12)完成高速通信，传输路边数据采集子系统所采集的各种原始数据，满足系统车牌识别采集处理平台子系统对分布式存储在路边数据采集子系统内的各种数据的调用。
2、 根据权利要求1所述的基于车牌识别数据的交通流集散分析系统， 其特征在于所述的路边数据采集子系统(11)，承担了车辆与牌照图片 的捕获、牌照识别处理、交通参数检测、原始数据存储管理等功能；包括 车牌识别控制器(111)、车辆检测单元(112)、环形线圈(113)、抓 拍摄像机(114)、全景摄像机(115)、多端口以太网光端机(116)以 及供电单元(117);多端口以太网光端机(116)与车牌识别控制器(111) 连接，车牌识别控制器(111)分别与车辆检测单元(112)、抓拍摄像机(114)、全景摄像机(115)连接，车辆检测单元(112)与环形线圈(113) 连接。
3、 根据权利要求1所述的基于车牌识别数据的交通流集散分析系统， 其特征在于所述的车牌识别采集处理平台子系统(13)，完成路边数据 采集子系统获取的各种原始数据、进行所需要的各种处理、数据存储、以 及对所存储数据的管理;.包括主干交换机(131)、数据库服务器(132)、 SAN交换机(133)、磁盘阵列(134)、数据库服务器(135)、数据应用服务器 (136)以及计算机终端(137);主干交换机(131)分别与数据库服务器(132)、数据库服务器(135)、数据应用服务器(136)以及计算机终端(137);磁盘阵 列(134)与SAN交换机(133)连接；SAN交换机(133)与数据库服务器(132)、 数据库服务器(135)连接。
4、 根据权利要求1所述的基于车牌识别数据的交通流集散分析系统， 其特征在于所述的路边通信子系统(12)，为光纤通信网。
5、 一种基于车牌识别数据的交通流集散分析系统处理方法，其特征 在于所述的处理方法是通过下述模块来实现，包括数据采集模块(21)、 预处理模块(22)、单车轨迹跟踪模块(23)、单车集散路径生成模块(24)、 集散路径流量统计模块(25)、集散路径流量修正模块(26)、集散分布 展示模块(27)以及基础配置模块(28)。
6、 根据权利要求5所述的基于车牌识别数据的交通流集散分析系统 处理方法，其特征在于所述的处理方法，其工作步骤为步骤l，数据采集模块21，对外场车牌识别断面采集的流量、.车辆经 过信息进行存储并上传；步骤2，预处理模块22，通过对外场采集的无法 识别的车牌特写图片进行二次清洗和再识别；步骤3，单车轨迹跟踪模块 23，对分析系统采集的车辆路径进行实时的跟踪与更新；步骤4，单车集 散路径生成模块(24)，将经过汇集断面的单车汇集出行记录写入到单车 汇集路径记录表中；步骤5，集散路径流量统计模块(25)，对路网中符 合指定车辆类型、汇集断面或消散断面相同、经过汇集或消散断面时间位 于同一个周期内、且汇集或消散路径相同的单车集散路径记录个数进行统 计，获得指定断面的各条汇集路径和消散路径的观测流量；步骤6，集散 路径流量修正模块(26),计算经过断面的各路径汇集或消散流量之和与 断面线圈检测流量的绝对误差量，将此差值按比例分配给经过该断面的各 条集散路径，完成对各条汇集路径和消散路径的流量修正；步骤7，集散 分布展示模块(27)以及基础配置模块28，在对集散路径观测流量进行修正的基础上，通过集散断面与指定区域的隶属关系合成指定区域的集散路 径流量；并对区域集散路径交通流分布数据进行动态图形展示，集散分布 展示的内容包括汇集路径分布、各条汇集路径的源头以及路径的汇集流 量与汇集比例；消散路径分布、各条消散路径的终点以及路径的消散流量 与消散比例。
全文摘要
本发明涉及一种基于车牌识别数据的交通流集散分析系统，包括路边数据采集子系统、路边通信子系统、车牌识别采集处理平台子系统，其处理方法步骤为步骤1，对外场车牌识别断面采集的流量、车辆信息存储并上传；步骤2，对外场采集的无法识别的车牌二次清洗和车牌再识别；步骤3，对基于车牌识别数据的交通流集散分析系统采集的车辆路径跟踪与更新；步骤4，将汇集或消散的单车出行路径进行记录；步骤5，对路网中符合指定车辆类型、汇集断面或消散断面相同、经过汇集或消散断面时间位于同一个周期内个数进行统计；步骤6，完成对各条集散路径的流量修正；步骤7，并对区域集散路径交通流分布数据进行动态图形展示。
文档编号G08G1/017GK101546478SQ20091005021
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者瑜 林, 沈建惠, 肖永来, 平 陈, 陈红洁 申请人:上海电器科学研究所(集团)有限公司;上海电科智能系统股份有限公司