【正文】 斷的自動(dòng)記錄，為交通規(guī)劃，交通管理，道路養(yǎng)護(hù)部門提供重要的基礎(chǔ)信息和數(shù)據(jù)支持。 采用嵌入式 DSP 設(shè)備 控制主機(jī)選用當(dāng)前流行的最先進(jìn)的嵌入式 DSP 技術(shù)，高科技產(chǎn)品，具有高度的穩(wěn)定可靠性，保證無(wú)故障時(shí)間超過(guò) 10000 小時(shí)。完全面向特定應(yīng)用需求，完全為交通量身定制，具有實(shí)時(shí)要求。嵌入式主機(jī)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體工藝、電子技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與 各領(lǐng)域的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。嵌入式主機(jī)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，在保證穩(wěn)定、安全、可靠的基礎(chǔ)上量體裁衣，去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能。為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器件中，而不存儲(chǔ)于外部的磁盤等載體中。嵌入式設(shè)備，無(wú)需操作系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的安全性能。 攝像機(jī)的使用上，本系統(tǒng)全部采用 CCD 進(jìn)口機(jī)芯攝像機(jī)，它的掃描系統(tǒng)是采用逐行掃描方式掃描，其采集下來(lái)的圖像真實(shí)分辨率最大是 1600（H）1200 （V）像素。攝像系統(tǒng)具備智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)圖像的曝光、清除噪點(diǎn)、改善對(duì)比度。 清晰辨別車輛駕駛?cè)藛T 本系統(tǒng)采用 200 萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)，不僅清晰反映車輛特征，還能清晰辨別駕駛?cè)藛T面部特征。 高清全景圖片 駕駛室圖片 高速攝像技術(shù) 采用普通攝像技術(shù)用于抓拍高速行駛車輛時(shí)，存在許多技術(shù)困難：解訣不了精確同步問(wèn)題；解訣不了高速成像問(wèn)題，也就是說(shuō)車速高到一定程度，圖像（特別是車牌圖像）就不清晰，特別是夜間拍不清晰；高速車輛用普通攝像技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)困難重重。 一般解訣方法是將快門速度提高至 1/500 秒以上，但同樣的快門白天設(shè)置完成后，晚上往往不能兼顧。 本系統(tǒng)采用了智能快門高速攝像技術(shù)，能在微秒量級(jí)時(shí)間內(nèi)在攝像機(jī) CCD 上成像，清晰地拍攝出所有高速行駛的車輛，克服了上述困難，抓拍高速的行駛車輛的圖片可以保證清晰。 高清視頻測(cè)速 傳統(tǒng)的測(cè)速方式是線圈、雷達(dá)、激光。雷達(dá)測(cè)速誤差比較大，而且不區(qū)分車道。本系統(tǒng)采用視頻軟件測(cè)速方式，通過(guò)測(cè)距矩陣和視頻中車輛的實(shí)際行駛軌跡、時(shí)間等，準(zhǔn)確計(jì)算車輛的實(shí)際行駛速度。由于本方法采用三維空間計(jì)算法，測(cè)速距離在 10 米左右，因此計(jì)算出來(lái)的速度非常精確。由于大部分點(diǎn)位處于沒(méi)有路燈的場(chǎng)合，周圍光線環(huán)境惡劣，即使選用超低照度的高清攝像機(jī)，也不能在黑暗的環(huán)境中得到清晰的車輛和車牌信息。因此，有效的補(bǔ)光是解訣成像質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵。 本方案我們采用 LED 補(bǔ)光燈＋高頻防眩頻頻閃燈。我們量身定制了一款 LED 補(bǔ)光燈，用于車牌識(shí)別和車輛檢測(cè)補(bǔ)光。因 LED 技術(shù)化采用的是工業(yè)級(jí)二極管，穩(wěn)定可靠，壽命可達(dá) 10 年以上； l 低功耗。肉眼看上去是常亮的，實(shí)際是每秒多次快速頻閃，即達(dá)到了補(bǔ)光的目的，又不影響交通。