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【深度解析】基于激光雷達技術的車型識別方法及系統實現

2020年04月29日

根據我國交通運輸部新修訂的《收費公路車輛通行費車型分類》規定,2020年1月1日起將進一步統一、規范和完善全國收費公路車型分類,有力支持取消全國高速公路省界收費站,實現不停車快捷收費。因此,車型識別的重要性和準確性再一次被提上日程。

01車型識別應用技術淺析

依據JT/T489-2019《中華人民共和國交通行業標準》,收費公路車輛通行費車型分別按客車、貨車和專項作業車三個系列分類,主要是依靠車長和車軸兩項關鍵參數實現分車。

目前,應用在車型識別的技術十分廣泛,主要檢測車型模塊有:攝像頭、光幕、單線掃描激光雷達、固態面陣激光雷達以及單點測量激光雷達。各個技術方案所能實現的功能有限,具體實現功能如下表所示。


表一、車型識別技術需求表

實際應用過程中,我們需要克服的困難除了技術本身實現功能的優劣勢外,還需考慮整體安裝施工難度、占用警力工作時長、維護及使用壽命等等綜合因素。

02激光雷達車型識別系統介紹

基于北醒激光雷達技術的車型識別系統,通過采集車長、車寬、車高、車軸四項關鍵參數,利用先進的神經網絡訓練,自動匹配出車型信息,輔助收費決策。系統包含:激光雷達測距模塊+控制模塊+工裝模塊這三大模塊,本系統可支持windows,Linux等平臺,接口豐富,安裝靈活。

圖一 激光雷達車型識別模組圖
單點激光雷達快速發射出不可見激光束,遇到被測車輛后,光束返回至激光雷達,測得的都是不同的距離值。與攝像頭不同的是,這些距離值并不需要如同圖片識別般進行深度處理。眾所周知,攝像頭需要在晚上補光,晚上拍攝的實際圖片并不如學術研究圖片中的“干凈”,大量噪點會讓識別圖片的過程非常艱難。相比來說,依據不同距離值的數據模型,識別準確率高,且檢測方式會簡單很多。

圖二 激光雷達車型檢測安裝示意圖
整個激光雷達車型檢測系統分為兩部分,如圖二所示。

A部分:激光雷達車型識別模組。通過安裝結構件,將兩個TF03激光雷達(或型號TF02 Pro)固定成40°夾角,一個垂直向下,一個傾斜向下。可直接將整個模組通過安裝孔安裝于收費站頂、天橋下或紅綠燈桿下,通過數據線接入主系統。這部分是識別車型的主要模塊。

B部分:車軸識別模組(輔助車型識別,結果更加準確)。由一個TF03激光雷達及一個安裝結構件組成,安裝于收費站路邊,用于車軸統計。這部分是作為車型識別方案的功能補足模塊,客戶可根據自身需求選擇性安裝。

圖三 TF03激光雷達產品圖
激光雷達作為一種測距傳感器,在檢測車長、車寬、車高、車速、車軸(用于分車)這五個數據方面擁有絕對優勢,突出表現在以下6方面:


03車型識別系統使用方法

將系統安裝在龍門架上后,車高信息可由垂直方向安裝的激光雷達直接測量獲取,然后通過車輛在觸發兩個激光雷達的時間差,可計算得出車速。最后結合垂直雷達測量的數據可還原車輛的輪廓信息。檢測流程圖如下:


圖四 車型檢測原理流程圖

通過神經網絡算法完成車型識別工作,將原始數據進行匹配識別。原始數據形態如下圖所示:

圖五 北醒激光雷達采集到的車型原始數據圖

識別檢測完成后,主控板通過數據線將檢測結果直接傳輸至客戶主控系統。傳輸內容包括車型、車高、車長、車速及車型數量等數據。標準通信協議針包含18個字節,詳見下表

表二、車型識別系統通訊協議

注:因摩托車、三輪車或老年車不屬于標準機動車車型,會出現采集不到或者采集到的數據模型異常現象,此處將此類統一歸為未知。 安裝北醒車型識別上位機,可以進行接收、顯示、保存數據、保存調試信息、復位工裝等操作。

圖六 測試上位機用戶界面

更多聯系方式:
電話:400-880-9610
郵箱:bw@drukfm.com 
在線咨詢:


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