一种隧道内车辆可视化监测的方法、设备及存储介质与流程

1.本技术涉及交通控制系统技术领域，尤其涉及一种隧道内车辆可视化监测的方法、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着经济的发展和人民生活水平的日益提高，车辆的数量也不断增多，同时公路建设也越来越完善。其中，隧道是山区、跨海\河公路建设的重要方式，建成和运营里程逐渐增多，是高速公路和城市道路交通的重要咽喉。隧道不仅车流量大，而且隧道为半封闭环境，较普通路段交通事故多，且极易导致二次事故，造成严重事故损失和交通延误，成为高速公路安全畅通运行的瓶颈。
3.目前对隧道内车流的监控方式，有传统的人工巡检方式，也有在线视频监测等方式。人工巡检不仅占用大量的人力资源，同时巡检效率低。视频监控方式由于摄像头拍摄视角等原因，往往不能精准感知隧道内的车辆状况。因此，如何实现对隧道内的车辆可视化精准感知，从而更好的对隧道内车辆进行可视化监测成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种隧道内车辆可视化监测的方法、设备及存储介质，用以解决如下技术问题：如何实现对隧道内的车辆可视化精准感知，从而更好的对隧道内车辆进行可视化监测。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种隧道内车辆可视化监测的方法，其特征在于，方法包括：通过图像采集设备与激光雷达，分别采集待监测隧道对应的隧道图像数据集与点云数据集，并基于隧道图像数据集与点云数据集构建待监测隧道对应的隧道三维模型；将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联，以获得待监测隧道对应的数字孪生体；接收实时隧道视频数据，并对实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息进行提取；其中，隧道视频数据通过设置于隧道内的智能摄像机获取，标定信息由智能摄像机中的预设的识别算法处理获得；基于车辆标定信息，在待监测隧道对应的数字孪生体中生成对应的实时车辆数字对象，并通过可视化大屏，将包含实时车辆数字对象的数字孪生体进行展示。
6.在本技术的一种实现方式中，基于隧道图像数据集与点云数据集构建待监测隧道对应的隧道三维模型，具体包括：将点云数据集输入到预设的三维点云建模软件进行塑模，以获得待监测隧道对应的初始隧道三维模型；通过预设的图像处理算法对隧道图像数据集进行处理，以获得待监测隧道对应的整体可见光表面图像；对初始隧道三维模型与整体可见光表面图像进行数据叠加，以实现对隧道三维模型的构建。
7.在本技术的一种实现方式中，在将点云数据集输入到预设的三维点云建模软件进行塑模之前，方法还包括：通过预设的点云处理算法，对点云数据集进行预处理，以获得对应的增强点云数据集；基于预设的点云目标识别模型，确定增强点云数据集中包含的标志物点云数据集；确定标志物点云数据集中的第一标志物特征点，并基于标志物特征点对点
云数据集进行点云配准。
8.在本技术的一种实现方式中，通过预设的点云处理算法，对点云数据集进行预处理，以获得对应的增强点云数据集，具体包括：通过k最近邻分类算法，将点云数据集分为两个点云数据子集；通过wlop 算法对两个点云数据子集进行投影计算，以获得对应的两个投影子集；对两个投影子集分别进行预设数量次迭代，以确定两个投影子集对应的两个迭代子集；对两个迭代子集进行合并，以获得增强点云数据集。
9.在本技术的一种实现方式中，通过预设的图像处理算法对隧道图像数据集进行处理，以获得待监测隧道对应的整体可见光表面图像，具体包括：通过纳维滤波算法，对隧道图像数据集中的各隧道图像进行降噪处理；通过预设的图像目标识别模型，对经过降噪处理后的隧道图像数据集中的各隧道图像进行标志物识别；确定各隧道图像中标志物对应的第二标志物特征点，并基于第二标志物特征点对各隧道图像进行拼接处理，以确定待监测隧道对应的整体可见光表面图像。
10.在本技术的一种实现方式中，在接收实时隧道视频数据，并对实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息进行提取之前，方法还包括：智能摄像机获取初始实时隧道视频数据，并基于预设的目标识别及跟踪算法，确定初始实时隧道视频数据中包含的各车辆的车辆信息；其中，车辆信息包括：车辆属性信息、车辆位置信息及运动状态信息；基于各车辆的车辆信息，对初始实时隧道视频数据进行标签化处理，以获得包含车辆标定信息的实时隧道视频数据。
11.在本技术的一种实现方式中，基于车辆标定信息，在待监测隧道对应的数字孪生体中生成对应的实时车辆数字对象，具体包括：基于车辆标定信息中的车辆属性信息，确定数字对象模型库中对应的车辆数字模型，并对车辆数字模型添加对应的专属属性信息，以获得对应的车辆数字对象；其中，专属属性信息包括车牌信息；基于车辆标定信息中的车辆位置信息及运动状态信息，将车辆数字对象在待监测隧道对应的数字孪生体中进行实时展示。
