(信息技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用)案例7智能交通系統(tǒng)解決方案

案例7智能交通系統(tǒng)解決方案A7.1智能交通的概念A(yù)7.2交通開展的現(xiàn)狀A(yù)7.3智能交通系統(tǒng)的開展背景與動因A7.4智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用范圍A7.5智能交通系統(tǒng)的作用A7.6智能交通系統(tǒng)的組成A7.7智能交通應(yīng)用系統(tǒng)智能交通是一個基于現(xiàn)代電子信息技術(shù)面向交通運輸?shù)男谙到y(tǒng)。它的突出特點是以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析和利用為主線的，為交通參與者提供多樣性的效勞。21世紀將是公路交通智能化的世紀，人們將要采用的智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportSystem或IntelligentTransportationSystem，簡稱ITS)，是一種先進的一體化交通綜合管理系統(tǒng)。ITS可以有效地利用現(xiàn)有交通設(shè)施、減少交通負荷和環(huán)境污染、保證交通平安、提高運輸效率，因而，日益受到各國的重視。一個國家的興旺程度與之交通情況成正比關(guān)系，我國的交通運輸目前存在如下一些問題：

(1)根底設(shè)施短缺與其利用的低效率并存。

(2)根底設(shè)施建設(shè)速度落后于車輛增長速度。目前，中國機動車保有量約5000萬輛，大城市機動車保有量增長率到達15%，而城市道路每年僅增長3%～5%。

(3)交通擁堵已成為大中城市交通中的普遍現(xiàn)象。(4)交通平安形勢嚴峻，造成的損失巨大。1999年，全國共發(fā)生412800起交通事故，其中83529人死亡，286808人受傷，因交通事故引起的直接損失折款多達21億元人民幣。

(5)機動車尾氣排放已成為城市大氣污染的主要來源。一些大城市機動車排放的污染物對多項大氣污染指標的奉獻率已到達60%以上，嚴重地危害著人們的身體健康。

(6)運輸效率低，能源消耗不斷上升。抽樣調(diào)查說明，全國貨運汽車實載率缺乏70%，而在汽車技術(shù)不斷提高的今天，運輸汽油車油耗卻從百公里6.9L增加到8.4L。由此可以看出，交通管理的科學(xué)化、智能化對實現(xiàn)科學(xué)交通管理是十分必要的，也是十分緊迫的，交通管理落后將會極大地影響我國國民經(jīng)濟的開展。因此，大力開展智能交通對于社會的開展與進步起著至關(guān)重要的作用。

智能交通系統(tǒng)的前身是智能車輛道路系統(tǒng)(IntelligentVehicleHighwaySystem，IVHS)，智能交通系統(tǒng)將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計算機處理技術(shù)等有效地集成運用于整個交通運輸管理體系，從而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統(tǒng)。A7.1智能交通的概念

目前，世界上對智能交通系統(tǒng)使用最為廣泛的地區(qū)是日本，它的VICS系統(tǒng)相當完善和成熟，其次是美國、歐洲等地區(qū)，在我國的北京、上海和廣東等地也已廣泛使用。A7.2交通開展的現(xiàn)狀1994年我國局部學(xué)者參加了在法國巴黎召開的第一屆ITS世界大會，為中國ITS的開展揭開了序幕。

1996年交通部公路科學(xué)研究所開展了交通部重點工程?智能運輸系統(tǒng)開展戰(zhàn)略研究?工作，1999年?智能運輸系統(tǒng)開展戰(zhàn)略研究?一書正式出版發(fā)行。

1999年由交通部公路科學(xué)研究所牽頭，全國數(shù)百名專家學(xué)者參加的“九五〞國家科技攻關(guān)重點工程?中國智能交通系統(tǒng)體系框架研究?工作全面展開，2001年課題完成，通過國家科技部驗收，2002年出版?中國智能交通系統(tǒng)體系框架?一書。2000年，科技部會同國家計委、經(jīng)貿(mào)委、公安部、交通部、鐵道部、建設(shè)部和信息產(chǎn)業(yè)部等部委及相關(guān)部門在充分協(xié)商和醞釀的根底上，建立了開展中國ITS的政府協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)——全國智能交通系統(tǒng)(ITS)協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室，并成立了ITS專家咨詢委員會。

