《交通违章信息采集与处理》论文

包头师范学院本科毕业论文论文题目：交通违章信息采集与处理院系：物理科学与技术学院专业：应用物理姓名：学号：指导教师：二零摘要随着中国经济的不断发展，中国家庭的汽车拥有量越来越多，因而交通管理部门的管理工作量和工作压力不断上升。交通违章现象是现代交通中极其严重的一个问题，由此带来的交通安全问题也更加突出。交通管理机关由于警力有限,不可能依靠人力对所有路段、路口实行全天候、全方位的管理，所以必须依靠现代化技术手段来管理交通，使城市交通管理向高效、快捷的方向发展。本文主要针对中国一些基本的交通信息采集处理系统进行研究。关键字：视频采集检测、信息采集、违章检测系统、违章处理AbstractWiththecontinuousdevelopmentofChineseeconomy,ChinesefamilyPossessionofcarisincreasing,sothetrafficmanagementdepartmenttomanagetheworkloadandworkpressurerising.Trafficviolationphenomenoninmoderntransportationisaseriousproblem,whichbringstheproblemsoftrafficsafetybecomesmoreandmoreprominent.Thetrafficmanagementauthoritiesduetolimitedpoliceforce,cannotrelyonmanpowertoallsections,intersectionsofall-weather,all-roundmanagement,sowemustrelyonmoderntechnologymeanstomanagethetraffic,thecitytrafficmanagementtoefficient,fastdevelopment.ThispapermainlydirectedatChinasomebasictrafficinformationcollectionandprocessingsystemforresearch.Keywords:videocaptureanddetection、Informationcollection、theviolationdetectionsystem、Peccancyprocessing目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 2目录 4\o"CurrentDocument"引言 5\o"CurrentDocument"1视频采集检测处理系统 6\o"CurrentDocument"视频采集检测处理系统简介 6\o"CurrentDocument"1.2视频检测系统的结构 6\o"CurrentDocument"车辆违章处理系统软件设计 6车辆违章检测系统 6\o"CurrentDocument"1.3.2违章车辆信息查询系统 71.3.3系统工作条件 8\o"CurrentDocument"1.4视频检测系统的功能 8\o"CurrentDocument"1.5视频检测技术的特点 8优点 8缺点 8\o"CurrentDocument"1.6视频检测技术的应用 8\o"CurrentDocument"2环形线圈感应式采集技术 9\o"CurrentDocument"2.1特点 9\o"CurrentDocument"2.2工作原理 9\o"CurrentDocument"线圈施工规范 10\o"CurrentDocument"环线线圈在电子警察系统中的应用 10\o"CurrentDocument"3微波采集检测技术 11\o"CurrentDocument"3.1雷达测速仪 11\o"CurrentDocument"3.2远程交通微波检测器（RTMS） 113.2.1工作原理 113.2.2功能和作用 11优点 12\o"CurrentDocument"总结 13\o"CurrentDocument"参考文献 14\o"CurrentDocument"致谢 15引言交通违章是诱发交通事故的根源,历来是交通管理的重点和难点。随着通信与网络技术、图像处理与计算机视觉技术的发展,车辆违章信息采集与处理的技术也得到了长足的进展。本文主要针对现实中一些应用比较普遍的交通信息采集处理技术进行归纳与研究，并对所存在的问题进行一些总结。