高速摄像与视频检测技术在智能交通领域的应用与分析

&348 ( 帧 # 普通的车身 )97:* 长度都超过 !0;4$ 按照上诉假设的 极端情形 # 该逃避触发车辆需要的车速 )<4=>* 计算公式如下 %
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通过控制软件计算可以得出 <4=> 为 !?!@4 ( A $ 即如果想逃 避检测需要至少 !?!@4 ( A 的车速 # 这种可能性不存在 $ 因此选 择 &348 ( 帧的拍摄频率可以让所有的车辆经过触发线均会产生 视频触发 $
随着电子技术 ! 计算机技术 ! 微加工技术以及新型传感器和 大容量存储技术的发展 " 高速摄像的拍摄速率大幅度提高 " 最终 在高速公路上对车辆的抓拍得以成为现实 # 而视频检测以其灵 活 性 "既 可 采 集 交 通 信 息 "又 可 提 供 电 视 监 控 之 用 的 优 势 "越 来 越受到人们的青睐 $
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高速摄像与视频检测系统 整个高速摄像与视频检测系统的软件模块主要包括控制软
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件 % 图像数据传输软件 ! 图像管理软件 ! 车牌自动识别软件 $ 系统 硬 件 由 高 速 摄 像 头 !图 像 采 集 卡 !窄 脉 冲 发 生 器 ! 专 用 工 控 机 及 电缆构成 $ 工业摄像机采集进来的数据 " 通过 &&’ 转换为数字信息 " 传递给图像采集卡 " 图像采集卡一般插在工控机的 (&) 插槽 " 负 责同控制软件进行接口交互 " 最终产生清晰的图像数据 $ 图像采 集 卡 中 的 数 据 通 过 工 控 机 总 线 进 一 步 传 递 到 工 控 机 内 存 中 "通 过控制软件模块 " 可以把采集的数据持久化在工控机硬盘上 $ 传 输软件模块负责把采集的数据发送到统一的控制中心 $ 控制中 心主要负责统一的车辆数据管理 " 并具有统一的图像管理数据 库 $ 通过车辆识别软件模块可以很方便地获得车辆的相关信息 $ 通过工控机对外界视场进行操作并配合相关的控制软件的协同 工作 " 从而形成一套智能的交通管理系统体系 $
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控制软件模块的工作原理 用工业摄像机二十四小时全天候的监控一个固定的视场区
域 # 由于视场情况在白天跟晚上情况完全不同 $ 我们分两种情况 进行讨论 %
2B 白天模式 % 我们在视场中预先固定两条视频触发白线 # 而
视场其他区域都是黑色 $ 所以在没有车压线的时候 # 计算机扫描 视场的时候 # 白线和黑线的对比是很强烈的 $ 根据前面的推导 # 工业摄像机的拍摄频率为一帧 &348 ( 帧 # 控制软件一直在扫描 第一根触发白线 # 如果没有车压线 # 那这根白线的灰度和是会保 持一个恒定的值不变的 $ 此时 # 软件就一直处于等待状态 # 直到 该线的灰度值发生突变后 # 就认为有车开进视场中 $ 软件同时记 录下该时刻 C2 # 然后立刻跳转到距离触发白线 234 外的第二条 视频触发白线的地方进行循环扫描$ 一般高速公路上的车速
!!