2002年4月由科技部正式批復(fù)的“十五〞國家科技攻關(guān)“智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和示范工程〞重大工程正式開始實施，北京、上海、天津、重慶、廣州、深圳、中山、濟南、青島和杭州等十個城市是首批智能交通應(yīng)用示范工程的試點城市。2002年9月，由中國科技部和交通部共同舉辦的“第二屆北京國際智能交通系統(tǒng)(ITS)技術(shù)研討暨技術(shù)與產(chǎn)品展覽會〞在北京舉行。

2003年11月，科技部馬頌德副部長第一次率中國政府代表團參加在西班牙馬德里舉辦的第十屆ITS世界大會，科技部聯(lián)合交通部、建設(shè)部、公安部和北京市政府聯(lián)合申辦的“2007年第十四屆ITS世界大會〞獲得成功，這標志著中國的智能交通系統(tǒng)建設(shè)將在更加開放、競爭與合作并存的環(huán)境中加速開展。

2004年10月，科技部第一次大規(guī)模組團參加在日本名古屋舉辦的第十一屆ITS世界大會，中國政府展覽團在ITS大會的首次展覽獲得了成功。

2007年10月9日至13日，第十四屆智能交通世界大會在北京展覽館舉行。大會展示了中國多年來各部門、各地區(qū)在ITS領(lǐng)域所取得的成就，并加強了中國在ITS領(lǐng)域的對外交流。

2007年至今智能交通的開展更加順利，各個城市相繼建立了自己的智能交通系統(tǒng)，盡管水平參差不齊，但這些交通管理系統(tǒng)對城市道路管理起到了積極的推動作用。

1．汽車開展的社會化

工業(yè)化國家在市場經(jīng)濟的指導(dǎo)下，大都經(jīng)歷了經(jīng)濟開展促進汽車產(chǎn)業(yè)的開展、而汽車產(chǎn)業(yè)的開展又刺激經(jīng)濟開展的過程，這使得這些國家較快地走入了汽車化時代。A7.3智能交通系統(tǒng)的開展背景與動因汽車化社會帶來的諸如交通阻塞、交通事故、能源消費和環(huán)境污染等社會問題日趨惡化，交通阻塞造成的經(jīng)濟損失巨大，使道路設(shè)施十分興旺的美國、日本等國家也不得不從以往只靠供給來滿足需求的思維模式轉(zhuǎn)向采取供、需兩方面共同管理的技術(shù)和方法來改善日益鋒利的交通問題，這些建立在汽車車輪上的工業(yè)國家在探索既要維護汽車化社會、又要緩解交通擁擠問題的解決方法的過程中，旨在借助現(xiàn)代化科技改善交通狀況到達“保障平安、提高效率、改善環(huán)境、節(jié)約能源〞的目的的ITS概念便逐步形成了。2．人類環(huán)境的可續(xù)化

工業(yè)化國家在工業(yè)化、城市化開展的進程中面臨著日益嚴重的資源短缺與環(huán)境惡化問題，這一問題在開展中國家身上也同樣存在。20世紀50年代以來，生存與開展問題成為人類社會面臨的最緊迫的任務(wù)，1972年在聯(lián)合國人類環(huán)境會議上通過了?人類環(huán)境宣言?。

