在智能交通(ITS)中，目前最新型的電子警察系統(tǒng)是一種比其他檢測(cè)系統(tǒng)性價(jià)比高的視頻檢測(cè)系統(tǒng)。這種視頻檢測(cè)系統(tǒng)，能克服天氣、行人與環(huán)境的背景變化等干擾，從而能較好地實(shí)現(xiàn)交通警察所具有的功能。本文介紹視頻檢測(cè)的電子警察系統(tǒng)中的機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈、超速、逆行、壓黃線等違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)，道路治安卡口視頻檢測(cè)系統(tǒng)，車(chē)牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別、車(chē)輛異常行為以及交通擁堵與自動(dòng)疏導(dǎo)等8種視頻檢測(cè)系統(tǒng)的組成、原理與功能，并展望其發(fā)展前景。

    在智能交通(ITS)中，目前有各種各樣的檢測(cè)車(chē)輛行駛行為與交通信息的電子警察系統(tǒng)，如有利用磁感應(yīng)線圈、微波雷達(dá)、超聲波、紅外線、激光、視頻等檢測(cè)技術(shù)的系統(tǒng)等。但最新型的電子警察系統(tǒng)是一種視頻檢測(cè)系統(tǒng)，它是通過(guò)高清晰度攝像機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)的交通視頻圖像實(shí)時(shí)采集，并輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行視頻圖像的實(shí)時(shí)檢測(cè)與處理。這種視頻檢測(cè)技術(shù)能克服天氣、行人與環(huán)境的背景變化等干擾，從而能較好地實(shí)現(xiàn)道路交通信息采集、車(chē)輛行駛行為檢測(cè)、路況圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。

    經(jīng)實(shí)際使用證實(shí)，這種視頻檢測(cè)的電子警察系統(tǒng)，所檢測(cè)的交通參數(shù)最為齊全，且所采集視頻圖像的攝像機(jī)，又能與道路監(jiān)控的攝像機(jī)兼容，因而比其他檢測(cè)系統(tǒng)的性價(jià)比高。下面就具體介紹這種利用視頻檢測(cè)技術(shù)的電子警察系統(tǒng)中的機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈、超速、逆行、壓黃線等違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)，道路治安卡口視頻檢測(cè)系統(tǒng)，車(chē)牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別、車(chē)輛異常行為以及交通擁堵與自動(dòng)疏導(dǎo)等8種視頻檢測(cè)系統(tǒng)的組成、原理與功能，并展望其發(fā)展前景。

機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)
    機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)的組成與原理框圖如圖1所示。

    由圖1看出，機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)由前端A向與B向的視頻組件、檢測(cè)工控主機(jī)、與機(jī)動(dòng)車(chē)沖紅燈違章管理軟件等組成。

    系統(tǒng)的工作原理是，由交通信號(hào)控制系統(tǒng)輸出路口紅綠燈信號(hào)，確定放行車(chē)道和禁行車(chē)道。當(dāng)禁行車(chē)道的視頻信號(hào)送到工控主機(jī)(同時(shí)紅燈信號(hào)送入檢測(cè)控制單元)，由視頻車(chē)輛檢測(cè)單元檢測(cè)到有車(chē)輛通過(guò)禁行車(chē)道時(shí)，視頻檢測(cè)工控主機(jī)即控制沖紅燈違章檢測(cè)控制單元控制閃光燈驅(qū)動(dòng)單元，使閃光燈閃光，由近景攝像機(jī)拍攝違章車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)相片，該方向的遠(yuǎn)景攝像機(jī)拍攝該方向的全景相片。

    為確保所攝的相片能作為交管部門(mén)的執(zhí)法依據(jù)，一般系統(tǒng)抓拍二幅連續(xù)全景相片和一幅能看清車(chē)牌號(hào)的特寫(xiě)相片，以反映該車(chē)輛的運(yùn)行軌跡。并且，將該結(jié)果存貯起來(lái)，也可通過(guò)人工控制下載到相關(guān)存貯媒介，同時(shí)通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸?shù)浇煌ü芾聿块T(mén)作為執(zhí)法依據(jù)。[nextpage]

