《交通違章信息采集與處理》論文

包頭師范學院本科畢業(yè)論文論文題目：交通違章信息采集與處理院系：物理科學與技術學院專業(yè)：應用物理姓名：學號：指導教師：二零摘要隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中國家庭的汽車擁有量越來越多，因而交通管理部門的管理工作量和工作壓力不斷上升。交通違章現(xiàn)象是現(xiàn)代交通中極其嚴重的一個問題，由此帶來的交通安全問題也更加突出。交通管理機關由于警力有限,不可能依靠人力對所有路段、路口實行全天候、全方位的管理，所以必須依靠現(xiàn)代化技術手段來管理交通，使城市交通管理向高效、快捷的方向發(fā)展。本文主要針對中國一些基本的交通信息采集處理系統(tǒng)進行研究。關鍵字：視頻采集檢測、信息采集、違章檢測系統(tǒng)、違章處理AbstractWiththecontinuousdevelopmentofChineseeconomy,ChinesefamilyPossessionofcarisincreasing,sothetrafficmanagementdepartmenttomanagetheworkloadandworkpressurerising.Trafficviolationphenomenoninmoderntransportationisaseriousproblem,whichbringstheproblemsoftrafficsafetybecomesmoreandmoreprominent.Thetrafficmanagementauthoritiesduetolimitedpoliceforce,cannotrelyonmanpowertoallsections,intersectionsofall-weather,all-roundmanagement,sowemustrelyonmoderntechnologymeanstomanagethetraffic,thecitytrafficmanagementtoefficient,fastdevelopment.ThispapermainlydirectedatChinasomebasictrafficinformationcollectionandprocessingsystemforresearch.Keywords:videocaptureanddetection、Informationcollection、theviolationdetectionsystem、Peccancyprocessing目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 2目錄 4\o"CurrentDocument"引言 5\o"CurrentDocument"1視頻采集檢測處理系統(tǒng) 6\o"CurrentDocument"視頻采集檢測處理系統(tǒng)簡介 6\o"CurrentDocument"1.2視頻檢測系統(tǒng)的結構 6\o"CurrentDocument"車輛違章處理系統(tǒng)軟件設計 6車輛違章檢測系統(tǒng) 6\o"CurrentDocument"1.3.2違章車輛信息查詢系統(tǒng) 71.3.3系統(tǒng)工作條件 8\o"CurrentDocument"1.4視頻檢測系統(tǒng)的功能 8\o"CurrentDocument"1.5視頻檢測技術的特點 8優(yōu)點 8缺點 8\o"CurrentDocument"1.6視頻檢測技術的應用 8\o"CurrentDocument"2環(huán)形線圈感應式采集技術 9\o"CurrentDocument"2.1特點 9\o"CurrentDocument"2.2工作原理 9\o"CurrentDocument"線圈施工規(guī)范 10\o"CurrentDocument"環(huán)線線圈在電子警察系統(tǒng)中的應用 10\o"CurrentDocument"3微波采集檢測技術 11\o"CurrentDocument"3.1雷達測速儀 11\o"CurrentDocument"3.2遠程交通微波檢測器（RTMS） 113.2.1工作原理 113.2.2功能和作用 11優(yōu)點 12\o"CurrentDocument"總結 13\o"CurrentDocument"參考文獻 14\o"CurrentDocument"致謝 15引言交通違章是誘發(fā)交通事故的根源,歷來是交通管理的重點和難點。