城市化是生產(chǎn)力開展的一個必然結(jié)果，按世界經(jīng)濟開展的規(guī)律，城市化水平到達30%以上就將出現(xiàn)經(jīng)濟的飛速開展階段。美國、日本和英國等興旺國家在1990年城市化水平已經(jīng)分別到達了75%、77%和89%，這些國家針對交通開展對資源和環(huán)境的影響，逐步調(diào)整交通運輸體系與結(jié)構(gòu)。這些國家都經(jīng)歷過為滿足車輛開展的需求而大力開發(fā)建設(shè)交通根底設(shè)施(如美國1944年規(guī)劃的7萬千米高速公路規(guī)劃，經(jīng)過50年根本完成，但仍會產(chǎn)生擁擠和阻塞)，在大量土地、燃油等資源占用和消耗的同時，不但交通需求沒有完全滿足，而且還造成汽車尾氣由于道路擁擠帶來的排放量劇增的問題，這不僅在經(jīng)濟上造成了巨大損失，也給環(huán)境帶來了惡劣的影響。60和70年代以來，由于石油危機及環(huán)境惡化，工業(yè)化國家開始采取以提高效益和節(jié)約能源為目的的交通系統(tǒng)管理(TSM)和交通需求管理(TDM)措施，同時大力開展大運量軌道及實施公交優(yōu)先政策，在社會可持續(xù)化開展的目標下調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)，建立對能源均衡利用和環(huán)境保護最優(yōu)化的交通運輸體系。ITS作為綜合解決交通問題的方法，隨著信息技術(shù)的迅速開展在興旺國家孕育開展，90年代以后，保護社會經(jīng)濟可持續(xù)開展和與環(huán)境相協(xié)調(diào)的新一代交通運輸系統(tǒng)，成為世界范圍內(nèi)的重要開展趨勢。3．信息技術(shù)智能化

交通管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化，一直是人們綜合治理、解決交通問題所追尋的目標，早期的交通信號控制系統(tǒng)裝置采用了電子、傳感和傳輸?shù)燃夹g(shù)實現(xiàn)科學(xué)管理，隨著科學(xué)技術(shù)的開展，尤其是計算機、GPS和信息通信技術(shù)的普及和應(yīng)用，交通監(jiān)視控制系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)和信息采集系統(tǒng)等在交通管理中發(fā)揮了很大的作用，但這些技術(shù)只是對車輛或道路實施科學(xué)化管理，范圍單一，有局限性，系統(tǒng)性不強。80年代后期以來，世界范圍內(nèi)的冷戰(zhàn)結(jié)束以后，工業(yè)化國家用于軍事和國防領(lǐng)域的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、信息采集與提供系統(tǒng)、計算機控制與管理系統(tǒng)、電子與電子通信技術(shù)等高新技術(shù)轉(zhuǎn)向民用化，軍事上的投入也大局部轉(zhuǎn)移到對民用技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用上。與此同時，包括我國在內(nèi)的廣闊開展中國家也借助和平、穩(wěn)定的國際環(huán)境加快了本國的經(jīng)濟開展，開展中國家經(jīng)濟的迅速開展促進了世界范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的巨大變化：工業(yè)化國家在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域由于勞動力密集型產(chǎn)業(yè)向開展中國家集中而失去了明顯競爭優(yōu)勢，于是開始醞釀開辟高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)市場。在這種國際環(huán)境背景下，代表一場信息革命到來的信號而引起了全球的極大關(guān)注的“信息高速公路〞信息技術(shù)得到了飛速開展，尤其是國際信息網(wǎng)絡(luò)“Internet〞的建立，加快了全球經(jīng)濟一體化的進程。

智能交通的應(yīng)用范圍主要包括機場或車站客流疏導(dǎo)系統(tǒng)、城市交通智能調(diào)度系統(tǒng)、高速公路智能調(diào)度系統(tǒng)、運營車輛調(diào)度管理系統(tǒng)和機動車自動控制系統(tǒng)等。A7.4智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

智能交通系統(tǒng)的作用在于通過人、車、路的和諧、密切配合提高交通運輸效率，緩解交通阻塞，提高路網(wǎng)通過能力，減少交通事故，降低能源消耗，減輕環(huán)境污染。A7.5智能交通系統(tǒng)的作用

智能交通系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合性的系統(tǒng)，從系統(tǒng)組成的角度可分成如下假設(shè)干個子系統(tǒng)。由圖A7.1可以看出，智能交通的核心系統(tǒng)主要包括交通綜合信息共享平臺、公共交通、貨物運輸、交通管理、電子收費、電子政務(wù)、應(yīng)急指揮和公眾效勞等。A7.6智能交通系統(tǒng)的組成

