ITS传感器概述及视频检测技术的研究

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lj7071 发表于 2007/8/3 22:13:08 1292 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]

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一、概述
从信息处理的角度看，ITS系统涉及到数据采集、数据处理、信息发布和信息利用，上述这些环节就构成了ITS的信息链，如图1所示。智能交通管理系统(ITMS)是智能交通系统(ITS)的重要组成部分，而各种交通信息采集是实现系统智能化的前提。

ITS的信息链

图1

智能交通管理系统(ITMS)是智能交通系统(ITS)的重要组成部分，是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、视频监控技术，按照系统工程的原理进行系统集成，使得交通工程规划、交通信号控制、交通检测、交通电视监控、交通事故的救援及信息系统有机地结合起来，通过计算机网络系统，实现对交通的实时控制与指挥管理。智能交通管理系统的纽带是各子系统间的信息交换，这些信息包括控制对象的原始信息和控制指令信息。智能交通管理系统包括信息检测、信息分析与处理、判断、执行等几个环节。因此，交通信息采集被认为是ITS的关键子系统，是发展ITS的基础，成为交通管理智能化的前提，无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通管理智能化的首要任务。智能交通系统(ITS)进程较快的国家或地区都把交通信息采集技术作为重中之重加以开发研究，交通信息采集常用的技术有环形线圈、微波、视频、超声波等几种检测技术，下面列表加以讨论。

ITS传感器概述及视频检测技术的研究

图3 以视频技术为主体的交通动态信息采集系统结构图

视频检测技术与其他检测技术相比，具有如下特点：
· 安装方便，不破坏路面，施工时基本不影响交迅
· 利用多种探测器，实现不同的采集功能；
· 探测器设置方便、灵活；
· 可以实现大区域交通信息采集；
· 系统采用模块化、结构化设计，可扩展性好、系统运行效率高；
· 实时对多车道的车流量、占有率、平均车速等信息进行采集和统计；
· 实时进行机动车车型的采集区分和统计；
· 实时进行各种交通异常状况的采集和报警，如拥堵、事故等；
· 实时进行各种车辆违章行为的采集，如超速、闯红灯、逆行、违章变线、违章停车、违章占用车道等；
· 在从视频交通数据抓取的图像中实时地自动检测和识别车牌号码；
· 静态图像中的车辆及车辆行为采集与识别；
· 维护方便。
四．智能交通管理系统中视频采集技术的应用
1．在交通动态信息采集系统中的应用
为了更好地评估交通工程和交通管理措施，为今后交通规划提供决策依据，城市交通管理部门都需要安装交通动态信息采集系统采集交通动态信息，交通动态信息采集系统以视频技术为主，结合其它采集技术来完成交通动态信息采集任务，图3是以视频技术为主体的交通动态信息采集系统结构图，它包含了一部分环形线圈和超声波检测器等，从而构成相互补充的综合性交通信息采集系统。
2．在交通违章检测系统中的应用
交通违章行为有多种，可以采用视频技术实现违章越线的检测，如图所示为采用视频技术实现违章越线的检测与图片抓拍系统的案例。

图4

3．在交通信号控制系统中的应用
     交通信号控制系统具有数据采集功能和对交通流组织与控制的作用，使其成为ITMS的重要组成部分。
视频技术交通信号控制系统是在系统控制相关路段的适当位置设置视频车辆检测器，获得该监测断面的交通参数，这些参数被送到信号控制机，并由信号控制机所设置的交通模型进行处理，从而选择合适的交通信号控制方案或者调整相关控制方案的信号控制参数，使交通流实现最小延误，提高路口的通行能力。
     目前，交通信号控制机的车辆检测器采用环形线圈，这是一种简单可靠的车辆检测手段，其信号输出形式有通过型和存在型两种，在不同的信号控制系统中均有应用。但是这种车辆检测器也有它的缺陷和限制，主要体现在：
· 环形线圈的检测参数比较少，因此控制模型对交叉路口的交通流分布特征参数的波动比较敏感，影响了其在不同路口的应用效果；
· 对于混合交通流，由于交通流中个体特征的差异较大，难以对混合交通流进行合理的控制；
· 道路路面对检测线圈损毁率高，特别对于沥青路面的损害更为严重，由此导致检测线圈的损毁率居高不下，使用和维护成本上升，影响系统的可用性。
4．在交通安全方面的应用
     在交通安全方面有两个应用方向，一个是用于检测交通事故便于交警及时接处警．另一个应用是检测交通拥堵以便于交警及时疏导交通，避免由于交通拥堵而引发交通事故。
五、新技术设想
    目前最著名的道路交通视频检测产品是美国ISS公司的AUTOSCOPE 系列，该系列的产品主要用于车辆存在检测、事故检测和交通数据的采集。AUTOSCOPE? 检测系统的核心是视频处理器――它是一个包含有以下部件的设备：以CPU为基础的微处理器，多个电路模块和用于分析视频图像的软件。
     笔者设想的视频检测系统同AUToSCoPE 相比主要有两点改进：
     1) AUToSCoPE 采用x86系列的CPU作为核心处理器，笔者希望采用DSP作为数字信号处理器，或者采用TI公司的OMAP系列，此系列的产品将ARM9核和DSP芯片集成在一起，更适合于实时图像处理。
     2)AUTOSCOPE采用串口与主机通信，最高数据传输速率为10 Mbps，笔者希望通过PCI总线与主机通信，最高传输速率为133 Mbps，具有更高的数据传输率。这样可以更快捷的传送到工控机，或者通过网络传送到中心站。

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