所屬欄目:電子技術論文 發布日期:2011-04-25 08:22 熱度:
中國的經濟正在以前所未有的的速度發展著,各大城市道路建設也越來越快,車流量也越來越大,各類交通違法現象也越來越多。這時光靠交警在路口指揮已顯得力不從心,而且不能24小時全天候值勤。經濟的快速發展,也就意味著科技的快速發展,隨即就出現了能夠有效替代交警值勤的電子警察。隨著電子警察技術的快速發展,目前采用地感線圈的技術已經比較成熟,在減少交通違法現象和維持路口交通秩序上發揮了巨大的作用。
但是電子警察技術發展到現在,基本上都有這樣那樣的問題,總的效果不盡人意。目前比較流行的技術方案有二種:
1、采用地感線圈的形式,并采用數碼相機進行抓拍,晚上通過閃光燈進行補光。這種方式的優點是系統簡單,成本低,圖片清晰。但由于是采用埋地式地感線圈,道路上的情況又非常復雜,常常出現由于路面不平或修路導致地感線圈斷裂的現象。地感線圈的修復工作量大,且修復后很有可能重新斷裂。而且采用數碼相機只能抓拍一張圖片,不能連續記錄車輛的運動軌跡,給介定一些模棱兩可的違法現象帶來了一定的難度。
2、第二種是采用地感線圈的形式,特寫、全景都用攝像機進行抓拍。該方式除地感線圈也有上述問題外,雖然能夠連續記錄車輛的運動軌跡,但整體圖片不夠清晰,容易引起爭論,給處罰帶來一定的難度。
所以針對上述情況,目前出現了一種新的電子警察檢測技術:采用視頻檢測的方式。
視頻檢測技術是采用攝象機的實時圖象,用檢測軟件對采集的圖象進行分析、計算,最終得出結論的一種方式。它模擬了地感線圈的形式,通過軟件用虛擬線圈替代了地感線圈,減少了路面的開挖,也減少了車輛檢測器等設備和系統接線,增加了系統的可靠性。但是由于它是通過軟件實現檢測,因此在實施中,對計算機的CPU處理能力要求較高,CPU必須在P4以上才能滿足工作需求,而且是越高越好。目前計算機的CPU性能已達到一個新的水平,完全能滿足對圖象處理的要求。另外不同廠商的檢測軟件算法不同,最后抓拍的效果也不盡一樣。
采用視頻檢測技術的電子警察設備供應廠商已經有很多,而且都在不斷地改進中。采用的方式又有二種:全景攝象機檢測和特寫攝象機檢測。
1、全景檢測方式目前已經成功運用,它在全景攝象機的圖象中對每個車道進行虛擬線圈的劃分、布置,并根據道路的實際情況不斷調整位置,以達到最佳的檢測效果。
它的優點是可以對晚上的圖象也可以進行抓拍。因為采用該種檢測方式必須對全景攝象機進行改裝,根據外部光線的明暗程度對攝象機的快門進行自動設定,晚上和白天采用2種不同的快門。當環境在白天時,檢測時和抓拍時的快門都為同一數值。環境在晚上時,檢測時的快門必須減低或者關閉,打開自動增益,最大程度地增加圖象的亮度。抓拍時通過計算機的控制瞬間提高攝象機的快門,同時補光燈閃亮,抓拍后快門又恢復到檢測時的數值。這樣即保證了能夠在晚上檢測,也保證了抓拍的圖片紅綠燈清晰度高(特別是箭頭燈),車身和車牌也相當清晰。
它的缺點是誤拍率、漏拍率較高,因為全景圖象中的車道位置較小,不能很好地計算其中圖象的變化,同時由于攝象機的抖動和雨、霧等天氣都會增加誤拍率、漏拍率。所以在軟件中又增加了無效圖片過濾技術。該系統由于有此缺點,降低了設備的使用壽命。
2、特寫檢測的方式目前也有使用。由于系統中每個車道一個特寫攝象機,因此每個特寫攝象機都要進行檢測。這樣的結果是實時計算的工作量也就越大,對于CPU的要求也就越高。通常一個路口中一個方向就要一臺工控機。
它的優點是誤拍率、漏拍率相當少。白天圖片清晰,晚上通過LED燈進行補光。缺點也是很明顯:投入的成本高,晚上抓拍的效果不甚理想。晚上通過LED燈補光意味著立桿離停車線不能太遠,一般在10米-15米之間,這樣在全景攝象機的圖片中紅綠燈的成像比例就相當小,給識別帶來困難。
另外還有其他幾種衍生出來的技術,做法也大同小異,但總的來說效果都不太理想。
新的技術總在不斷發展,電子警察技術也在不斷地改進,為了解決上述問題,降低系統的成本,我認為以后電子警察的潮流應該如下:
視頻電子警察的技術應該采用高清攝象機的方式,用高清攝象機進行全景視頻檢測和拍攝動態軌跡。
用高清攝象機進行全景視頻檢測具有以下有優點:
目前高清攝象機的像素可以達到300萬,已經可以和數碼相機的分辨率媲美。而普通高解析度攝象機的分辨率只有752×582,折合像素約44萬。從二者像素數值上可以看出,高清攝象機的清晰度要遠遠大于普通攝象機,是其7倍左右。從視頻檢測角度來說,用特寫攝象機進行檢測是比較合理的,但是每個車道一個攝象機,攝象機數量太多。所以采用高清攝象機并用全景檢測的方式能很好地解決這個問題。采用全景檢測方式后雖然在同一個高清攝象機內同時檢測,但可以通過軟件處理,把每個車道的圖象局部放大后再進行檢測。按每個方向3個車道計算,一個全景攝象機監控三個車道。放大3倍后,其效果與普通特寫攝象機監控一個車道相差不多。
市面上已經有專門應用于電子警察的高清攝象機。它的技術指標如下表:
該高清攝象機最高300萬像素分辨率,保證圖像質量的清晰,提供真實的還原;支持多種分辨率的高速切換,可以在各個分辨率之間自由切換,切換時間少于1/1000秒。因此可以在實際應用中可以采用如下模式:在平時進行視頻檢測時,采用UXGA模式,在該模式下幀率已經到27幀/秒,分辨率也達到1280*1024,足夠對視頻信號進行運算處理。當進行抓拍時,第一張的分辨率為1280*1024,第二、第三張快速切換到XGA(640*480)模式下。第一張主要是看車輛的牌照和紅綠燈。第二、第三張主要是看車輛的運動軌跡,要求不是很高,這樣可以減少圖片的數據量。
另外高清攝象機具有強大的視頻信號處理能力,內部集成多個運算單元,支持實時的圖像優化和圖像識別運算;可根據實際需求定制內核,可以添加和刪減算法,使攝像頭更適合于具體應用,包括車牌識別,速度測量,自動對焦等;還可手動和自動調節曝光時間。
文章標題:淺談電子警察的發展趨勢
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