浅析城市交叉口智能高清视频车辆检测器工作原理及应用

时间：2014-09-25 22:10:38 阅读量：0次 所属分类：科技论文

摘要：在智能高清视频车辆检测器中，居于重要位置的是交通数据采集设备，对于该系统而言，可能实现智能交通的前提是：掌握大量的交通数据。

　　摘要：在智能高清视频车辆检测器中，居于重要位置的是交通数据采集设备，对于该系统而言，可能实现智能交通的前提是：掌握大量的交通数据。对其的研究之所以具有重要的意义的原因，就在于交通数据采集任务是车辆检测器担负着的任务。

　　关键字：城市交叉口;视频检测器;

　　一、城市交通控制技术发展现状及其对交通资源分配的作用分析

　　在交通信号控制发展的三个阶段的线控、点控以及面控中，对于全部交通信号的监控而言，无论是单点信号，干线信号，亦或者是包括网络信号系统的综合控制系统，都将之作为主要部分置于控制系统之中，具体则是置于交通监控中心管理之下。

　　构成智能高清视频车辆检测器的重要组成部分的是现代城市交通的智能控制与管理。而决定道路通行的关键在于交叉口的通行能力，由此，如果对交叉口信号控制系统予以协调并进而优化控制对于城市交通网络而言，自然就可以达到缓解拥堵区域的交通压力的目的，自然在整个城市范围内的交通流量的分配也就会更加合理，这对降低乃至于消除对道路的交通瓶颈的影响，提高道路的通行能力以及服务的水平都有重要的意义。

　　对于我国城市交通现状而言，智能高清视频车辆检测器的应用的意义十分重大。原因在于：

　　第一，与迅速增长的交通需求相比，城市交通基础设施的建设明显较慢;

　　第二，常规的公共交通系统则呈现萎缩的趋势;

　　第三，由于经济水平的提升以及人民群众生活水平的提高，出租车以及私家车的数量则在迅速增加中;

　　第四，我国目前交通管理在技术上水平相对不高。

　　这些因素，导致的问题包括：交通拥堵的现象严重、环境污染严重以及交通事故的频繁发生，而且能源问题也越来越突出。在这种情况下，智能高清视频车辆检测器的大面积推广无疑能够起到优化交通资源配置的作用。

　　SCATS系统、SCO0T系统以及TRANSYT系统在国外发达国家中，在技术算是相对成熟，在信号采集的优化方面各个系统，则各不相同，因为技术特征的各异而表现形式也各不相同。目前，国内这一方面的研究还比较落后，少数学者也只是在交叉路口线的智能控制方面做了一些探索工作，不过值得欣慰的是，成熟的系统的开发研制已经提上了议事日程。马建明先生，北方工业大学教授，以他为代表的专家学者曾就就如何建立专家系统、以及与如何建设仿真技术结合的问题进行了有价值的研究，其研究成果对交叉口的交通组织、信号设计都进行了优化，是具有创新价值的。也有学者提出用多智能体的方法对城市交通进行智能控制，从而予以了优化控制。

　　二、智能高清视频车辆检测器设计原理

　　标清摄像机存在的分辨率与观测范围的矛盾问题的解决，是高清视频综合监测技术的根本优势。标清摄像机，对获取车牌的效果而言，确实因为像素数量低而无法达到清晰的效果，因为其相素一般不到45万。车牌所占用的像素数量少，无法准确识别，这就导致了摄像机的视场范围受到限制。标清摄像机的标清违法检测系统即使是全视频的，其对每个车牌抓拍也仅只能监测一条车道。而对其车牌进行一次完整的记录，往往需要几幅反映过程的全景图片以及包含有车牌的特写图片进行合成。

　　从设计理念的角度来说，“高清视频车辆检测器”，较之其他的车辆检测器，存在较大的不同。高清摄像机的分辨率远远超过标清摄像机，可以达到140万-500万。相素这么高，一台摄像机就能解决多车道检测(1-4车道)，同时检测信号灯的变化，全部视频都是全景图像。有人把高清摄像机在交通监控中的应用说成是一场革命，也并不是毫无道理。就是由于该设备的特点，在整个城市或者区域的交通智能化系统的背景下，对路口的交通需求进行管理，自然也就更加有效的提供了丰富的交通信息，从而可以对交通系统的服务水平进行评估，在此基础上实现资源分配的优化。由此，对于一些人所持的这样的系统实际上是简单的多功能组合的观点，自然也就不攻而破。其作用在于采集、输出集成化的交通信息数据。当然我们所看到的是：不同的应用设备及系统的出现，是与不同的厂家的不同设计理念是紧密相关的。