圖A7.1智能交通系統(tǒng)的組成1．先進的交通信息效勞系統(tǒng)(ATIS)

ATIS是建立在完善的信息網(wǎng)絡(luò)根底上的。交通參與者通過安裝在道路、車輛、換乘站、停車場及氣象中心的傳感器和傳輸設(shè)備，向交通信息中心提供各地的實時交通信息。

ATIS得到這些信息并通過處理后，實時向交通參與者提供道路交通信息、公共交通信息、換乘信息、交通氣象信息、停車場信息以及與出行相關(guān)的其他信息；出行者根據(jù)這些信息確定自己的出行方式、路線。更進一步來說，當車上裝備了自動定位和導(dǎo)航系統(tǒng)時，該系統(tǒng)可以幫助駕駛員自動選擇行駛路線。圖A7.2給出了一些公共交通自動售票機。

圖A7.2公共交通自動售票機2．先進的交通管理系統(tǒng)(ATMS)

ATMS有一局部與ATIS共用信息采集、處理和傳輸系統(tǒng)，但是ATMS主要是給交通管理者使用的，用于檢測控制和管理公路交通，在道路、車輛和駕駛員之間提供通信效勞。它將對道路系統(tǒng)中的交通狀況、交通事故、氣象狀況和交通環(huán)境進行實時的監(jiān)視，依靠先進的車輛檢測技術(shù)和計算機信息處理技術(shù)獲得有關(guān)交通狀況的信息，并根據(jù)收集到的信息對交通進行控制，如信號燈、發(fā)布誘導(dǎo)信息、道路管制、事故處理與救援等。圖A7.3給出了城市道路GPRS智能監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖A7.3城市道路GPRS智能監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3．先進的公共交通系統(tǒng)(APTS)

APTS的主要目的是采用各種智能技術(shù)促進公共運輸業(yè)的開展，使公交系統(tǒng)實現(xiàn)平安便捷、經(jīng)濟和大運量的目標。如通過個人計算機、閉路電視等向公眾就出行方式、路線及車次選擇等提供咨詢效勞，在公交車站通過顯示器向候車者提供車輛的實時運行信息。在公交車輛管理中心，可以根據(jù)車輛的實時狀態(tài)合理安排發(fā)車、收車等方案，提高工作效率和效勞質(zhì)量。4．先進的車輛控制系統(tǒng)(AVCS)

AVCS的目的是開發(fā)幫助駕駛員實行車輛控制的各種技術(shù)，從而使汽車的行駛變得平安、高效。AVCS包括對駕駛員的警告和幫助、障礙物防止等自動駕駛技術(shù)。

5．貨運管理系統(tǒng)

貨運管理系統(tǒng)是指以高速道路網(wǎng)和信息管理系統(tǒng)為根底，利用物流理論進行管理的智能化的物流管理系統(tǒng)。綜合利用衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)、物流信息及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效地組織貨物運輸，提高貨運效率。6．電子收費系統(tǒng)(ETC)

ETC是目前世界上最先進的路橋收費方式。通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載器與在收費站ETC車道上的微波天線之間的微波專用短程通信，利用計算機聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進行后臺結(jié)算處理，從而到達車輛通過路橋收費站不需停車而能交納路橋費的目的，且所交納的費用經(jīng)過后臺處理后清分給相關(guān)的收益業(yè)主。在現(xiàn)有的車道上安裝電子不停車收費系統(tǒng)，可以使車道的通行能力提高3～5倍。

另外，電子收費系統(tǒng)也已經(jīng)走進了社區(qū)車輛管理，圖A7.4給出了不停車收費系統(tǒng)示意圖。由圖中可以看出，這是一個社區(qū)不停車收費系統(tǒng)，這種系統(tǒng)已經(jīng)在我國許多大中城市社區(qū)廣泛使用，它的應(yīng)用一方面大大簡化了車輛計費過程；另一方面杜絕了非社區(qū)住戶占用社區(qū)停車資源，有效地保障了社區(qū)業(yè)主停車的合法權(quán)益。

圖A7.4不停車收費系統(tǒng)示意圖7．緊急救援系統(tǒng)(EMS)