它能發(fā)出光強(qiáng)和間隔時(shí)間可自動(dòng)控制的脈沖光，清晰獲得車牌、車型、顏色和司乘人員容貌。窄脈寬高頻補(bǔ)光燈能發(fā)出強(qiáng)度可調(diào)的微秒量級(jí)的脈沖光，是一般頻閃燈閃光持續(xù)時(shí)間的幾十分之一到幾百分之一。此窄脈寬高頻補(bǔ)光燈能使得連續(xù)的補(bǔ)光間隔時(shí)間最小可達(dá)幾微妙，最大限度地節(jié)約了電能，在車流較大和車距較窄的極端情況下都能迅速的發(fā)出窄脈沖光。即保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，又保障了駕駛?cè)藛T的行駛安全。找到車輛號(hào)牌的話，開始對(duì)車輛號(hào)牌進(jìn)行定位及跟蹤；若沒(méi)有找到號(hào)牌的話，對(duì)整個(gè)車輛輪廓進(jìn)行跟蹤。 l 逐幀比對(duì)檢測(cè)：系統(tǒng)可同時(shí)捕獲多個(gè)百萬(wàn)像素的有效幀，對(duì)每一幀逐幀比對(duì)分析， 內(nèi)部評(píng)判機(jī)制，確定為動(dòng)態(tài)車輛并給出識(shí)別結(jié)果。特別在夜間、復(fù)雜氣候環(huán)境中，依然高識(shí)別率。 抓拍跨線、壓線行駛車輛 采用攝像機(jī)場(chǎng)景相互疊加，覆蓋視場(chǎng)死角，為了避免車輛從相鄰車道騎線行 駛，兩個(gè)車道的攝像機(jī)分別得到不完整的車牌，導(dǎo)致識(shí)別率下降，系統(tǒng)采取相鄰車道圖像中心線疊加的方式，圖像中心線的直線疊加長(zhǎng)度至少為一個(gè)車牌的長(zhǎng)度：50 厘米，很好的解訣了對(duì)壓線行駛車輛的抓拍問(wèn)題。牌照信息也可以保證清晰，如下圖所示： 優(yōu)化的車牌識(shí)別算法車牌識(shí)別是計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的重要應(yīng)用課題之一。 通常的牌照識(shí)別水平，牌照/視場(chǎng)比例約為 1/6 左右（監(jiān)控視場(chǎng)約 176cm），本技術(shù)方案選擇優(yōu)秀的識(shí)別算法，努力優(yōu)化牌照/視場(chǎng)比例至 1/8 甚至更小，保證在每車道的高清攝像機(jī)視場(chǎng)范圍內(nèi)，均可捕捉到目標(biāo)車輛的號(hào)牌，并能將該號(hào)牌正確識(shí)別出來(lái)，極大地提高了車輛捕獲率。即使摩托車、拖拉機(jī)車型、沒(méi)有牌照車輛、車牌有遮擋或嚴(yán)重傾斜等也能正常記錄。 系統(tǒng)車牌識(shí)別算法的優(yōu)化主要體現(xiàn)在以下兩方面： 字符優(yōu)化： 車牌定位和切割方法很方便，在取得單個(gè)字符圖像后，字符圖像也可能存在字符與邊框相連、字符變形和字符斷裂等情況，為此在真正識(shí)別之前需要對(duì)字符位圖作進(jìn)一步的技術(shù)處理，如下圖車牌二值圖水平方向腐蝕后明顯有利于圖像分割和識(shí)別，但對(duì)于黑底和藍(lán)底的車牌則適得其反。 結(jié)果優(yōu)化： 按照模板匹配算法，可以得到若干個(gè)車牌識(shí)別結(jié)果，從中我們選取字符匹配成功數(shù)最多者。同時(shí)，依據(jù)我國(guó)車牌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還需要進(jìn)行車牌語(yǔ)法校驗(yàn)，如民用車牌尾字不存在警字、軍牌格式中不會(huì)出現(xiàn)領(lǐng)、港、澳、境、掛、農(nóng)、拖字、警牌尾字不能出現(xiàn)學(xué)、試、領(lǐng)、港、澳、境、掛、農(nóng)、拖字、警牌首位不能出現(xiàn)軍牌漢字、武警車牌中不能出現(xiàn)民用和軍用車牌漢字等等，這樣可以大大提高車牌正確識(shí)別率。采集這些數(shù)據(jù)主要通過(guò)前端系統(tǒng)的高清攝像機(jī)、視頻檢測(cè) 技術(shù)等。 前端系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 前端系統(tǒng)主要是對(duì)所有經(jīng)過(guò)車輛進(jìn)行檢測(cè)、速度檢測(cè)、車輛抓拍、車輛號(hào)牌識(shí)別、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程傳輸?shù)?。