其中主要涉及视频采集检测处理系统、环形线圈感应式采集技术、微波采集检测技术。如何利用现如今的技术去对交通进行监管和预防，每种交通状况应该用哪种行之有效的方法进行处理，例如常见的视频采集检测处理系统是利用视频、计算机、通信等技术，实现对交通动态信息的采集，所采集的数据主要有流量、车速、车型分类、占有率、平均车距等。还有如环形线圈感应式采集技术主要是针对闯红灯这一违章现象进行信息采集的。针对现如今的交通状况做出适合与它的交通违章信息采集与处理系统就是本文研究的目的。视频采集检测处理系统视频采集检测处理系统简介视频采集检测系统主要是利用视频、计算机、通信等技术，实现对交通动态信息的采集。所采集的数据主要有流量、车速、车型分类、占有率、平均车距等。视频采集检测系统的应用为信号控制、信息发布、交通诱导、指挥提供动态交通信息。视频检测系统的结构主要设备有：前端信息采集设备、摄像机、视频采集卡、工控机、中央控制管理系统。在实验开发中用计算机作为运算和处理的核心,将摄像头架在车道的正方,高度大约6m,通过同轴电缆与计算机主机相连,用来监控车道上的违章车辆。图像采集卡用来将模拟视频图像转化为数字图像以便于计算机进行处理。数码相机通过USB口同计算机相连,用来对违章车辆进行抓拍。车辆违章处理系统软件设计车辆违章检测系统车辆违章检测系统软件主要包括视颇图像采集、车辆违章识别、车辆违章信息存储传输三个部分,如图1所示。其中车辆违章识别部分包括三个模块,分别是预处理模块、违章车辆检测模块、背景更新模块。违章车辆信息存储传输部分包括本机数据存储模块和与服务器通信模块。视 >视频图像预处理模 ►数据存储模块频^块图K淫害立伽込涮蜡压像违早车辆检测模块采集服务器通讯模块模 ►背景更新模块 ►图1车辆违章检测系统软件

下面,具体针对软件的每一个模块,详细介绍一下具体思路和功能实现。软件第一部分包含的视频图像捕获模块是车辆违章检测系统软件的基础,它通过摄像头将模拟视频信号输人图像采集卡中然后再通过计算机与图像采集卡的通信接口,实时捕获数字图像,并转人相应开辟的内存区域进行存放,为图像预处理作基础。该模块可以完成的功能包括视颇输人端口的确定,视频输人模式的选择,视频图像亮度、对比度、饱和度的调整等。软件第二部分是车辆违章识别部分,其中主要包括图像预处理模块、违章车辆检测模块、背景更新模块。首先从内存区域中读取当前输入图像进行预处理,包括彩色空间变换、中值滤波、对比度增强、边缘检测等。然后提取目标车辆并判断其是否为违章车辆,若是违章车辆,启动数码相机进行抓拍并对当前视频图像进行保存。在对违章车辆进行检测的同时,系统不断的进行道路背景更新,保证背景图像的真实性。软件第三部分是本机数据存储模块和与服务器通信模块。当有车辆违章时,我们需要对当前全景视频图像进行保存。当前输人的原始视频图像是RGP格式的裸数据，由数据存储模块完成JPEG图像压缩功能，这样可大大减小图像存储所需要的空间,同时提高数据传输的效率。与服务器通信模块主要完成的任务是通过调制解调器电话专线与指挥中心服务器建立连接，将数据传输到服务器中，在服务器中的后台数据库中存储。1.3.2违章车辆信息查询系统图像数据库的建立一般有两种方法，第一种方法是基于文件名的多媒体数据库。这种方法实际上并不把实际的多媒体信息存放在数据库中，而是将包含多媒体信息的文件位置与名称存放在数据库中。第二种方法是通过数据库中的长二进制数据类型直接将多媒体信息存放在数据库中。本系统采用第一种方法建立图像数据库。违章车辆图像数据库结构如图3所示。用户界面层图2建立图像数据库系统数据管理层违章车辆图像库用户界面层图2建立图像数据库系统数据管理层违章车辆图像库违章车辆信息库系统共分为三个结构层次，用户界面层、数据库管理层、检索对象层。在图像信息库中对与违章车辆图像库中图像对应的违章车辆颜色特征、车辆违章时间、违章地点、违章类型、车辆中心在图像中的位置、图像序号、图像文件的存储地址、图像的文件名、图像的颜色特征、查询标志等做了相应定义。使检索系统支持单一特征查询和组合特征查询。系统工作条件1）摄像头距离地面高度在5.5一6m之间。镜头对准检测路段。2）摄像头固定牢固,不晃动。3）当室外光线强度较低时,需要有较好的交通照明条件。视频检测系统的功能视频检测系统的功能主要有三个方面：1）实时交通数据：车速、车辆数、车身长度、车队长度。2）统计性交通数据：平均速度、车流量、道路占用率等。3）交通事故信息：停车、交通堵塞情况、等候车队长度。