EMS是一個特殊的系統(tǒng)，它的根底是ATIS、ATMS及有關(guān)的救援機構(gòu)和設(shè)施，通過ATIS和ATMS將交通監(jiān)控中心與職業(yè)的救援機構(gòu)聯(lián)成有機的整體，為道路使用者提供車輛故障現(xiàn)場緊急處置、拖車、現(xiàn)場救護和排除事故車輛等效勞。

其實，從系統(tǒng)的功能上講，智能交通大體可分為以下三個主要局部。1)交通信息采集系統(tǒng)

在智能交通信息采集方面主要有人工輸入、GPS車載導(dǎo)航儀器、GPS導(dǎo)航、車輛通行電子信息卡、CCTV攝像機、紅外雷達檢測器、線圈檢測器和光學(xué)檢測儀。

2)信息處理分析系統(tǒng)

信息處理分析系統(tǒng)主要包括：信息效勞器、專家系統(tǒng)、GIS應(yīng)用系統(tǒng)和人工決策等。3)信息發(fā)布系統(tǒng)

信息發(fā)布途徑方面主要包括互聯(lián)網(wǎng)、、車載終端、播送、路側(cè)播送、電子情報板和效勞臺等。

為了便于大家進一步了解智能交通的詳細內(nèi)容，這里介紹一些相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)方案。

A7.7.1基于視頻流的交通流檢測及車輛識別系統(tǒng)的設(shè)計

1．根本概念

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的蓬勃開展，城市人口和機動車擁有量也在急劇增長，交通流量日益加大，交通擁擠堵塞現(xiàn)象日趨嚴重，交通事故時有發(fā)生。A7.7智能交通應(yīng)用系統(tǒng)交通問題已經(jīng)成為城市管理工作中的重大社會問題，阻礙和制約著城市經(jīng)濟建設(shè)的開展。因此，深入研究解決城市交通問題有著極為重要的現(xiàn)實意義。要解決城市交通問題，就必須準確掌握交通信息。目前國內(nèi)常見的交通流檢測方法有人工監(jiān)測、地埋感應(yīng)線圈、超聲波探測器和視頻監(jiān)測這四種。其中，視頻監(jiān)測方法比其他方法更具有優(yōu)越性。

視頻交通流檢測及車輛識別系統(tǒng)是一種利用圖像處理技術(shù)實現(xiàn)對交通目標檢測和識別的計算機處理系統(tǒng)。通過對道路交通狀況信息與交通目標各種行為(如超速、違章停車和超車等)的實時檢測，實現(xiàn)自動統(tǒng)計交通路段上行駛的機動車的數(shù)量、計算行駛車輛的速度以及識別劃分行駛車輛的類別等各種有關(guān)的交通參數(shù)，到達監(jiān)測道路交通狀況信息的作用。同時，將檢測和識別到的交通信息存儲起來，為分析和交通管理提供依據(jù)，因此它也是一個交通信息的管理系統(tǒng)。2．視頻交通流檢測和車輛識別系統(tǒng)

視頻交通流量檢測及車輛識別系統(tǒng)是一個集圖像處理系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)為一體的綜合系統(tǒng)。計算機圖像處理主要由圖像輸入、圖像存儲和刷新顯示、圖像輸出和計算機接口等幾大局部組成，這些局部的總體構(gòu)成方案及各局部的性能優(yōu)劣直接影響處理系統(tǒng)的質(zhì)量。圖像處理的目標是代替人去處理和理解圖像，因此實時性、靈活性、精確性是對系統(tǒng)的主要要求。1)系統(tǒng)構(gòu)成

通過攝像機將道路交通流圖像捕捉下來，再將這些捕捉到的序列圖像送入計算機進行圖像處理、圖像分析和圖像理解，從而得到交通流數(shù)據(jù)和交通狀況等交通信息，系統(tǒng)的構(gòu)成圖如圖A7.5所示。