高清攝像機(jī)與補(bǔ)光控制模塊安裝在防護(hù)罩里，防護(hù)罩安裝在所要監(jiān)控的車道中間中心線的正上方，車輛觸發(fā)點(diǎn)（圖像的中心點(diǎn)）、與立桿的水平距離為 32 米。標(biāo)準(zhǔn)雙向 4 車道卡口系統(tǒng)前端硬件設(shè)備路口安裝示意圖如下： 安裝示意圖 實(shí)際安裝圖 工作原理 本系統(tǒng)控制主機(jī)全天候控制高清攝像機(jī)，并保證在有車無(wú)車情況下，均以每秒 15的頻率捕獲高清圖片。找到車輛號(hào)牌的話，開始對(duì)車輛號(hào)牌進(jìn)行定位及跟蹤；若沒(méi)有找到號(hào)牌的話，對(duì)整個(gè)車輛輪廓進(jìn)行跟蹤。 采用三維空間標(biāo)定發(fā)，在屏幕中標(biāo)定 8 個(gè)控制點(diǎn)，實(shí)地測(cè)量這些控制點(diǎn)的空間距離，保存后程序能自動(dòng)算出測(cè)距矩陣。 子系統(tǒng)詳解 攝像子系統(tǒng) 根據(jù)《公路車輛智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》GA/T497－2009 中相關(guān)規(guī)定，抓拍的車輛照片既要能看清車牌號(hào)碼、車型、車身顏色等，同時(shí)要滿足業(yè)主提出能夠看清前排乘客面部。圖片存儲(chǔ)格式執(zhí)行公安部標(biāo)準(zhǔn)要求的 JPEG 格式，在單張圖片中可以清晰看到地點(diǎn)、車牌、車型、車身顏色、車道、方向等。高清攝像機(jī)采用低照度的高清晰彩色攝像機(jī)，其性能穩(wěn)定，適合于在公路上長(zhǎng)時(shí)間工作。為適應(yīng)公路光線的變化，自動(dòng)光圈鏡頭可以自動(dòng)調(diào)整進(jìn)光量，以便得到滿意的圖像。能保證攝像機(jī)在公路環(huán)境正常工作，且外觀漂亮大方。 立桿的高度應(yīng)不少為 6 米，懸臂長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際路寬而定，能夠覆蓋到監(jiān)控的車道的中央上，攝像機(jī)安裝在立桿的懸臂上，對(duì)應(yīng)每個(gè)車道的入口處。下圖為立桿示意圖。本次補(bǔ)光采用 LED 補(bǔ)光燈＋高頻防眩頻閃燈。為了看清駕駛室前排乘客面部，選用高頻防眩頻閃燈可透過(guò)帶有駕駛室風(fēng)擋玻璃上的遮陽(yáng)膜，從而獲得清晰的面部圖像。例如：藍(lán)牌就有以下幾種情況。綜上考慮到種種情況，本項(xiàng)目我們選用外置式白色光頻閃燈，可對(duì)于底反字不反，或底與字都不反的車牌進(jìn)行補(bǔ)光?？舍槍?duì)天氣和時(shí)間變化的需要，可以快速調(diào)節(jié)攝像頭的光圈、快門等參數(shù)，保證抓拍圖像的視覺(jué)效果。配有光敏開關(guān)，根據(jù)光線情況，自動(dòng)控制頻閃燈的開啟和關(guān)閉。此方法經(jīng)常會(huì)把一些諸如非機(jī)動(dòng)車甚至行人作為事件加以記錄，廢照片會(huì)比較多。本視頻檢測(cè)子系統(tǒng)根據(jù)捕獲后的圖片，在設(shè)定的模擬線圈區(qū)域進(jìn)行高速逐幀掃描處理，若發(fā)現(xiàn)檢測(cè)區(qū)域灰度值發(fā)生變化，開始對(duì)車輛號(hào)牌進(jìn)行尋找。對(duì)跟蹤的車輛軌跡進(jìn)行分析和判斷，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的條件，確定違法行為，然后從已經(jīng)捕獲的圖片中選出相應(yīng)位置的違法圖片。 l 逐幀比對(duì)檢測(cè)：系統(tǒng)可同時(shí)捕獲多個(gè)百萬(wàn)像素的有效幀，對(duì)每一幀逐幀比對(duì)分析， 經(jīng)內(nèi)部評(píng)判機(jī)制，確定為動(dòng)態(tài)車輛并給出識(shí)別結(jié)果。特別在夜間、復(fù)雜氣候環(huán)境中，依然高識(shí)別率。 大量實(shí)驗(yàn)分析，我公司這種視頻檢測(cè)的算法，對(duì)車輛、樓宇以及樹木等等的陰影、行人、非機(jī)動(dòng)車輛、夜晚車輛大燈、大雨、雪、地面有水時(shí)的反光等等各種環(huán)境噪聲都有很好的濾除和衰減作用，大大提高了系統(tǒng)的捕獲正確有效率。 