機(jī)動(dòng)車(chē)超速、逆行、壓黃線違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)
    機(jī)動(dòng)車(chē)超速、逆行、壓黃線違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)的組成與原理框圖如圖2所示。

    由圖2看出，機(jī)動(dòng)車(chē)超速、逆行、壓黃線違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)由前端視頻組件、檢測(cè)工控主機(jī)、與機(jī)動(dòng)車(chē)超速違章管理軟件等組成。

機(jī)動(dòng)車(chē)超速違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)
    機(jī)動(dòng)車(chē)超速違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理是，系統(tǒng)對(duì)特定的地點(diǎn)路面(即劃定的檢測(cè)區(qū)域)的車(chē)輛的速度與圖像進(jìn)行視頻監(jiān)控與檢測(cè)(有的可采用微波雷達(dá)測(cè)速)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車(chē)超過(guò)限速值(高速行駛車(chē)速大于120km/h)時(shí)，即通過(guò)視頻檢測(cè)工控主機(jī)控制違章檢測(cè)控制單元，控制閃光燈驅(qū)動(dòng)單元，使閃光燈閃光，由近景攝像機(jī)拍攝違章車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)相片，遠(yuǎn)景攝像機(jī)拍攝該方向的全景相片。

    為確保所攝的相片能作為交管部門(mén)的執(zhí)法依據(jù)，一般系統(tǒng)也抓拍二幅連續(xù)全景相片和一幅能看清車(chē)牌號(hào)的特寫(xiě)相片，并在超速車(chē)輛的圖像上，記錄車(chē)輛違章的時(shí)間、地點(diǎn)以及車(chē)速。同時(shí)，將該結(jié)果存貯起來(lái)，生成違法圖像和速度信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)實(shí)際要求生成違法處罰通知單，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸?shù)浇煌ü芾聿块T(mén)作為執(zhí)法依據(jù)。

機(jī)動(dòng)車(chē)逆行違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)
    機(jī)動(dòng)車(chē)逆行違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理是，系統(tǒng)對(duì)特定的地點(diǎn)路面(即劃定的檢測(cè)區(qū)域)的車(chē)輛的圖像進(jìn)行視頻監(jiān)控與檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛方向違反工控機(jī)設(shè)定的行駛方向時(shí)，即通過(guò)視頻檢測(cè)工控主機(jī)控制違章檢測(cè)控制單元控制閃光燈驅(qū)動(dòng)單元，使閃光燈閃光，由近景攝像機(jī)拍攝違章車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)相片，該方向的遠(yuǎn)景攝像機(jī)拍攝該方向的全景相片。

    為確保所攝的相片能作為交管部門(mén)的執(zhí)法依據(jù)，一般系統(tǒng)也抓拍二幅連續(xù)全景相片和一幅能看清車(chē)牌號(hào)的特寫(xiě)相片，并在逆行車(chē)輛的圖像上，記錄車(chē)輛違章的時(shí)間、地點(diǎn)、行駛方向與車(chē)速。同時(shí)，將該結(jié)果存貯起來(lái)，生成違法圖像信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)實(shí)際要求生成違法處罰通知單，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸?shù)浇煌ü芾聿块T(mén)作為執(zhí)法依據(jù)，以規(guī)范司機(jī)遵章駕駛，提高道路的通暢能力，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

機(jī)動(dòng)車(chē)壓黃線違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)
    機(jī)動(dòng)車(chē)超速壓黃線違章視頻檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理是，系統(tǒng)對(duì)特定的地點(diǎn)路面(即劃定的檢測(cè)區(qū)域)的黃線區(qū)域的圖像進(jìn)行視頻監(jiān)控與檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車(chē)輛壓黃線時(shí)，即通過(guò)視頻檢測(cè)工控主機(jī)控制違章檢測(cè)控制單元控制閃光燈驅(qū)動(dòng)單元，使閃光燈閃光，由近景攝像機(jī)拍攝違章車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)相片，遠(yuǎn)景攝像機(jī)拍攝其全景相片。

