智能化交通視頻圖像技術(shù)研究

鄭世聰

摘 要：中國城市化快速發(fā)展帶來了諸多嚴重的"城市病"，特別是在交通領(lǐng)域，所面臨的形勢與矛盾日益嚴峻。為此，結(jié)合當(dāng)前各類高新技術(shù)，特別是物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的研究，誕生了諸多基于各類傳感器（如射頻、電磁感應(yīng)、紅外、視頻等）的智能交通系統(tǒng)（ITS），而在這些形式各樣的系統(tǒng)當(dāng)中基于視頻圖像處理的智能交通系統(tǒng)與其它傳統(tǒng)系統(tǒng)相比優(yōu)勢明顯，可有效解決城市交通管理中的各類問題。本文就智能化交通視頻圖像技術(shù)進行分析。

關(guān)鍵詞：智能化交通；視頻圖像；技術(shù)

一、視頻圖像系統(tǒng)的組成和原理

比較典型的視頻圖像系統(tǒng)的組成和原理見圖1。

由圖1 看出，該系統(tǒng)由CCD（或COMS）攝像機、模數(shù)圖像采集卡、電子計算機、數(shù)模轉(zhuǎn)換和輸出設(shè)備、外設(shè)和控制執(zhí)行設(shè)備等組成。CCD（或COMS）攝像機采集測量目標(biāo)和光學(xué)圖像，將該圖像轉(zhuǎn)換成電荷信號，通過標(biāo)準(zhǔn)外部接口并由模數(shù)采集卡將該圖像采集、處理轉(zhuǎn)換成電子計算機能夠識別的圖像信號進行運算、分析處理后，通過外設(shè)進行輸出，生成報表或控制其他控制執(zhí)行機構(gòu)，獲得可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果。

其工作原理是由CCD（或COMS）攝像機獲得測量目標(biāo)的物理圖像，由專業(yè)的圖像處理系統(tǒng)對拾取的目標(biāo)圖像的像素情況、亮度、色彩等圖像特征信息處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。圖像系統(tǒng)把該信號進行運算處理，由電子計算機生成各式報表，或通過外設(shè)進行相應(yīng)的控制運動。

二、視頻圖像技術(shù)的特點

2.1 圖像信息直觀實時。視頻圖像技術(shù)的圖像是目標(biāo)的物理圖像，能保持其實物的本質(zhì)特征如顏色、灰度及其表面粗糙度等逼真可現(xiàn)。

2.2 經(jīng)濟。簡單的視頻圖像系統(tǒng)，其組成主要有目標(biāo)攝像機和電子計算機組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，運營成本低廉，很方便實施和應(yīng)用。

2.3 準(zhǔn)確。視頻圖像技術(shù)可對目標(biāo)攝像機采集的視頻圖像進行處理，如進行傾斜校正、渲染各種效果、放大和縮小等。視頻圖像在檢測車輛通行、違章等方面的精度很高，遠高于其他測量技術(shù)。

2.4 高效。由于視頻圖像技術(shù)所測量的是目標(biāo)的視頻圖像，其圖像的資源比較豐富，除了可對目標(biāo)的參數(shù)測量外，還可以對圖像內(nèi)的其他目標(biāo)進行測量和監(jiān)測，如除了用于城市道路交通中的車輛視頻檢測的目標(biāo)攝像外，還可以對城市道路狀況進行了解、分析和管理。

2.5 擴展性強。視頻圖像技術(shù)利用日益發(fā)展成熟的網(wǎng)絡(luò)，可以將目標(biāo)視頻圖像資源共享，隨意增加測量目標(biāo)，還可將圖像壓縮二次處理應(yīng)用。

2.6 易于管理。視頻圖像技術(shù)將圖像資料錄像記錄，更加方便管理。

三、視頻圖像技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用

智能交通系統(tǒng)在交通數(shù)據(jù)的采集和違章事故的檢測方面優(yōu)先得到了發(fā)展。交通數(shù)據(jù)主要包括車流量、車速、道路占有率、車輛類型等；違章事故的檢測數(shù)據(jù)主要有車輛違章信息、交通事故等。這樣的檢測技術(shù)對提高警務(wù)執(zhí)法能力、交通運輸能力、緩解交通堵塞、減少交通事故的發(fā)生有著極其重要的作用。