视频检测技术的特点优点1）安装、设置方便、不破坏路面、不中断交通；2）可提供大量交通管理信息；3）单台摄像机和处理器可检测多车道，可判别交通异常、车辆违章、车牌号缺点1）大型车辆会遮挡随行的小型车辆；2）阴影、积水反射或昼夜转换可造成检测误差。视频检测技术的应用1）在交通动态信息采集中的应用；2）在交通违章检测系统中的应用；3）在交通信号控制系统中的应用；4）在交通安全方面的应用。环形线圈感应式采集技术特点1）目前世界上技术较为成熟的车辆检测方法。2）可获得交通流量、占有率、速度等数据。3）成本较低、准确率高。4）线圈一旦老化，维护较为困难。5）施工与维护时，需中断交通，开挖路面，破坏环境。工作原理如图5所示图3环形线圈工作原理环形线圈由金属导线绕制而成，埋设于路面，通过馈线与检测处理单元相连。检测处理单元的组成1）中央处理器中央处理器是对采集信号进行计算的模块，一般是一个带嵌入式操作系统的单板机，具备较强的数字计算、存储能力和通讯接口。通过对端口的扫描，捕捉电平的变化时间，以此计算出相应的交通数据。一般检测器的通讯接口包括RS232/485,比较先进的还具有以太网接口和GPRS模块。目前，在国内大多数应用中，由于监控路面和监控中心距离的关系，系统集成商普遍采用调制解调器点对点联接的方式上传数据，或者通过PLC中转数据。任何意外情况的发生导致处理器死机、故障等非工作状态，都应该能在短时间内重新启动，且不应超过三十秒。2）检测卡检测车辆通过或静止在感应线圈的检测域时，通过感应线圈的电感量会降低，检测卡的功能就是检测这一变化并精确地输出相应的电平。基本工作原理：检测处理单元用高频信号驱动线圈，在线圈周围就产生了交变的电磁场，当车辆通过线圈时，由于车体一般是由跌磁材料构成，这就改变线圈周围的导磁率，使得线圈的电感量增加，这样车辆的通过状态将被检测到，同时状态信号传输给检测处理单元，由其进行采集和计算。线圈施工规范1） 按规格，采用切路机在路面切出槽。槽宽4〜8dm,深度30〜50dm。2） 在四个角上进行45度倒角。3） 从线圈至路边切一条引线槽。4） 绕制线圈：绕线圈时必须将线圈拉直，但不要绷得太紧并紧贴槽底5） 沿引线槽双绞引线至路边。6） 用沥青或软性树脂将切槽封上。环线线圈在电子警察系统中的应用如图6所示1）无违法事件时，系统持续判断是否有车辆通过检测区域并监测信号灯状态。2）红灯亮且有车辆通过时车辆进入线圈1,系统开始监控，如果在此红灯周期内，此车辆并未继续前进，只是停在线圈1上而并未离开，则系统会判定车辆没有违法。如果在此红灯周期内该车辆继续前进，当车辆离开线圈1车身压在停车线上时，系统判定违法事件发生，发出控制指令拍摄第1张过程视频照片。当车辆进入线圈2时，拍摄第2张违法过程视频照片，同时抓拍违法细节照片。系统记录车辆离开时刻，并启动违法过程录像功能，将车辆越过停车线前2S,后3S总共5S时间段内的视频流进行数字压缩，以录像资料文件形式保存，可以动态完整地再现车辆违法的全过程，进一步减少争议。车辆离开线圈2时，摄像机抓拍第3张违法过程照片，从而形成完整的3张过程照片，包括车辆压到停车线、离开停车线、继续前进等3个不同位置的状态。至此，电子警察系统获得了关于此次违法事件的所有图像证据，包括了3张违法过程视频照片，1张细节照片。如果从相邻方向左转车辆和对向车辆触发线圈，由于是先触发线圈2再触发线圈1，系统可以判断不是违法车辆以避免误拍。

MAmg枝xnrttrfa机号按収善MAmg枝xnrttrfa机号按収善图4环形线圈应用微波采集检测技术雷达测速仪把雷达波发射到一个移动的物体上，根据反射回来的与目标速度成比例的雷达信号，由测速仪内部的线圈将该信号进行处理，得到一个频率变化，通过数字信号处理技术处理后，得到目标的速度。远程交通微波检测器（RTMS）工作原理如图7所示，RTMS向行驶的车辆发射调频微波，波束被行驶的车辆阻挡而发生反射，反射波通过多普勒效应使频率发生偏移，根据频率偏移可检测出有车辆通过，经过接收、处理、放大后输出检测信号，从而达到检测交通信号的目的图5图5RTMS工作原理功能和作用1）精确检测车流量、速度、排队状况等信息；2）具有存储功能，可接入其他系统；3）检测时，不中断交通流。优点更换不影响交通，可同时检测多条车道，对路面要求不高，安装便捷，维护方便。总结本文主要针对现实中一些应用比较普遍的交通信息采集处理技术进行归纳与研究，并对所存在的问题进行一些总结。其中主要涉及视频采集检测处理系统、环形线圈感应式采集技术、微波采集检测技术，其中视频采集检测处理系