基于嵌入式系統(tǒng)的違章車輛視頻檢測系統(tǒng)
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隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)動車輛不斷地增長，現(xiàn)有道路等硬件設(shè)施的增長已經(jīng)滿足不了日益膨脹的交通問題，智能交通系統(tǒng)(Intellige nt Transportation System，ITS)越來越受重視。
所謂智能交通系統(tǒng)(ITS)就是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的、實(shí)時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。近年來，ITS在城市交通管理方面得到了普遍應(yīng)用，在緩解道路交通、防范交通違章及事故發(fā)生等方面獲得了良好的效果。本文針對ITS應(yīng)用，特別是電子警察系統(tǒng)的應(yīng)用，提出了車輛違章視頻檢測方案，以適應(yīng)ITS的發(fā)展需求。
1 電子警察系統(tǒng)
電子警察主要是針對機(jī)動車在路口闖紅燈這種極易造成惡性事故的交通違章現(xiàn)象進(jìn)行自動監(jiān)測記錄，做到了無人值守，不間斷監(jiān)測，證據(jù)充分正確，提高交通執(zhí)法的準(zhǔn)確性和效率。傳統(tǒng)典型的電子警察系統(tǒng)通常是由系統(tǒng)控制、違章車輛檢測、拍攝、傳輸以及輔助配套設(shè)備等幾部分組成。
目前，一般電子警察系統(tǒng)主要采用環(huán)形線圈感應(yīng)器、以增強(qiáng)型PC為基礎(chǔ)的工控機(jī)(IPC)平臺控制的模式。環(huán)形線圈的安裝不便、容易受損壞，IPC對室外環(huán)境的適應(yīng)差等缺點(diǎn)，給電子警察正常穩(wěn)定運(yùn)行及維護(hù)工作造成極大的困難。因此，車輛違章檢測技術(shù)對電子警察的高精度、大面積推廣有很大的影響，是電子警察系統(tǒng)中重要的一部分，是交通管理系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。
2 現(xiàn)有車輛違章檢測技術(shù)
車輛檢測器是交通管理系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，主要是通過數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)視等方式，向監(jiān)控系統(tǒng)中的信息處理和信息發(fā)布單元提供各種交通參數(shù)，作為監(jiān)控中心分析、判斷、發(fā)出信息和提出控制方案的主要依據(jù)。常用的交通車輛檢測器主要包括環(huán)行線圈檢測器、超聲波或微波(雷達(dá)波)檢測器、紅外線檢測器、視頻檢測器等。
比較幾種檢測方法可以知道，超聲波或微波(雷達(dá)波)檢測器和紅外線檢測器使用的條件比較苛刻，使用比較少，主要用于人工檢測方式。目前最普遍的、經(jīng)常用的是環(huán)行線圈視頻檢測器，但是視頻車輛檢測器與感應(yīng)線圈等檢測器相比，具有如下的技術(shù)特點(diǎn)：
(1)視頻檢測器安裝與維護(hù)方便，無需開挖路面，對道路交通的影響很小。
(2)視頻車輛檢測器能檢測較大的交通場景面積，單臺攝像機(jī)就可同時監(jiān)測多個車道，從而減少傳感器的安裝數(shù)目，并可進(jìn)行大范圍內(nèi)的車輛跟蹤。
(3)能提供絕大多數(shù)的交通參數(shù)信息，包括車流量、單車速度、平均車速、車間距等。
(4)獲得的視頻及圖像信息很直觀，是人機(jī)可讀的，還可以加以保存。從而為監(jiān)控人員進(jìn)行相關(guān)操作提供了參考。
3 嵌入式視頻檢測系統(tǒng)
根據(jù)交通違章管理的要求和系統(tǒng)主要功能，對交通視頻檢測系統(tǒng)進(jìn)行了研究并形成了可行方案。其思想是將視頻攝像頭安裝在路桿上并對下面的路況進(jìn)行監(jiān)視，捕獲的數(shù)字化視頻信息由現(xiàn)場進(jìn)行圖像處理，再傳送到交通管理中心。同時，選取基于嵌入式系統(tǒng)的電子警察視頻檢測的模式來實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)電子警察系統(tǒng)的改進(jìn)，此電子警察系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。
由圖1可以看出，基于嵌入式系統(tǒng)的電子警察主要由三部分組成：視頻采集部分、圖像處理與系統(tǒng)控制部分、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分。
3．1 視頻采集單元
從CCD攝像頭的光電轉(zhuǎn)換器件得到的視頻信號都是模擬信號，將模擬電視信號變成數(shù)字電視信號要經(jīng)過模／數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換過程。模／數(shù)轉(zhuǎn)換包含三個過程，即取樣、量化及編碼。其中，取樣的目的是將時間上連續(xù)的模擬信號變成時間上離散的信號，量化是將幅度上連續(xù)的取樣值變成幅度上離散的取樣值，而編碼的作用是將離散化的取樣值編成二進(jìn)制數(shù)碼。經(jīng)取樣、量化、編碼所得到的數(shù)字信號即為視頻PCM信號。
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