隨著通信與網(wǎng)絡技術、圖像處理與計算機視覺技術的發(fā)展,車輛違章信息采集與處理的技術也得到了長足的進展。本文主要針對現(xiàn)實中一些應用比較普遍的交通信息采集處理技術進行歸納與研究，并對所存在的問題進行一些總結。其中主要涉及視頻采集檢測處理系統(tǒng)、環(huán)形線圈感應式采集技術、微波采集檢測技術。如何利用現(xiàn)如今的技術去對交通進行監(jiān)管和預防，每種交通狀況應該用哪種行之有效的方法進行處理，例如常見的視頻采集檢測處理系統(tǒng)是利用視頻、計算機、通信等技術，實現(xiàn)對交通動態(tài)信息的采集，所采集的數(shù)據(jù)主要有流量、車速、車型分類、占有率、平均車距等。還有如環(huán)形線圈感應式采集技術主要是針對闖紅燈這一違章現(xiàn)象進行信息采集的。針對現(xiàn)如今的交通狀況做出適合與它的交通違章信息采集與處理系統(tǒng)就是本文研究的目的。視頻采集檢測處理系統(tǒng)視頻采集檢測處理系統(tǒng)簡介視頻采集檢測系統(tǒng)主要是利用視頻、計算機、通信等技術，實現(xiàn)對交通動態(tài)信息的采集。所采集的數(shù)據(jù)主要有流量、車速、車型分類、占有率、平均車距等。視頻采集檢測系統(tǒng)的應用為信號控制、信息發(fā)布、交通誘導、指揮提供動態(tài)交通信息。視頻檢測系統(tǒng)的結構主要設備有：前端信息采集設備、攝像機、視頻采集卡、工控機、中央控制管理系統(tǒng)。在實驗開發(fā)中用計算機作為運算和處理的核心,將攝像頭架在車道的正方,高度大約6m,通過同軸電纜與計算機主機相連,用來監(jiān)控車道上的違章車輛。圖像采集卡用來將模擬視頻圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像以便于計算機進行處理。數(shù)碼相機通過USB口同計算機相連,用來對違章車輛進行抓拍。車輛違章處理系統(tǒng)軟件設計車輛違章檢測系統(tǒng)車輛違章檢測系統(tǒng)軟件主要包括視頗圖像采集、車輛違章識別、車輛違章信息存儲傳輸三個部分,如圖1所示。其中車輛違章識別部分包括三個模塊,分別是預處理模塊、違章車輛檢測模塊、背景更新模塊。違章車輛信息存儲傳輸部分包括本機數(shù)據(jù)存儲模塊和與服務器通信模塊。視 >視頻圖像預處理模 ?數(shù)據(jù)存儲模塊頻^塊圖K淫害立伽込涮蠟壓像違早車輛檢測模塊采集服務器通訊模塊模 ?背景更新模塊 ?圖1車輛違章檢測系統(tǒng)軟件

下面,具體針對軟件的每一個模塊,詳細介紹一下具體思路和功能實現(xiàn)。軟件第一部分包含的視頻圖像捕獲模塊是車輛違章檢測系統(tǒng)軟件的基礎,它通過攝像頭將模擬視頻信號輸人圖像采集卡中然后再通過計算機與圖像采集卡的通信接口,實時捕獲數(shù)字圖像,并轉(zhuǎn)人相應開辟的內(nèi)存區(qū)域進行存放,為圖像預處理作基礎。該模塊可以完成的功能包括視頗輸人端口的確定,視頻輸人模式的選擇,視頻圖像亮度、對比度、飽和度的調(diào)整等。軟件第二部分是車輛違章識別部分,其中主要包括圖像預處理模塊、違章車輛檢測模塊、背景更新模塊。首先從內(nèi)存區(qū)域中讀取當前輸入圖像進行預處理,包括彩色空間變換、中值濾波、對比度增強、邊緣檢測等。然后提取目標車輛并判斷其是否為違章車輛,若是違章車輛,啟動數(shù)碼相機進行抓拍并對當前視頻圖像進行保存。在對違章車輛進行檢測的同時,系統(tǒng)不斷的進行道路背景更新,保證背景圖像的真實性。軟件第三部分是本機數(shù)據(jù)存儲模塊和與服務器通信模塊。當有車輛違章時,我們需要對當前全景視頻圖像進行保存。