　　下面就是一款基于500万像素高清视频车辆检测器VD500的视场校果图：

　　该设备以车牌的纹理特征为主要特征，以车型、车颜色、车标、车灯等其它特征为辅助特征进行检测车辆，并运用神经网络技术进行模糊识别，以达到很好的检测效果。车速的检测是通过视频跟踪技术，并通过视角参数的换算来得到实际的行程和时间，从而计算出较准确的车速。

　　视频检测器VD500的主要参数有：

　　l 图像宽度：图像的实际宽度，请对应【输出图像区域】中的宽进行设置。

　　l 图像高度：图像的实际高度，请对应【输出图像区域】中的高进行设置。

　　l 相机高度：相机距地面实际高度，单位mm。

　　l 近点距相机的距离：输出图像区域底端距离摄像机的水平距离，单位mm。

　　l 远点距相机的距离：输出图像区域顶端距离摄像机的水平距离，单位mm。

　　l 默认车速：通行车辆的最大车速，按默认参数设置即可。

　　l 识别宽度阀值：保留。

　　l 识别权重阀值：固定为750000。

　　主要检测信息有：

　　l 信号灯状态：红灯、绿灯

　　l 车型：1-小型车 2-中型车 3-大型车

　　l 车长：整车从车头到车尾的距离，单位是mm

　　l 车牌：车牌号码

　　l 平均车头距：同一车道上第二辆车车头通过距离第一辆的车尾通过的时间间隔单位ms

　　l 平均车速：过车速度的平均值 单位是：mm/s

　　l 车道过车总数：某车道中通过车辆的总个数

　　l 车道占用时间：车辆通过车道时所需要的时间 单位是：ms

　　l 违法类型：卡口、闯红灯、逆行等

　　三、智能高清视频车辆检测器具体应用

　　现代交通流理论与传统交通流理论是完全不同的,现代交通流理论对严格意义上的数学推导以及明确的物理意义并不追求，但传统交通流理论之所以在理论体系中仍占据主导地位的原因就在于其相对较高的成熟性。现代交通流理论所更重视的是对真实交通流的测量，而传统的交通流理论则更多的是注重从数学上予以推导及对物理意义的明确，这是二者的最大区别处。但在理论上讨论这个问题，确实没有太大的实际意义，对于车流量的测量在实践中，或许对其应用的范围予以说明显得更有意义。

　　为提升公安交通管理、公安治安管理对路面车辆的管控能力，保障道路交通通畅以及涉车事件的有效追溯，拟在城市的重点路段、路口和停车场设置高清视频车辆信息采集点。通过采集点，一方面获取道路的实时交通饱和度、速度、拥堵程度以及停车场泊位信息，反映路网的实际交通态势，完成对路况信息的准确及时发布，另一方面通过视频事件检测，对道路交通违法行为进行发觉和取证记录，再一方面通过车牌的识别，对涉车事件或案件的车辆进行有效比对报警，从而满足“服务到位，防范有力、处置及时、打击精确”的公安工作特点。

　　机动车信息采集及综合应用系统着力于高清视频检测技术，利用安装在道路或停车场出入口的数字高清摄像机进行信息采集与自动分析，从而获得道路交通的各种信息，实现车牌抓拍、识别与比对以及部分交通事件检测和违法的抓拍，同时将各种信息提供给中心平台进行决策，对路况进行发布或实行交通诱导，并且将车流量信息实时提供给交通信号管理系统，便于实现交通自动控制。

　　路段道路交通信息采集系统应具有以下四个主要功能：

　　1、存储高清视频图像的功能;

　　2、卡口系统对车辆的抓拍功能;

　　3、具有对交通事件予以报警的功能;

　　4、对其他违法案件的抓拍功能。

　　该设备对上述的四大功能予以有机支持，实现了交通图像的切换、异常的报警、路口交通信号的管理以及配时的自动化，从而保证了路口交通的畅通，能够将卡口数据与“黑名单”数据自动比对，并以此为据，实现了自动报警功能，同时也具有对违法行为进行抓拍的功能，并与违章处罚平台自动连接。

　　结语：本文在对城市交通现状进行简略说明的基础上，对智能高清视频车辆检测器的设计原理及其应用进行了说明。智能高清视频车辆检测器的使用，对于交通资源的分配具有重要的信息统计、传输功能，在此基础上，可以有效地缓解交通拥堵的现状。目前，我国在这一方面专家尚且涉及的少，要提高其使用率还有些困难。同样，要提高智能高清视频车辆检测器的使用量，也需要各生产企业不断完善其功能，加强信号机的质量提升，从而推动我国城市交通行业发展。

　　参考文献:

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　　[2]金双泉.微观交通仿真技术在城市道路系统中的研究：[D]. 湖南大学土木工程学院;2010

　　[3]王克红.赵磊.CUBE软件在宏观交通仿真系统中的应用.[J]中国新技术新产品.2010(03)