12.在本技术的一种实现方式中，将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联，以获得待监测隧道对应的数字孪生体，具体包括：基于传感器设备的设备类型，对隧道三维模型设置对应的环境模拟程序；在触发隧道内车辆可视化监测信号的情况下，传感器设备将对应的设备数据，实时传输到隧道三维模型对应的环境模拟程序中；基于设备数据，环境模拟程序进行环境模拟，以生成待监测隧道对应的数字孪生体。
13.第二方面，本技术实施例还提供了一种隧道内车辆可视化监测的设备，其特征在于，设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：通过图像采集设备与激光雷达，分别采集待监测隧道对应的隧道图像数据集与点云数据集，并基于隧道图像数据集与点云数据集构建待监测隧道对应的隧道三维模型；将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联，以获得待监测隧道对应的数字孪生体；接收实时隧道视频数据，并对实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息进行提取；其中，隧道视频数据通过设置于隧道内的智能摄像机获取，标定信息由智能摄像机中的预设的识别算法处理获得；基于车辆标定信息，在待监测隧道对应的数字孪生体中生成对应的实时车辆数字对象，并通过可视化大屏，将包含实时车辆数字对象
的数字孪生体进行展示。
14.第三方面，本技术实施例还提供了一种隧道内车辆可视化监测的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，计算机可执行指令设置为：通过图像采集设备与激光雷达，分别采集待监测隧道对应的隧道图像数据集与点云数据集，并基于隧道图像数据集与点云数据集构建待监测隧道对应的隧道三维模型；将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联，以获得待监测隧道对应的数字孪生体；接收实时隧道视频数据，并对实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息进行提取；其中，隧道视频数据通过设置于隧道内的智能摄像机获取，标定信息由智能摄像机中的预设的识别算法处理获得；基于车辆标定信息，在待监测隧道对应的数字孪生体中生成对应的实时车辆数字对象，并通过可视化大屏，将包含实时车辆数字对象的数字孪生体进行展示。
15.本技术实施例提供的一种隧道内车辆可视化监测的方法、设备及存储介质，通过构建待监测隧道对应的数字孪生体，并对实时隧道视频数据中的车辆信息进行提取后在数字孪生体中进行展示，有效的实现了对隧道内的车辆可视化精准感知，从而可以更好的对隧道内车辆进行可视化监测。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例提供的一种隧道内车辆可视化监测的方法流程图；图2为本技术实施例提供的一种隧道内车辆可视化监测的设备内部结构示意图。
具体实施方式
17.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
18.本技术实施例提供了一种隧道内车辆可视化监测的方法、设备及存储介质，用以解决如下技术问题：如何实现对隧道内的车辆可视化精准感知，从而更好的对隧道内车辆进行可视化监测。
19.下面通过附图对本技术实施例提出的技术方案进行详细的说明。
20.图1为本技术实施例提供的一种隧道内车辆可视化监测的方法流程图。如图1所示，本技术实施例提供的一种隧道内车辆可视化监测的方法，具体包括以下步骤：步骤101、通过图像采集设备与激光雷达，分别采集待监测隧道对应的隧道图像数据集与点云数据集，并基于隧道图像数据集与点云数据集构建待监测隧道对应的隧道三维模型。
21.在本技术的一个实施例中，为实现对隧道内的车辆可视化精准感知，从而更好的对隧道内车辆进行可视化监测，首先需要构建待监测隧道对应的隧道三维模型。
22.在本技术的一个实施例中，构建待监测隧道对应的隧道三维模型首先需要获得建立三维模型的数据，本技术实施例通过图像采集设备与激光雷达，分别采集待监测隧道对
应的隧道图像数据集与点云数据集。可以理解的是，图像采集设备在采集待监测隧道图像时，并不能一次获得待监测隧道的整体表面图像，而是经过若干次图像获取，得到包含待监测隧道若干个不同角度、不同位置、不同尺度的隧道图像数据集；同样的，激光雷达在采集待监测隧道点云数据时，并不能一次获得待监测隧道的整体点云数据，而是经过若干次点云数据获取，得到包含若干个待监测隧道点云数据子集的点云数据集。