圖A7.5視頻交通流檢測和車輛識別系統(tǒng)構(gòu)成圖2)系統(tǒng)工作原理

(1)通過系統(tǒng)初始化，對系統(tǒng)中的參數(shù)進行設(shè)定，如每秒采集圖像的幀數(shù)、圖像二值化的門限值(閾值)等。由圖像采集系統(tǒng)將攝像機攝取的路段上行駛車輛的視頻圖像按序列連續(xù)捕捉下來并數(shù)字化，存入內(nèi)存或幀緩存中。

(2)將這些采集到的序列數(shù)字圖像進行預(yù)處理(如濾波除噪、圖像銳化、增強比照度等)。

(3)對預(yù)處理后的圖像進行圖像分割，并對分割后的目標圖像進行特征提取(圖像描述)。(4)用提取的特征進行分類識別。通過相應(yīng)的算法進行計算，得到車輛的計數(shù)、車輛速度，并將獲得的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。

(5)將圖像分割和特征提取得到的特征與模型庫里建立好的車輛模型進行模式匹配，識別出車輛的類型，將識別出的結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。

(6)對數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析輸出有關(guān)報表或圖片。3．視頻交通流檢測及車輛識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1)軟件功能概述

(1)能夠?qū)ΡO(jiān)視區(qū)域內(nèi)的路段上通過車輛的數(shù)目進行實時計數(shù)。

(2)能夠?qū)ΡO(jiān)視區(qū)域內(nèi)的運動車輛進行實時速度測量。

(3)能夠?qū)ΡO(jiān)視區(qū)域內(nèi)的運動車輛進行車輛類型識別。

(4)能夠?qū)z測和識別獲得的交通數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。

(5)能夠?qū)?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計輸出。

(6)能夠?qū)ο到y(tǒng)測量到的車輛數(shù)目和每輛車的速度能實時處理并顯示。(7)能夠?qū)囕v的長度、車頭間距和排隊長度等交通流數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。2)功能模塊設(shè)計

視頻交通流檢測及車輛識別系統(tǒng)是由系統(tǒng)初始化模塊、圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊、圖像分割模塊、特征提取模塊、流量統(tǒng)計模塊、類型識別模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和系統(tǒng)維護模塊組成的。下面列出幾種主要的功能模塊。

(1)系統(tǒng)初始化模塊。為系統(tǒng)設(shè)定初值，包括設(shè)定圖像輸入?yún)?shù)(采集圖像的分辨率，圖像采集卡視頻端口的制式、亮度、比照度和每秒采集的幀數(shù)等)、檢測區(qū)域的大小和個數(shù)、速度檢測標線以及像素間距與實際路長的比例系數(shù)、各種車輛類型的特征量、圖像二值化及檢測區(qū)域內(nèi)特征點的閾值等，并建立識別的匹配模板。

(2)圖像采集模塊。將攝像機傳輸來的視頻圖像按初始化設(shè)置的要求捕捉下來并將其數(shù)字化，然后存儲到內(nèi)存里。采集圖像的數(shù)字化是通過安裝在計算機上的視頻捕捉卡來實現(xiàn)的，而圖像捕捉控制是由軟件來完成的。捕捉軟件可以按每秒1～25幀(PAL制)或1～30幀(NTSC制)來捕捉圖像并存儲在幀緩存或計算機內(nèi)存里以備預(yù)處理系統(tǒng)調(diào)用。(3)圖像預(yù)處理。對采集到的圖像進行濾波除噪，主要采用中值濾波算法降低噪聲。因為中值濾波具有抑制圖像噪音并保持輪廓清晰的特點。對濾波去噪后的圖像進行銳化，銳化算法采用二階差分法。再對銳化后的圖像進行比照度增強，比照度增強算法采用直方圖均衡法。經(jīng)過預(yù)處理的圖像，可視化效果得到改善，利于對圖像進行分割。

(4)圖像分割模塊。對預(yù)處理后的圖像進行目標與背景別離，也就是把車的圖像與背景別離開來，以便于對車輛目標的處理，提高運算速度。分割可以有很多算法。圖像二值化算法實現(xiàn)簡單，運行速度快，符合圖像處理系統(tǒng)實時性特點，所以采用圖像二值化分割。這種方式的分割，主要問題是如何確定閾值(灰度門限)。根據(jù)實際情況，可以采用自適應(yīng)門限法來確定閾值。