触发白线 # 那么白线的灰度值是会保持恒定不变的 $ 而一旦有汽 车经过 # 该触发白线的灰度值会发生一个突变 # 从而触发工控机 程序模块对该车量进行速度监控 $ 如何保证所有行使的车辆都会被系统智能触发 + 是否存在 如下图所示的极端的情况 % 在两个拍摄间隙有车辆逃离该系统 的智能触发 # 即在上一帧的拍摄时候车头刚到达触发白线 # 而在 下一帧的拍摄时候车尾刚好离开白线 $ 这种情况取决于视频检 测系统中的工业摄像机的拍摄频率 $ 系统采用的拍摄频率 +567/ 为
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高速摄像与视频检测技术在智能交通领域的应用与分析
高速摄像与视频检测技术在智能交通领域的应用与分析
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"*$ 高速摄像模块
从原理上讲 " 一切运动物体的成像都必须用高速摄影或高 速摄像 " 通过所记录的动态图像判读运动物体的运动参量 " 如速 度 " 加速度 ’ 或减速度 (" 旋转角速度等 # 行驶车辆的测速和驾驶 员 的 成 像 也 同 样 需 要 这 样 测 量 "即 首 先 将 行 驶 车 辆 )冻 结 *成 清 晰图像 " 然后再藉此测出车辆速度 $ 如果将普通摄像技术 ’ 摄像 频率 $0 帧 1 2" 拍 " 帧需 3#42 ( 用 于 抓 拍 高 速 行 驶 车 辆 " 会 遇 到 许多技术困难 &! 解决不了精确同步问题 $ " 解决不了高速成像 问题 " 也就是说车速高到一定程度 " 图像 ’ 特别是车牌图像 ( 就不
图" 高速摄像与视频检测系统
清晰 " 当处于光线不好的情况时 ’ 凌晨 ! 傍晚 ! 夜间 (" 普通摄像是
万方数据
! 工业控制计算机 "!""# 年 $% 卷第 & 期 难以获得清晰图像的 # 彩色图像的获取更加困难 $ ! 视频智能触 发作为智能交通领域将来的一个发展方向 # 用普通摄像技术实 现起来困难重重 # 误触发率高 $ 所以 # 智能交通领域必须采用高 速 摄 像 技 术 # 高 速 摄 像 模 块 的 主 要 组 成 包 括 %" 高 速 摄 像 头 # 主 要 由 图 像 传 感 器 和 光 学 系 统 组 成 $ #模 拟 信 号 数 字 化 单 元 # 由 ’ ( ) 转换器及相应电路构成 # 功能是将图像传感器输出的模拟 信号转换为数字信号 # 以便能够实现数字存储和计算机处理 $ ! 驱 动 程 序 及 控 制 电 路 # 由 时 序 产 生 电 路 等 构 成 # 功 能 是 为 **) + 或 *,-./ 芯片提供正确的驱动脉冲 # 控制整个系统协调工作 $ 高速摄像的主要目的 % 一是获得被测运动目标的清晰图像 # 二是测得运动目标的运动参量 $ 本系统采用的智能高速摄像技 术克服了普通摄像技术的不足 $ 要抓拍汽车的高速行进过程 # 这 就需要高速摄像系统来加以满足 $ 高速摄像有效的解决了夜间 拍 二 帧 图 像 的 问 题 # 按 要 求 一 帧 用 & 大 脉 冲 光 ’# 用 以 表 达 车 型 ( 颜 色 # 一 帧 用 & 小 脉 冲 光 ’# 用 以 使 车 牌 成 清 晰 像 # 两 脉 冲 之 间 仅 隔数微秒 $ 对于一个或一群被测运动目标 # 该高速摄像系统能按 需发出一连串彩色脉冲光 ) 脉冲光的脉宽 ( 脉冲间隔 ( 光强 ( 波长 以 及 编 码 均 可 由 计 算 机 控 制 *# 作 为 目 标 运 动 信 息 的 载 体 # 经 彩 色 **) 摄像并即刻输入多媒体计算机 #& 冻结 ’ 了的清晰图像经 图像识别处理 ( 计算得到运动参量 # 运动参量随图像一起实时的 显示在监视器上 $ 图像经压缩后存入硬盘 # 可即刻打印 # 或写入 光盘 # 也可实时传输至远端的监控中心 $ 这样 # 就在一个相当高 的 层 次 上 解 决 了 被 测 高 速 运 动 目 标 的 图 像 获 取 (识 别 (处 理 (压 缩 ( 存储和传输问题 $