23.在本技术的一个实施例中，在获取待监测隧道对应的隧道图像数据集与点云数据集之后，基于隧道图像数据集与点云数据集构建待监测隧道对应的隧道三维模型。
24.具体地，通过k最近邻分类算法，将点云数据集分为两个点云数据子集；通过wlop 算法对两个点云数据子集进行投影计算，以获得对应的两个投影子集；对两个投影子集分别进行预设数量次迭代，以确定两个投影子集对应的两个迭代子集；对两个迭代子集进行合并，以获得增强点云数据集。
25.进一步地，基于预设的点云目标识别模型，确定增强点云数据集中包含的标志物点云数据集；需要说明的是，标志物可以是路面、路标、隧道洞壁等。
26.进一步地，确定标志物点云数据集中的第一标志物特征点，并基于标志物特征点对点云数据集进行点云配准。可以理解的是，由于点云数据集包含若干个待监测隧道点云数据子集，为实现塑模需要对这若干个待监测隧道点云数据子集进行配准，以获得一个用于描述待监测隧道完整的点云数据集，因此需要对点云数据集进行点云配准。具体的配准方法本技术在此不做限定，可根据实际情况选择。
27.进一步地，将点云数据集输入到预设的三维点云建模软件进行塑模，以获得待监测隧道对应的初始隧道三维模型。
28.进一步地，通过纳维滤波算法，对隧道图像数据集中的各隧道图像进行降噪处理；通过预设的图像目标识别模型，对经过降噪处理后的隧道图像数据集中的各隧道图像进行标志物识别；确定各隧道图像中标志物对应的第二标志物特征点，并基于第二标志物特征点对各隧道图像进行拼接处理，以确定待监测隧道对应的整体可见光表面图像。
29.进一步地，对初始隧道三维模型与整体可见光表面图像进行数据叠加，以实现对隧道三维模型的构建。可以立即的是，初始隧道三维模型与整体可见光表面图像进行数据叠加的过程，即对初始隧道三维模型添加场景信息使其实例化的过程。
30.步骤102、将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联，以获得待监测隧道对应的数字孪生体。
31.在本技术的一个实施例中，为实现待监测隧道在数字空间中真实场景还原，以获得待监测隧道对应的数字孪生体，还需要对待监测隧道的环境模拟，因此，本技术将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联，以实现对待监测隧道的模拟。
32.具体地，基于传感器设备的设备类型，对隧道三维模型设置对应的环境模拟程序；在触发隧道内车辆可视化监测信号的情况下，传感器设备将对应的设备数据，实时传输到隧道三维模型对应的环境模拟程序中；基于设备数据，环境模拟程序进行环境模拟，以生成待监测隧道对应的数字孪生体。
33.步骤103、接收实时隧道视频数据，并对实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息进行提取。
34.可以理解的是，将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联之后，预
先设置于隧道内的智能摄像机也会与隧道三维模型进行关联，因此，可以获取到实时隧道视频数据。
35.在本技术的一个实施例中，在接收实时隧道视频数据之前，智能摄像机首先后通过摄像头获取到隧道内的初始实时隧道视频数据；然后基于其中预设的目标识别及跟踪算法，确定初始实时隧道视频数据中包含的各车辆的车辆信息；需要说明的是，车辆信息包括：车辆属性信息、车辆位置信息及运动状态信息；其中，车辆属性信息会包含车辆的型号信息、车牌号信息以及基于人脸识别技术识别到的驾驶员信息等，车辆位置信息包含车辆在隧道内的定位信息、所处的车道信息等，所述运动状态信息包含车辆的车速信息、运动轨迹信息等。可以理解的是，通过智能摄像机的定位以及车辆在视频画面中呈现的尺寸信息，可以确定车辆在隧道内的定位信息。
36.进一步地，基于各车辆的车辆信息，对初始实时隧道视频数据进行标签化处理，以获得包含车辆标定信息的实时隧道视频数据。
37.在本技术的一个实施例中，在智能摄像机将实时隧道视频数据上传后，即可对实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息进行提取。
38.步骤104、基于车辆标定信息，在待监测隧道对应的数字孪生体中生成对应的实时车辆数字对象，并通过可视化大屏，将包含实时车辆数字对象的数字孪生体进行展示。
39.在本技术的一个实施例中，在确定实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息之后，即可基于车辆标定信息中的车辆属性信息，在数字对象模型库中确定对应的车辆数字模型，并对车辆数字模型添加对应的专属属性信息，以获得对应的车辆数字对象；可以理解的是，专属属性信息包括车牌信息以及驾驶员信息等。