3)系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)設(shè)計的要求，系統(tǒng)采用VisualC++

6.0編程實現(xiàn)了系統(tǒng)的界面和整體構(gòu)架。界面由視頻顯示區(qū)、視頻控制區(qū)、控制中心區(qū)和數(shù)據(jù)顯示區(qū)四大塊構(gòu)成，視頻顯示區(qū)主要是將道路車流的視頻信號顯示出來，以便于觀察和在畫面上進行檢測區(qū)域設(shè)置。視頻控制區(qū)用于連接外部視頻信號源及選擇檢測區(qū)個數(shù)?？刂浦行膮^(qū)又分為：

(1)檢測控制，功能是啟動或關(guān)閉檢測程序。

(2)檢測區(qū)域設(shè)置，可進行視頻區(qū)設(shè)置、檢測線設(shè)置。

(3)檢測靈敏性控制區(qū)，功能是調(diào)節(jié)滑塊以到達調(diào)整檢測精度和速度精度的目的，實際上就是對閾值的調(diào)節(jié)。

(4)視頻格式控制區(qū)，作用是設(shè)定輸入信號的制式及調(diào)節(jié)信號的亮度、比照度等參數(shù)。

(5)數(shù)據(jù)查詢功能主要是對已識別并存儲到數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)進行查詢統(tǒng)計并由圖表輸出。數(shù)據(jù)顯示區(qū)實時顯示測量到的各檢測區(qū)域內(nèi)的交通車流數(shù)目和當前通過檢測區(qū)域的車輛速度，系統(tǒng)實現(xiàn)的界面如圖A7.6所示。

圖A7.7給出了一個交通流量統(tǒng)計圖，這只是很小的一段車流量統(tǒng)計。由圖A7.7可以看出，早上7:00至早上8:10期間3個車道各自的車流量統(tǒng)計分布情況。通過流量統(tǒng)計便可知道該道路什么時間段是流量頂峰時段，指揮調(diào)度中心便可以依據(jù)多日的統(tǒng)計進行交通疏導(dǎo)。

圖A7.6視頻交通流檢測及車輛識別系統(tǒng)的界面

圖A7.7交通流量統(tǒng)計圖總之，利用電視視頻技術(shù)、計算機圖像處理技術(shù)、模式識別技術(shù)及通信技術(shù)等多項技術(shù)為一體的計算機視頻監(jiān)測技術(shù)對交通進行監(jiān)測和控制是一個具有廣闊應(yīng)用前景的研究方向。它的目標就是用計算機視覺技術(shù)，通過分析攝像機拍攝的交通圖像序列來對車輛、行人等交通目標的運動進行檢測、定位、識別和跟蹤，并對檢測、跟蹤和識別的交通運動目標的交通行為進行分析和判斷，從而既完成各種交通流數(shù)據(jù)的采集，又進行與交通管理有關(guān)的各種日常管理和控制，形成一個全方位立體化的數(shù)字交通監(jiān)控網(wǎng)，真正實現(xiàn)交通管理智能化。

因此，開展視頻交通監(jiān)測技術(shù)的研究，對于提高我國視頻監(jiān)測技術(shù)水平、促進我國城市道路建設(shè)、改變我國交通以人管理為主的被動局面、實現(xiàn)城市交通管理智能化都具有十分重要的現(xiàn)實意義。A7.7.2電子警察(闖紅燈)系統(tǒng)

目前，城市交通阻塞已成為世界性的難題，尤其是違規(guī)闖紅燈、超車等行為給國家和人民造成了巨大的損失和危害。與傳統(tǒng)的人工警察相比，電子警察有著多種無與倫比的優(yōu)點：可24小時不間斷地工作、路口不需要人工警察、可大大緩解警力缺乏的現(xiàn)象，無需發(fā)薪資，鐵面無私、絕無徇私舞弊行為，違章識別率高、無誤判行為，全部自動化傳輸、集中處理。電子警察(闖紅燈)系統(tǒng)適用于全國各地區(qū)，對各種復(fù)雜路口可全天使用。該系統(tǒng)是通過對視頻圖像的實時動態(tài)監(jiān)測與分析，全面反響闖紅燈車輛的違章過程，并為依法處分提供了最充足的法律依據(jù)。圖A7.8給出了電子警察(闖紅燈)管理系統(tǒng)布防示意圖。圖A7.9展示了電子警察(闖紅燈)管理系統(tǒng)工作現(xiàn)場示意圖。