當前輸人的原始視頻圖像是RGP格式的裸數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)存儲模塊完成JPEG圖像壓縮功能，這樣可大大減小圖像存儲所需要的空間,同時提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。與服務器通信模塊主要完成的任務是通過調(diào)制解調(diào)器電話專線與指揮中心服務器建立連接，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌髦校诜掌髦械暮笈_數(shù)據(jù)庫中存儲。1.3.2違章車輛信息查詢系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)庫的建立一般有兩種方法，第一種方法是基于文件名的多媒體數(shù)據(jù)庫。這種方法實際上并不把實際的多媒體信息存放在數(shù)據(jù)庫中，而是將包含多媒體信息的文件位置與名稱存放在數(shù)據(jù)庫中。第二種方法是通過數(shù)據(jù)庫中的長二進制數(shù)據(jù)類型直接將多媒體信息存放在數(shù)據(jù)庫中。本系統(tǒng)采用第一種方法建立圖像數(shù)據(jù)庫。違章車輛圖像數(shù)據(jù)庫結構如圖3所示。用戶界面層圖2建立圖像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理層違章車輛圖像庫用戶界面層圖2建立圖像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理層違章車輛圖像庫違章車輛信息庫系統(tǒng)共分為三個結構層次，用戶界面層、數(shù)據(jù)庫管理層、檢索對象層。在圖像信息庫中對與違章車輛圖像庫中圖像對應的違章車輛顏色特征、車輛違章時間、違章地點、違章類型、車輛中心在圖像中的位置、圖像序號、圖像文件的存儲地址、圖像的文件名、圖像的顏色特征、查詢標志等做了相應定義。使檢索系統(tǒng)支持單一特征查詢和組合特征查詢。系統(tǒng)工作條件1）攝像頭距離地面高度在5.5一6m之間。鏡頭對準檢測路段。2）攝像頭固定牢固,不晃動。3）當室外光線強度較低時,需要有較好的交通照明條件。視頻檢測系統(tǒng)的功能視頻檢測系統(tǒng)的功能主要有三個方面：1）實時交通數(shù)據(jù)：車速、車輛數(shù)、車身長度、車隊長度。2）統(tǒng)計性交通數(shù)據(jù)：平均速度、車流量、道路占用率等。3）交通事故信息：停車、交通堵塞情況、等候車隊長度。視頻檢測技術的特點優(yōu)點1）安裝、設置方便、不破壞路面、不中斷交通；2）可提供大量交通管理信息；3）單臺攝像機和處理器可檢測多車道，可判別交通異常、車輛違章、車牌號缺點1）大型車輛會遮擋隨行的小型車輛；2）陰影、積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測誤差。視頻檢測技術的應用1）在交通動態(tài)信息采集中的應用；2）在交通違章檢測系統(tǒng)中的應用；3）在交通信號控制系統(tǒng)中的應用；4）在交通安全方面的應用。環(huán)形線圈感應式采集技術特點1）目前世界上技術較為成熟的車輛檢測方法。2）可獲得交通流量、占有率、速度等數(shù)據(jù)。3）成本較低、準確率高。4）線圈一旦老化，維護較為困難。5）施工與維護時，需中斷交通，開挖路面，破壞環(huán)境。工作原理如圖5所示圖3環(huán)形線圈工作原理環(huán)形線圈由金屬導線繞制而成，埋設于路面，通過饋線與檢測處理單元相連。檢測處理單元的組成1）中央處理器中央處理器是對采集信號進行計算的模塊，一般是一個帶嵌入式操作系統(tǒng)的單板機，具備較強的數(shù)字計算、存儲能力和通訊接口。通過對端口的掃描，捕捉電平的變化時間，以此計算出相應的交通數(shù)據(jù)。一般檢測器的通訊接口包括RS232/485,比較先進的還具有以太網(wǎng)接口和GPRS模塊。