視頻測(cè)速子系統(tǒng) 本系統(tǒng)對(duì)卡口所有經(jīng)過(guò)的車輛進(jìn)行抓拍的同時(shí)，采用視頻軟件測(cè)速法，可以精確的計(jì)算出車輛的行駛速度。通過(guò)測(cè)距矩陣和視頻中車輛的實(shí)際行駛軌跡、時(shí)間等，準(zhǔn)確計(jì)算車輛的實(shí)際行駛速度。具體的軟件測(cè)速配置方法如下：l 啟動(dòng)配置新方法參數(shù)界面 參考見下圖：通過(guò) HVSETUP 調(diào)試軟件，進(jìn)入高級(jí)設(shè)置中，對(duì)應(yīng)軟件測(cè)速菜單，點(diǎn)擊【配置新方法參數(shù)】按鈕即可彈出具體配置界面。每個(gè)標(biāo)記物可以得到與地面接觸的底部點(diǎn)和標(biāo)記物本身的頂部點(diǎn)，即一共需要 8 個(gè)標(biāo)定點(diǎn)。 2） 使用說(shuō)明 進(jìn)入界面后默認(rèn)選擇：測(cè)量參數(shù)錄入【標(biāo)準(zhǔn)】。 將同一個(gè)高度的標(biāo)定物（例如飛桶）在屏幕中四個(gè)位置 ABCD 分別放置，每個(gè)位置分為頂部和底部?jī)蓚€(gè)點(diǎn)，ABCD 圍成一個(gè)長(zhǎng)方形。也可以通過(guò)移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)對(duì)話框標(biāo)題欄顯示的實(shí)時(shí)屏幕坐標(biāo)，手工填寫到右側(cè)的屏幕點(diǎn)測(cè)量中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)項(xiàng)； ② 通過(guò)在實(shí)際道路上用皮尺測(cè)量統(tǒng)一標(biāo)定物（例如飛桶）高度、長(zhǎng)方形相鄰兩邊長(zhǎng)|AB|和|AD|； ③ 以上兩部分?jǐn)?shù)據(jù)輸入完成后，點(diǎn)擊【保存并計(jì)算】開始計(jì)算視頻測(cè)速需要的攝像機(jī)標(biāo)定參數(shù)，計(jì)算成功會(huì)彈出相應(yīng)提示； ④ 計(jì)算完成后關(guān)閉此界面，在上級(jí)界面中點(diǎn)擊【確定】即可保存參數(shù)并上傳到設(shè)備。 3） 參考標(biāo)定方法如下列圖： 步驟一：標(biāo)定位置 A 的頂部點(diǎn)： 步驟二：標(biāo)定位置 A 頂部部點(diǎn) （標(biāo)記完同一標(biāo)記物頂部和底部點(diǎn)后會(huì)有紅線連接此兩點(diǎn)）： 步驟三：類似標(biāo)定位置 B 的頂部點(diǎn)和底部點(diǎn)：步驟四：依次標(biāo)定位置 C、D 的底部點(diǎn)、頂部點(diǎn)，完成 4 個(gè)位置共 8 個(gè)點(diǎn)的標(biāo)定，并填寫用皮尺測(cè)量的【標(biāo)定物高度 、】【|AB|間距】和【|AD|間距】， 最后點(diǎn)擊【保存并計(jì)算】，完成后彈出成功提示，如下圖： 4） 輔助放大功能 用新軟件測(cè)速方法時(shí)：為提高測(cè)量精度，在使用測(cè)量參數(shù)錄入【標(biāo)準(zhǔn)】時(shí)，可以通過(guò)選擇功能選擇【恢復(fù)原始尺寸】，在圖像區(qū)域點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵托拉選擇一塊區(qū)域恢復(fù)到原始尺寸大?。▽?duì)于高清圖片，既是放大），在此放大出來(lái)的圖片上依舊可以通過(guò)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊出的菜單進(jìn)行標(biāo)定。因此方法使用較為復(fù)雜，但對(duì)標(biāo)定點(diǎn)的選擇不受需要圍成長(zhǎng)方形的限制，并可以增加標(biāo)定點(diǎn)的數(shù)量。 2） 使用說(shuō)明 點(diǎn)擊測(cè)量參數(shù)錄入【高級(jí)】，再點(diǎn)擊【編輯參數(shù)文件】，即通過(guò)系統(tǒng)默認(rèn)文本編輯器打開高級(jí)標(biāo)定參數(shù)文本文件。標(biāo)定點(diǎn)數(shù)量應(yīng)當(dāng)大于 6 個(gè)，推薦為 12 個(gè)。設(shè)置完成后，使用 HvSetup 連接識(shí)別器，即可在附加信息中查看車輛速度。 