智能交通视频采集系统让城市更智慧

　　在智能交通领域，交通视频采集系统是解决城市交通拥堵、保障道路交通安 全、提 高 交 通 路 网 使 用 率 的主 要 手段之一，同时也是智能交通管控系统的重要组成部分。

　　系统总体设计

　　本系统由前端系统、通讯网络、中心系统三部分组成，拓扑结构图如图1所示：

　　前端系统包括安装在外场的高清摄 像 机 、补 光 系 统 、检 测 主 机 等 设 备 ；中心系统包括数据库服务器、管理服务器等。前端系统与中心系统之间通过通讯网络连接。

　　在前端系统中，高清摄像机将采集到的实时图像传输给检测主机，检测主机对视频图像进行分析综合检测，生成各种检测数据并保存在本地。通过通讯网 络，系 统 将 检 测 的 各 种 结 果 传 输 给 中心系统。

　　中心系统接收到检测系统上传的各种数据，对各种数据进行统计和存储。通过控制终端可以对以上信息进行查询和调用，还可以通过控制终端对前端设备进行管理。中心系统的各种数据还可以给其他系统，实现信息共享。

　　系统主要功能

　　系统的功能结构分为前端系统的功能、中心系统的功能。在前端系统中，每一个前端点位可以独立运行，可以方便维护和拓展。当网络出现故障时，数据保存在前端，等网络恢复后自动传回中心。

　　前端系统功能

　　前 端系统 主 要可完成高清视 频的采集、交 通流 量检测、号牌识别、交通事件检测、违法事件检测、车辆智能检测、数据存储等功能。（如图2所示）

　　交通流量检测功能

　　系统可以对监控断面内统计检测下列交通流参数:

　　□车流量；

　　□平均车速；

　　□平均车道占有率；

　　□平均车头间距；

　　□车辆类型（大于3种类型）；

　　□队列长度。

　　交通流参数输出的时间间隔为最小1分钟。数据发送到中心相应应用系统后，可 对 流 量 、平 均 车 速 、队 列 长 度 、平 均 车头间距、车道占有率等交通参数进行简单的分析统计，分析的结果可以以柱状图、折线图或立体图等多种方式输出。

　　号牌识别功能

　　系统能够准确拍摄通过路口路段车辆的图像，并在图像中标明车辆通过的时间、地点、车速、行驶方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜色等车辆信息。

　　系统在实时记录通行车辆图像的同时，也具备对通行车辆号牌自动识别功能，其用于号牌识别的字符库齐全，即能识别在我国道路上行驶的机动车号牌，包括 GA 36 规定的号牌（除摩托车号牌、低速车号牌、临时号牌、拖拉机号牌外）、武警汽车号牌和军队汽车号牌等。

　　交通事件检测功能

　　本系统可以针对常见的交通事件进行 检 测，并且自动 对事 件 发 生 前 后 情 况进行录像存储。主要可检测以下三大类交通事件：

　　□高速公路的交通事件检测

　　● 车辆停驶：车辆停止移动10秒（可调）认为车辆停驶；

　　● 交通拥堵：单位时间内车辆平均速度低于阈值；

　　● 抛 洒 物：车 辆 行 驶 后 路 面 出 现 遗弃物；

　　● 车辆逆行：车辆在车道中行驶的方向和所设定的方向相反；

　　● 行人 ：有人 出 现 在 车 道 中，或 横 穿车道。

　　● 排队超限

　　□隧道内的交通事件检测

　　□城市道路的交通事件检测

　　系 统可以自动 检 测出 上 述 事 件，还可以针对车道对所需检测的事件进行设置，可以检测全部事件，也可以只检测其中某些事件。每种事件都可以通过设置来改变参数。系统报警时会向服务器发送一个消息。

