基于線陣CCD的交通信息采集和檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2 系統(tǒng)功能
基于線陣CCD的交通信息采集和檢測系統(tǒng)具有以下功能：
(1)視頻觸發(fā)功能
當(dāng)車輛進(jìn)入第一個(gè)線陣CCD相機(jī)視場范圍時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測到車輛存在，并產(chǎn)生抓拍信號(hào)，抓拍車輛牌照的近景圖像，并啟動(dòng)牌照識(shí)別模塊，獲得該車輛的車牌號(hào)。當(dāng)車輛離開第一個(gè)線陣CCD相機(jī)視場范圍后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測到車輛消失，并產(chǎn)生車輛結(jié)束信號(hào)，啟動(dòng)測速模塊，計(jì)算該車輛的速度。
(2)瞬時(shí)速度檢測功能
本系統(tǒng)通過檢測車輛的斷面，計(jì)算車輛的瞬時(shí)速度。利用車輛前端通過第一個(gè)線陣CCD相機(jī)和通過第二個(gè)線陣CCD相機(jī)的時(shí)間差計(jì)算該車輛的瞬間速度，因?yàn)閮蓚€(gè)線陣CCD之間的距離是固定不變的。這個(gè)速度即可作為車輛通過該檢測斷面的瞬時(shí)速度。
(3)超速實(shí)時(shí)處罰功能
本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處罰功能主要利用安裝在收費(fèi)出口處的牌照識(shí)別子系統(tǒng)對(duì)通過車輛進(jìn)行牌照自動(dòng)識(shí)別，當(dāng)超速車輛通過收費(fèi)站時(shí)，管理子系統(tǒng)根據(jù)從測速子系統(tǒng)得到的超速車輛信息和收費(fèi)出口處的牌照信息進(jìn)行比對(duì)，如果是超速車輛，本系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒執(zhí)法人員對(duì)違章車輛進(jìn)行就地處罰。
(4)車型識(shí)別和交通量統(tǒng)計(jì)功能
本系統(tǒng)可以由線陣CCD相機(jī)的成像結(jié)果和車速計(jì)算出車長，以確定車型(對(duì)于本系統(tǒng)，車長=速度×成像線數(shù)／1 000)。此外，可以利用數(shù)據(jù)庫對(duì)交通量進(jìn)行分時(shí)段或分車型統(tǒng)計(jì)。
(5)車輛通行記錄功能
本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)過往車輛的記錄功能，每條記錄包括車輛的牌照號(hào)、狀態(tài)(例如是否超速)、行車道、通過時(shí)間等信息，并可通過通行記錄界面觀看到車輛的遠(yuǎn)景和近景圖片，可以為處罰提供有力的證據(jù)。

3 主要關(guān)鍵技術(shù)
3．1 基于圖像紋理的車輛存在檢測算法
線陣CCD每次成像為道路段面的一條線，為了保證檢測結(jié)果的實(shí)時(shí)性，要求對(duì)采集數(shù)據(jù)逐線處理，而常規(guī)的視頻檢測算法都是基于一幀面陣圖像的，因此，需要設(shè)計(jì)出適用于線陣CCD圖像的車輛檢測算法。
本系統(tǒng)采用基于圖像紋理的車輛存在檢測算法，包括基于圖像紋理特征的二值化算法和車輛分割算法兩部分。其基本思想如下：
利用小波變換提取路面的紋理特征，然后對(duì)采集的每線數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化，并在此基礎(chǔ)上，逐線進(jìn)行車輛分割。圖4(a)所示為白天采集的線陣CCD圖像，由于太陽照射的影響，圖像中存在車輛陰影。采用基于圖像紋理特征的二值化算法處理效果如圖4(b)所示，去除了陰影的干擾，圖4(c)為車輛分割效果，可見本算法能夠有效抑制陰影對(duì)車輛分割的影響，具有較好的分割效果。