$01 智能视频检测模块
现 代 应 用 的 各 类 交 通 参 数 检 测 方 式 中 #与 环 形 线 圈 (压 力 ( 超声波 ( 微波 ( 红外 ( 激光等手段相比 # 能够取得最丰富内容信息 的莫过于视频检测 $ 随着高速公路高科技含量的不断增加 # 视频 检测技术应用在高速公路的车流量检测必将成为发展趋势 $ 本系统应用视频触发和高速摄像相结合的视频检测系统# 视频检测车流量属非接触式的检测方法 # 也称为人工视觉 # 是一 种结合视频图像和电脑化模式识别的技术 $ 通过视频摄像机和 计算机模仿人眼的功能为实际应用提供工作平台 # 是目前高速 公路先进的检测技术 $ 本系统应用视频检测能够解决除车辆称 重以外的所有交通信息的获取 $ 触发技术是视频信息检测的必备技术 # 能否做到智能触发 直接影响产品性能和水平 $ 大多数现有产品采用埋设线圈的办 法 # 但是需要开挖路面 # 费工费时 # 成本高 # 精度低 $ 道路开挖后 造成路面应力集 中 # 是日后路面开 裂的原因 $ 而采用 基于智能视频检 测技术的系统可 以高效 ( 精确的完 成触发环节 $ 通过 设置触发线 ) 在高 速公路上画出一 条与路面灰度值 不同的白线 * 来完 成触发 $ 并在触发 线 后 234 的 距 离 再设置另外一条 触发白线 # 如果没 有车压过第一条
王宇剑 陈燕兵 ! 浙江大学计算机学院 "浙江 杭州 !"##$%#
摘 要
当前交通急需要智能化管理 " 因此提出一种智能高速摄像与视频检测技术 " 它结合工业计算机的控制系统 " 解决高速公 路上车辆按速度分类管理的难题 $ 并介绍该系统软硬件模块 " 最后对高速摄像与视频触发原理作了详细的说明 $ 实践证明 " 这种技术应用于高速公路智能交通领域取得了良好的实际效果 $ 关键词 % 高速摄像 " 工业摄像机 " 智能视频检测 " 智能交通
"*" 系统的软件模块
控制软件 & 是整个高速摄像系统的核心模块 $ 主要由下面的 功 能 模 块 组 成 &智 能 触 发 %测 速 %图 像 采 集 %图 像 处 理 压 缩 %图 像 存储 % 以及窄脉冲发生器控制模块等 $ 由于一般的抓拍设备都是 安装在环境条件比较恶劣的隧道口或者人烟稀少的地区 " 工作 人员不可能到工控机的本地取所需要的图片 " 所以本系统配备 了网络实时传输的软件 " 在抓拍了图片的同时 " 将该图片传输到 监控中心的电脑上 " 传输软件主要通过以太网的传输 " 采用 +,( 协议 " 直接从工控机中上传到监控中心 $ 传输软件直接嵌入到控 制软件 " 供控制软件调用 " 从而保证了上传的实时性 $ 图像管理软件 & 系统需要存储大量的原始数据和统计数据 " 因此需要管理系统具有海量数据存储能力 $ 为今后对大量历史 数据进行 -./( 或数据挖掘做好准备 $ 具体实施是将传输软件 上传过来的图片存放到数据库中并对不同类型的照片 ’ 包括速 度 % 外形 % 颜色等 ( 进行分类管理 # 提供统一的接口与界面从而方 便管理者操作 # 车牌识别软件 & 可以对拍摄的车辆照片 " 需进行自动的识 别 # 车辆识别包括车牌识别 % 车辆类型识别 % 车身颜色识别 # 工作 原理如下 & 从数据库中提取车辆图片并获取车牌 " 字符分割模块 对车牌上的字符进行切分 " 最后由字符识别模块进行字符识别 并将最终结果送至监控中心或收费处等应用机构 # 系统的程序 包括车牌定位 % 斜度较正 % 字符分割以及字符识别模块 #