　　违法事件检测功能

　　本交通视频采集系统能够对道路上的交通违法行为进行检测，生成违法记 录 信 息 包 含 时 间 、地 点 、号 牌 种 类 、号牌号码、违法行为、违法图片。

　　通常检测的交通违法行为包括以下几类：

　　□机动车不在机动车道内行驶的

　　□机动车违反禁止标线指示的

　　□机动车逆向行驶的

　　□机动车不按规定倒车

　　车辆智能检测功能

　　□前端对经过监测区域内的每一辆通 行 车 辆 ，自 动 抓 拍 一 张 高 清 图 像 ，记 录该通行车辆信息，记录的高清图像可清晰反映车辆的全景图像和特征图像，并自动上传高清图像和车辆信息到后端。

　　□通行车辆信息主要包括：通行时间 、通 行 地 点、车 道 编 号、行 驶 方 向、车牌 号 码 、号 牌 颜 色 、车 辆 类 型 信 息 等 ，并自动将采集的通行车辆信息写入关联数据库中。

　　□系统对车辆尾部进行自动抓拍，所 抓 拍 的高 清 图 像 不 受 雨、雪、雾 等 天气、环境光和相邻车道通行车辆的干扰和影响，能实时获取高质量的高清图像。记录的高清图像可以清晰的反映通行车辆全景图像、特征图像、车辆类型、车 身 颜 色 、车 牌 号 码 、号 牌 颜 色 、车 辆 装载情况等，大大降低了通行车辆误记录现象的出现。

　　数据存储功能

　　前端外场控制主机对视频图像进行 分 析、处 理 和 存 储。交 通 流 量 数 据、违法图片、图像及事件的视频录像（6 帧/秒的速率）都在外场控制主机上存储。事件的视频记录格式为 H.264 或 MPEG-4。所有记录都通过传输设备传回中心。系统支持用户调用录像数据。

　　中心系统主要功能

　　中心系 统 主 要 完 成 信 息 的 接 收、存储 、处 理 ，可 实 现 交 通 事 件 、违 法 车 辆 、黑 名单 三 类 报 警 功 能，还 可实 现 信息 查询、远 程 维 护、运行状 态 检 测、系统管理等功能。中心系统可将以上数据信息集中发布或打印，也可与公安其他业务系统进行信息共享。

　　交通事件报警功能

　　高清视频检测系统可以对前端系统检测到的各类交通事件进行分类报警，并且自动对事件发生前后情况进行视频存储。交通事件查看程序可以按时间查看检测器中保存的事件记录和视频录像。每一个事件记录包括事件的流水号、开始时间、结束时间、发生地点、事件类型等。用户可以选择感兴趣的事件观看其视频录像。可以单独或批量下载视频录，或记录到本地保存。

　　违法车辆报警功能

　　本系统设备在特定条件下还可以对机动车违反禁令标志、逆行、不按规定倒车、不按规定车道行驶违法检测等多种交通违法行为进行记录、报警。生成违法记录信息包含时间、地点、号牌种类、号牌号码、违法行为、违法图片。

　　黑名单报警功能

　　后台处理系统提供信息查缉服务，支撑前端系统的基本信息的查询和黑名单比对，建立相关黑名单车辆信息数据，通常黑名单包含：逾期未年检机动车信息、报废机动车信息、套牌嫌疑车辆信息、被盗抢车辆信息、交通肇事逃逸车辆信息、犯罪嫌疑车辆信息、存在违法未处理车辆信息。

　　信息查询功能

　　前端系统通过网络将车辆通行记录信息传输到后台系统，通过后台控制终端，能显示并查看各个检测点的车辆通行信息，信息包括：通行地点、通行时间 、车 牌 颜 色 、车 牌 号 码，车 道 编 号 等 信 息 。远程维护功能前端设备可通过网络进行远程维护。可对前端系统进行参数配置、场景设置、设备I P查询及配置、图像调用、运行状态查看、发送校时命令、发送重启指令等操作。