圖A7.8電子警察(闖紅燈)管理系統(tǒng)布防示意圖

圖A7.9電子警察(闖紅燈)管理系統(tǒng)工作現(xiàn)場示意圖A7.7.3移動查車系統(tǒng)

多年以來，超速行駛一直是導(dǎo)致交通事故的主要原因之一，給社會和家庭帶來巨大損失。由于車速快導(dǎo)致發(fā)生緊急情況時制動距離長，因此必須采取有效手段，減少由于超速引起的交通事故與違章現(xiàn)象?！爸悄苄瓦`章抓拍系統(tǒng)〞是一套高科技電子設(shè)備，為維護交通執(zhí)法提供了一種先進的手段。在許多交通場合如無人值守的路口、公交專用道等場合經(jīng)常會發(fā)生違章行車現(xiàn)象(超速、逆行和非法占道等)，嚴重破壞了交通秩序。該系統(tǒng)能夠?qū)`章車輛進行自動判斷與圖像記錄；執(zhí)法部門可以根據(jù)該系統(tǒng)所提供的車輛違章過程的圖像記錄，對違章司機進行追究和處分。圖A7.10給出了超速、闖紅燈檢測抄牌系統(tǒng)和檢測現(xiàn)場。

圖A7.10超速、闖紅燈檢測抄牌系統(tǒng)和檢測現(xiàn)場A7.7.4電子稱重系統(tǒng)

電子稱重系統(tǒng)主要是為了防止重車超載的行為發(fā)生，尤其是在高速行駛的狀況下，重車的超載不僅對路面造成極大傷害，更對他人有高度危險性。因此，地磅站提供重車載重測量工作，對違規(guī)的重車及其駕駛員給予開罰單的懲戒處分。圖A7.11給出了汽車電子稱重系統(tǒng)和檢測現(xiàn)場。

圖A7.11汽車電子稱重系統(tǒng)和檢測現(xiàn)場A7.7.5卡口監(jiān)管系統(tǒng)

卡口監(jiān)管系統(tǒng)全面適合于住宅小區(qū)、政府機關(guān)、智能大廈、工廠、企業(yè)、娛樂場所及公共場所，可大大節(jié)約人力物力，對車輛進行出入收費的有效管理。其主要特點包括讀卡距離在300mm以上，對車輛進出、停放時間的記錄及查詢，對出入車輛的圖像進行比照，對外來車輛的停放、收費管理。從而有助于對內(nèi)部車輛和外來車輛的進出進行現(xiàn)代化的管理。圖A7.12分別給出了卡口監(jiān)管實物系統(tǒng)－公路收費站。

圖A7.12卡口監(jiān)管實物系統(tǒng)－公路收費站A7.7.6LED交通誘導(dǎo)電子大屏幕系統(tǒng)

LED交通誘導(dǎo)電子大屏幕系統(tǒng)能通過LED顯示屏實時顯示路況信息、交通誘導(dǎo)、道路指示、交通通報、交通標語、泊位信息和天氣信息等；可通過互聯(lián)網(wǎng)查詢系統(tǒng)提供交通信息；相關(guān)信息可通過交通電臺播送；通過發(fā)送軟件的遠程控制命令控制顯示屏的顯示狀態(tài)，可實現(xiàn)顯示屏的遠程開關(guān)機；操作人員在中控室即可輕松操縱顯示屏的運行，節(jié)省了人力，可實現(xiàn)高效、便捷的管理。圖A7.13給出了LED交通誘導(dǎo)電子大屏幕系統(tǒng)示意圖和實物圖。

圖A