3.1視頻圖像車輛檢測系統(tǒng)

采用電子計算機系統(tǒng)的圖像處理和識別技術(shù)，可以在整個檢測過程中獲得連續(xù)的動態(tài)交通圖像，從而獲得交通參數(shù)，即車輛的行駛狀態(tài)、方向及違章等信息。該系統(tǒng)是在車輛的通道上方安裝實時監(jiān)測CCD攝像機，經(jīng)過檢測主機進行視頻處理、壓縮，通過專用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)遠傳于指揮中心，中心控制軟件將上傳的檢測圖像進行處理，去除天氣、行人及環(huán)境的背景變化等造成的影響，通過分析、處理，獲得疊加有交通數(shù)據(jù)的視頻圖像，進行分類應(yīng)用。

3.2電子警察圖像檢測系統(tǒng)

該系統(tǒng)由實時監(jiān)測的CCD攝像機對動態(tài)的交通物理圖像進行實時采集，克服天氣、行人與環(huán)境等因素干擾，由計算機對采集的圖像實時檢測、分析、處理，較好地實現(xiàn)了道路交通信息、車輛行駛狀態(tài)、路況等情況的數(shù)據(jù)采集。

電子警察圖像檢測系統(tǒng)的組成與原理如圖2所示，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的主要功能見表1。

其工作原理是：依據(jù)交通信號控制系統(tǒng)輸出的信號，系統(tǒng)對特定路面的車輛速度與方向進行視頻檢測，采用視頻檢測加感應(yīng)線圈檢測技術(shù)結(jié)合（也可采用微波雷達進行測速）方式，在夜間照明條件差的地方，由閃光燈進行現(xiàn)場補光，如禁行車道的視頻信號傳輸給工控計算機的同時，紅綠燈的控制信號傳輸給檢測識別單元，由圖像檢測單元檢測到有車輛通過禁行車道。檢測到車輛超過該路段的最高限速，或違反工控主機設(shè)定的行駛方向等違章行為時，主機控制違章檢測控制單元控制閃光燈驅(qū)動閃光，由近景CCD攝像機抓拍該方向的全景圖片，為交管部門執(zhí)法提供依據(jù)。在違章車輛的圖像上，記錄有車輛違章的地點、時間及違章的參數(shù)特征等，根據(jù)實際需要生成違法處罰通知單，通過網(wǎng)絡(luò)自動上傳給管理部門合理利用，由此來規(guī)范駕駛?cè)藛T遵章守法，減少交通事故的發(fā)生，確保道路暢通無阻。管理中心軟件提供完善的交通量統(tǒng)計功能，可以提供車流量、平均車速、車道占有率、平均車長、車輛間距等查詢統(tǒng)計和圖表繪制，給決策部門提供交通規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

3.3車輛牌照識別

計算機識別車輛牌照的流程有車輛圖像采集、車牌定位、字符分割、字符識別、輸出識別結(jié)果等5個步驟。圖像的采集方式目前通行兩條技術(shù)路線：自然光圖像采集識別和紅外光圖像采集識別。自然光圖像采集識別是白天利用自然光線，夜間采用輔助照明光源，用彩色CCD攝像機采集車輛的真彩圖像，經(jīng)分析、處理識別車牌。紅外光圖像采集識別是利用車牌反光或紅外光的物理特性，用紅外攝像機采集車輛的灰度圖像，由于紅外光的物理特性，該圖像上幾乎只能看見車牌，然后用黑白圖像處理方法識別車牌。

四、結(jié)束語

數(shù)字視頻圖像的測量能夠代替人的眼睛去進行檢測和判斷，因此它是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d測量技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于社會和各個行業(yè)的多個方面，如智能化生產(chǎn)、環(huán)保、機械加工的測量等。所以，今后數(shù)字視頻圖像技術(shù)在和諧社會的智能化建設(shè)中，將會越來越廣泛地得到普及和應(yīng)用。

參考文獻：

[1]夏晶.淺議視頻圖像分析于智能交通的應(yīng)用[J].中國公共安全，2017（11）：276-278.

[2]陳雁，趙瑜，管才路，郭曉明.智能視頻分析技術(shù)在軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技視界，2017（14）：19+29.