　　运行状态监测功能

　　系统具有完善的系统运行状况自诊断报警功能，能对对自身运行状态以图3：中心系统功能图及相关设备，包括摄像机、补光灯、主机等的实时运行状态信息与故障报警信息进 行 监 控，方 便 用 户 对 系 统 的 维 护，并 能通过网络及时地对以下情况自动向中心相应的应用服务器报警。运行状态可能产生报警的情况包括：视频信号中断、网络通信故障、设备CPU温度过高、CPU风扇损坏、固定位置的摄像机发生移动等。

　　为了及时监控前端系统设备工作的状态，系统每5分钟统计一次前端系统的设备工作状态，并将统计的各项数据实时上传给后台服务器，同时将数据进行本地保存。本地保存最近30天的系统工作状态数据。当状态数据保存时间超 过 3 0 天 时，系 统 将 采 用 先 进 先 出的 原则 ，自 动 对 最 先 保 存 的 数 据 进 行 覆 盖 ，以确保保存在本地磁盘中的是最新的统计数据。后台系统可以通过网络将开/关机控制命令发给前端控制主机，控制主机在接到关闭命令时，自动进入待机状态，检测设备不进行检测，补光系统不工作。当控制主机接到开机命令时，自动启动检测程序，系统正常工作。

　　系统技术优势

　　本系统作为道路交通安全管理的有效手段，具有无人值守、全天候工作、自动记录、记录准确公正客观、便于管理等优点，可迅速监控、抓拍、获取违章证据，对处理交通违章提供行之有效的监测手段，对 改善 城 市 交 通 将 起 到了重 要 作用。

　　作为一个多学科交叉的领域，本系统主要采用了高清网络视频监控技术、计算机视觉分析技术、图像智能识别技术、嵌入式技术、智能补光技术等多种先进技术。技术优势非常明显。

　　高清网络视频采集技术

　　采用高清50 0万像素CCD数字工业摄像机，可以实现一台摄像机监控多车道，在 一 张 图 片上可 以清 晰 显 示 车 辆 及周边环境情况。

　　计算机视觉分析技术

　　采用先进的计算机视觉技术来模仿 人 眼 与 人 类 视 觉 的 立 体 感 知 过 程 ，可以从基于序列的图像中提取特征信息，完成对目标的轨迹跟踪和监测。对违法车辆能准确的判别，并进行有效的抓拍，取证位置满足证据要求。

　　图像智能识别技术

　　本系统采用了基于多分辨率纹理分析和模糊熵的快速车牌定位分割技术、多帧图像实时融合去模糊技术、连续多帧图像识别结果的置信度判决技术等关键技术。

　　嵌入式技术

　　嵌入式技术是基于嵌入式系统的应用技术。而嵌入式系统是计算机的一种应用形式，通常指嵌入在主设备中的微处理机系统。主要用于特定的控制、数据采集及信号传输等目的。

　　本系统的检测主机采用了Linux嵌入式结构，具有更好的硬件适应性。模块化设计，能满足开放性和可伸缩性的功能需求。嵌入式技术能确保系统高可靠性地运行。

　　智能LED频闪补光技术

　　采用智能LED频闪补光技术，通过前端检测主机自动完成对前端系统的补光灯的控制。前端主机对传回的视频进行检测后，系统能自动调节摄像机参数。在光线不足状态下，主机能发送控制命令给摄像机，让摄像机自动打开补光。

　　相 比 于 传 统 的 补 光 方 式 ，该 技 术具有功耗低、寿命长、无视觉污染等优点，适合城市道路使用。

　　结束语

　　本文对智能交通视频采集系统做了比 较 详 细 的 介 绍 。目 前，各 地 纷 纷 建 设智能交通项目，而智能交通视频采集系统是智能交通的数据采集基础组成部分，相信它将为城市的智能交通管理发挥巨大的作用，同时为智慧城市的建设提供强有力的保障。作者单位：广州金鹏集团有限公司