目前，在國內(nèi)大多數(shù)應用中，由于監(jiān)控路面和監(jiān)控中心距離的關系，系統(tǒng)集成商普遍采用調(diào)制解調(diào)器點對點聯(lián)接的方式上傳數(shù)據(jù)，或者通過PLC中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。任何意外情況的發(fā)生導致處理器死機、故障等非工作狀態(tài)，都應該能在短時間內(nèi)重新啟動，且不應超過三十秒。2）檢測卡檢測車輛通過或靜止在感應線圈的檢測域時，通過感應線圈的電感量會降低，檢測卡的功能就是檢測這一變化并精確地輸出相應的電平?；竟ぷ髟恚簷z測處理單元用高頻信號驅(qū)動線圈，在線圈周圍就產(chǎn)生了交變的電磁場，當車輛通過線圈時，由于車體一般是由跌磁材料構成，這就改變線圈周圍的導磁率，使得線圈的電感量增加，這樣車輛的通過狀態(tài)將被檢測到，同時狀態(tài)信號傳輸給檢測處理單元，由其進行采集和計算。線圈施工規(guī)范1） 按規(guī)格，采用切路機在路面切出槽。槽寬4?8dm,深度30?50dm。2） 在四個角上進行45度倒角。3） 從線圈至路邊切一條引線槽。4） 繞制線圈：繞線圈時必須將線圈拉直，但不要繃得太緊并緊貼槽底5） 沿引線槽雙絞引線至路邊。6） 用瀝青或軟性樹脂將切槽封上。環(huán)線線圈在電子警察系統(tǒng)中的應用如圖6所示1）無違法事件時，系統(tǒng)持續(xù)判斷是否有車輛通過檢測區(qū)域并監(jiān)測信號燈狀態(tài)。2）紅燈亮且有車輛通過時車輛進入線圈1,系統(tǒng)開始監(jiān)控，如果在此紅燈周期內(nèi)，此車輛并未繼續(xù)前進，只是停在線圈1上而并未離開，則系統(tǒng)會判定車輛沒有違法。如果在此紅燈周期內(nèi)該車輛繼續(xù)前進，當車輛離開線圈1車身壓在停車線上時，系統(tǒng)判定違法事件發(fā)生，發(fā)出控制指令拍攝第1張過程視頻照片。當車輛進入線圈2時，拍攝第2張違法過程視頻照片，同時抓拍違法細節(jié)照片。系統(tǒng)記錄車輛離開時刻，并啟動違法過程錄像功能，將車輛越過停車線前2S,后3S總共5S時間段內(nèi)的視頻流進行數(shù)字壓縮，以錄像資料文件形式保存，可以動態(tài)完整地再現(xiàn)車輛違法的全過程，進一步減少爭議。車輛離開線圈2時，攝像機抓拍第3張違法過程照片，從而形成完整的3張過程照片，包括車輛壓到停車線、離開停車線、繼續(xù)前進等3個不同位置的狀態(tài)。至此，電子警察系統(tǒng)獲得了關于此次違法事件的所有圖像證據(jù)，包括了3張違法過程視頻照片，1張細節(jié)照片。如果從相鄰方向左轉(zhuǎn)車輛和對向車輛觸發(fā)線圈，由于是先觸發(fā)線圈2再觸發(fā)線圈1，系統(tǒng)可以判斷不是違法車輛以避免誤拍。

MAmg枝xnrttrfa機號按収善MAmg枝xnrttrfa機號按収善圖4環(huán)形線圈應用微波采集檢測技術雷達測速儀把雷達波發(fā)射到一個移動的物體上，根據(jù)反射回來的與目標速度成比例的雷達信號，由測速儀內(nèi)部的線圈將該信號進行處理，得到一個頻率變化，通過數(shù)字信號處理技術處理后，得到目標的速度。遠程交通微波檢測器（RTMS）工作原理如圖7所示，RTMS向行駛的車輛發(fā)射調(diào)頻微波，波束被行駛的車輛阻擋而發(fā)生反射，反射波通過多普勒效應使頻率發(fā)生偏移，根據(jù)頻率偏移可檢測出有車輛通過，經(jīng)過接收、處理、放大后輸出檢測信號，從而達到檢測交通信號的目的圖5圖5RTMS工作原理功能和作用1）精確檢測車流量、速度、排隊狀況等信息；2）具有存儲功能，可接入其他系統(tǒng)；3）檢測時，不中斷交通流。優(yōu)點更換不影響交通，可同時檢測多條車道，對路面要求不高，安裝便捷，維護方便?？偨Y本文主要針對現(xiàn)實中一些應用比較普遍的交通信息采集處理技術進行歸納與研究，并對所存在的問題進行一些總結。其中主要涉及視頻采集檢測處理系統(tǒng)、環(huán)形線圈感應式采集技術、微波采集檢測技術，其中視頻采集檢測處理系