此功能主要用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證標(biāo)定是否精確。 違法抓拍控制系統(tǒng)在控制主機(jī)上電后，程序自動(dòng)加載運(yùn)行。應(yīng)用多目標(biāo)識(shí)別與跟蹤技術(shù)，對(duì)所有圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；當(dāng)檢測(cè)到目標(biāo)車輛后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行鎖定，并對(duì)鎖定的目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤處理。 本系統(tǒng)對(duì)卡口車輛記錄 2 個(gè)位置圖片信息，車身剛進(jìn)入圖像畫面內(nèi)時(shí)抓拍 1 張，整個(gè)車身處于圖像畫面中心位置時(shí) 1 張，同時(shí)對(duì)畫面中的車牌號(hào)碼進(jìn)行截取。 記錄的原始圖片數(shù)量為3 張，每張圖片均包含時(shí)間信息。本號(hào)牌識(shí)別功能符合 GA/T4972009《公路車輛智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》。 該部分軟件的功能是對(duì)所有捕獲的卡口圖片進(jìn)行實(shí)時(shí)的車輛號(hào)牌自動(dòng)識(shí)別， 將識(shí)別出的車牌號(hào)碼以文件內(nèi)容的一部分保存在車輛信息文件中；并且通過(guò)傳輸接口子系統(tǒng)將違法圖片傳送到后端系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。 本號(hào)牌識(shí)別子系統(tǒng)已經(jīng)在全國(guó)多個(gè)大中城市中得到成熟應(yīng)用與推廣。在基于多分辨率紋理分析和快速車牌定位分割；多幀圖像實(shí)時(shí)融合去模糊；連續(xù)多幀圖像識(shí)別結(jié)果的置信度判訣等關(guān)鍵技術(shù)上有獨(dú)特創(chuàng)新，領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)其它公司。正常情況下，汽車圖像背景復(fù)雜、光照不均，如何在自然背景中準(zhǔn)確的確定牌照區(qū)域是整個(gè)識(shí)別過(guò)程的關(guān)鍵。 車牌字符分割 完成牌照區(qū)域的定位后，再將牌照區(qū)域分割成單個(gè)字符，然后進(jìn)行識(shí)別。在車牌的分割過(guò)程中，由于處理的圖像較小，并且對(duì)于字符分割和識(shí)別至關(guān)重要，因此采用了多種圖像預(yù)處理的方法： 采用了自適應(yīng)臨域直方圖修正方法進(jìn)行了圖像的特征的增強(qiáng)； 采用了二階高斯濾波的方法過(guò)程圖像中的一些噪聲； 采用了二階零點(diǎn)檢測(cè)的方法獲得圖像的邊緣特征； 利用了字使用的 Bernsen 二值化方法進(jìn)行圖像的二值化。 自動(dòng)校正牌照形變 由于攝像機(jī)的拍攝角度及牌照安裝的不規(guī)范，導(dǎo)致車牌在圖像中不是長(zhǎng)方形而是平行四邊形并有一定的傾斜角度，這將對(duì)牌照識(shí)別技術(shù)中的字符分割環(huán)節(jié)影響很大。 車牌修復(fù)識(shí)別技能 因牌照上有污染物，破損，變形等原因造成車牌不完整，本識(shí)別系統(tǒng)有特殊的處理功能。車牌修復(fù)識(shí)別技能: 因牌照上有污染物，破損，變形等原因造成車牌不完整，識(shí)別系統(tǒng)都有特殊的處理功能。多數(shù)廠商給出的識(shí)別率指標(biāo)都是在理想條件下測(cè)試的，比如：光照均勻，無(wú)逆光、直射光；車牌干凈、清晰，無(wú)易混字符，對(duì)比度好，無(wú)污損；車牌在圖像中比例合適，不傾斜、無(wú)形變等。 前端抓拍識(shí)別單元從硬件及軟件兩個(gè)方面采取多項(xiàng)措施提高產(chǎn)品識(shí)別率，使牌照識(shí)別儀在實(shí)際使用中能夠獲得滿意的識(shí)別準(zhǔn)確率。很多牌照識(shí)別產(chǎn)品的識(shí)別率低在漢字識(shí)別上，有的根本不識(shí)別漢字，只是將當(dāng)?shù)氐某Ｒ姖h字人為附加到識(shí)別結(jié)果上。 正常天氣情