1.面向高速公路场景的轻量化车辆异常行为检测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤(1):在高速公路路侧高杆上设置监控摄像头,获取监控视频流数据;
步骤(2):使用基于YOLOv5s改进的轻量级车辆检测算法MG‑YOLOv5s对监控视频流数据中的车辆进行检测,获取车辆目标所在视频中的坐标位置;
步骤(3):使用车辆跟踪算法BoT‑SORT对车辆进行跟踪并获取车辆的运动轨迹,随后对车辆轨迹进行预处理;
步骤(4):分析车辆的运动轨迹建立车辆的轨迹模型;
步骤(5):重复步骤(2)至(4)获取车辆的运动轨迹,对车辆的运动轨迹进行检测,若检测为停车轨迹,则将该轨迹设置为异常轨迹,并判定车辆存在停车行为;
步骤(6):重复步骤(2)至(4)获取车辆的运动轨迹,对车辆的运动轨迹进行检测,若检测为逆行轨迹,则将该轨迹设置为异常轨迹,并判定车辆存在逆行行为;
所述步骤(5)包括:
按照停车轨迹模型,对停车轨迹进行以下判定,具体公式如下所示:Dislast3
其中,Dislast3表示的是最后三帧轨迹的欧式距离之和,当该距离小于阈值D1时,则对该轨迹的临近n帧的车辆轨迹点进行计算平均距离,若计算的平均距离小于阈值D2时,并且需要满足Stopnum的次数所占总帧数N的比值大于阈值M;其中,Stopnum为两个临近轨迹点小于阈值D2的个数;
步骤(6)包括:
(6.1)选取数量为D的轨迹点,当轨迹点数量超出D时,则将最远的轨迹点删除,增加最近的轨迹点;在D个轨迹点中,使用每一个轨迹点都与它之前的轨迹点进行比较;
(6.2)当所占比例大于M时,则认为该轨迹是属于逆行轨迹,判定为逆行;
所述步骤(6)中设置垂直向下为正方向时,当存在逆行行为的车辆轨迹点的y轴坐标值会逐渐减小;当设置垂直向上为正方向时,车辆轨迹点的y轴坐标会逐渐增大;
当设定不同区域时,判断该轨迹点属于正向车道还是逆向车道,再判断坐标值的大小,建立逆行轨迹模型;由此根据逆行轨迹模型,对逆行轨迹具体判定公式如下所示;
其中Directionnum为两个轨迹点y轴坐标值对比得到的个数,当以垂直向下方向为正方向时,若y轴轨迹点中y1>y2,则Directionnum加1,其中L为比较总次数;M为阈值。
2.根据权利要求1所述面向高速公路场景的轻量化车辆异常行为检测方法,其特征在于,所述步骤(3)对车辆轨迹进行预处理步骤如下:(3.1)以监控画面的左上角为坐标系的顶点,并将图像的横向水平方向作为X轴,图像的纵向垂直方向作为Y轴建立图像二维直角坐标系;车辆轨迹点模型公式如下所示:tn为时刻,id为车辆ID;
(3.2)采用均值滤波的方法,对轨迹数据进行平滑处理;选择一个滑动窗口,即选用车辆ID为id的轨迹中相邻两个坐标点位,求取其平均值作为新的轨迹点,具体运算方法如下所示:其中,轨迹点(xt,yt)和(xt+1,yt+1)为相邻前后时刻的轨迹。
3.根据权利要求1所述面向高速公路场景的轻量化车辆异常行为检测方法,其特征在于,所述步骤(5)中重复步骤(2)至(4)获取车辆轨迹,车辆停车所对应的轨迹点在一定时间内聚集在某个区域,坐标点之间的距离小于阈值,则将该轨迹设置为异常轨迹,并判定车辆存在停车行为。
4.面向高速公路场景的轻量化车辆异常行为检测系统,其特征在于,包括:数据获取模块、车辆轨迹处理模块、车辆轨迹模型模块、车辆异常判断模块;
所述数据获取模块在高速公路路侧高杆上设置监控摄像头,获取监控视频流数据;
所述车辆轨迹处理模块使用基于YOLOv5s改进的轻量级车辆检测算法MG‑YOLOv5s对监控视频流数据中的车辆进行检测,获取车辆目标所在视频中的坐标位置;
使用车辆跟踪算法BoT‑SORT对车辆进行跟踪并获取车辆的运动轨迹,随后对车辆轨迹进行预处理;
所述车辆轨迹模型模块分析车辆的运动轨迹建立车辆的轨迹模型;
所述车辆异常判断模块重复车辆轨迹处理模块和车辆轨迹模型模块步骤获取车辆的运动轨迹,对车辆的运动轨迹进行检测,若检测为停车轨迹,则将该轨迹设置为异常轨迹,并判定车辆存在停车行为;
若检测为逆行轨迹,则将该轨迹设置为异常轨迹,并判定车辆存在逆行行为;
所述车辆异常判断模块中停车轨迹模型包括:对停车轨迹进行以下判定,具体公式如下所示:Dislast3
其中,Dislast3表示的是最后三帧轨迹的欧式距离之和,当该距离小于阈值D1时,则对该轨迹的临近n帧的车辆轨迹点进行计算平均距离,若计算的平均距离小于阈值D2时,并且需要满足Stopnum的次数所占总帧数N的比值大于阈值M;其中,Stopnum为两个临近轨迹点小于阈值D2的个数;
所述车辆异常判断模块中逆行轨迹模型包括:当设定不同区域时,判断该轨迹点属于正向车道还是逆向车道,再判断坐标值的大小,建立逆行轨迹模型;由此根据逆行轨迹模型,对逆行轨迹具体判定公式如下所示;
其中Directionnum为两个轨迹点y轴坐标值对比得到的个数,当以垂直向下方向为正方向时,若y轴轨迹点中y1>y2,则Directionnum加1,其中L为比较总次数;M为阈值。