40.进一步地，基于车辆标定信息中的车辆位置信息及运动状态信息，将车辆数字对象在待监测隧道对应的数字孪生体中进行实时展示，并通过可视化大屏，将包含实时车辆数字对象的数字孪生体进行展示。
41.基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种隧道内车辆可视化监测的设备，其内部结构如图2所示。
42.图2为本技术实施例提供的一种隧道内车辆可视化监测的设备内部结构示意图。如图2所示，设备包括：处理器201；存储器202，其上存储有可执行指令，当可执行指令被执行时，使得处理器201执行如上述的一种隧道内车辆可视化监测的方法。
43.在本技术的一个实施例中，处理器201用于通过图像采集设备与激光雷达，分别采集待监测隧道对应的隧道图像数据集与点云数据集，并基于隧道图像数据集与点云数据集构建待监测隧道对应的隧道三维模型；将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联，以获得待监测隧道对应的数字孪生体；接收实时隧道视频数据，并对实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息进行提取；其中，隧道视频数据通过设置于隧道内的智能摄像机获取，标定信息由智能摄像机中的预设的识别算法处理获得；基于车辆标定信息，在待监测隧道对应的数字孪生体中生成对应的实时车辆数字对象，并通过可视化大屏，将包含实时车辆数字对象的数字孪生体进行展示。
44.本技术的一些实施例提供的对应于图1的一种隧道内车辆可视化监测的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：通过图像采集设备与激光雷达，分别采集待监测隧道对应的隧道图像数据集与点
云数据集，并基于隧道图像数据集与点云数据集构建待监测隧道对应的隧道三维模型；将待监测隧道中的传感器设备与隧道三维模型进行关联，以获得待监测隧道对应的数字孪生体；接收实时隧道视频数据，并对实时隧道视频数据中包含的车辆标定信息进行提取；其中，隧道视频数据通过设置于隧道内的智能摄像机获取，标定信息由智能摄像机中的预设的识别算法处理获得；基于车辆标定信息，在待监测隧道对应的数字孪生体中生成对应的实时车辆数字对象，并通过可视化大屏，将包含实时车辆数字对象的数字孪生体进行展示。
45.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于物联网设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
46.本技术实施例提供的系统和介质与方法是一一对应的，因此，系统和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述系统和介质的有益技术效果。
47.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
48.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
49.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
50.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
51.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
52.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (ram) 和/或非易失性内存等形式，如只读存储器 (rom) 或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
53.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器 (sram)、动态随机存取存储器 (dram)、其他类型的随机存取存储器 (ram)、只读存储器 (rom)、电可擦除可编程只读存储器 (eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (cd-rom)、数字多功能光盘 (dvd) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
54.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
55.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。