    為確保所攝的相片能作為交管部門(mén)的執(zhí)法依據(jù)，一般系統(tǒng)也抓拍二幅連續(xù)全景相片和一幅能看清車(chē)牌號(hào)的特寫(xiě)相片，并在壓黃線車(chē)輛的圖像上，記錄車(chē)輛違章的時(shí)間、地點(diǎn)、行駛方向、車(chē)型與顏色。同時(shí)，將該結(jié)果存貯起來(lái)，生成違法圖像信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)實(shí)際要求生成違法處罰通知單，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸?shù)浇煌ü芾聿块T(mén)作為執(zhí)法依據(jù)，以規(guī)范司機(jī)遵章駕駛，減少交通事故，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。[nextpage]

道路治安卡口機(jī)動(dòng)車(chē)視頻檢測(cè)系統(tǒng)
    道路治安卡口機(jī)動(dòng)車(chē)視頻檢測(cè)系統(tǒng)一般用于城市道路或高速公路出入口、收費(fèi)站及重點(diǎn)治安地段的治安卡口，其組成與工作原理框圖如圖3所示。

    該系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別過(guò)往卡口的車(chē)輛牌號(hào)與車(chē)輛特征，自動(dòng)核對(duì)黑名單庫(kù)，驗(yàn)證出車(chē)輛的合法身份。此外，還可對(duì)路口情況進(jìn)行監(jiān)控和管理，包含出入口車(chē)輛的采集、統(tǒng)計(jì)、存貯數(shù)據(jù)和系統(tǒng)工作狀態(tài)，以便交通管理人員對(duì)道路交通安全進(jìn)行監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、查詢和打印報(bào)表等工作。

    道路治安卡口機(jī)動(dòng)車(chē)視頻檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理是，根據(jù)每一車(chē)輛對(duì)應(yīng)唯一的車(chē)牌號(hào)，通過(guò)近景與遠(yuǎn)景攝像機(jī)對(duì)路口過(guò)往的每一車(chē)輛車(chē)牌號(hào)圖像和車(chē)輛全景圖像進(jìn)行連續(xù)全天候?qū)崟r(shí)記錄，并進(jìn)行車(chē)牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別。通常，系統(tǒng)是通過(guò)高清晰攝像機(jī)及高倍率自動(dòng)光圈鏡頭，對(duì)路口交通狀況實(shí)施監(jiān)視的。在監(jiān)控室，還可通過(guò)系統(tǒng)遙控前端的攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、控制鏡頭的調(diào)焦、變倍；在晚上，為保證系統(tǒng)得到高清晰度的圖像，由光控開(kāi)關(guān)自動(dòng)開(kāi)啟道路上所配置的路燈設(shè)施。

    在與對(duì)應(yīng)地區(qū)的車(chē)管庫(kù)相連接的情況下，可對(duì)比分析當(dāng)前過(guò)往車(chē)輛是否為合法車(chē)輛，若為違法車(chē)輛即自動(dòng)報(bào)警。并且，還要及時(shí)準(zhǔn)確地為系統(tǒng)提供相應(yīng)車(chē)輛的車(chē)型、顏色、車(chē)牌號(hào)、行駛方向、車(chē)速、經(jīng)過(guò)時(shí)間等各種參數(shù)，以保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，且數(shù)據(jù)具備聯(lián)網(wǎng)查詢功能。

車(chē)牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)
    由上面介紹的電子警察中的幾個(gè)分系統(tǒng)可以看出，它們都需要近景攝像機(jī)拍攝機(jī)動(dòng)車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)。因此，能自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別車(chē)牌號(hào)，在電子警察系統(tǒng)中是非常重要的。它不僅能作為機(jī)動(dòng)車(chē)違章的依據(jù)，而且如識(shí)別是數(shù)據(jù)庫(kù)中的被盜或逃犯的車(chē)牌號(hào)，還可立即報(bào)警抓捕。

    車(chē)牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，能將所采集的汽車(chē)及車(chē)牌號(hào)圖像進(jìn)行處理與識(shí)別，并輸出為幾個(gè)字節(jié)大小的車(chē)牌字符串，它無(wú)論在存儲(chǔ)空間的占用上還是與管理數(shù)據(jù)庫(kù)相連方面，都有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。該識(shí)別系統(tǒng)，廣泛地應(yīng)用在大型停車(chē)場(chǎng)，交通部門(mén)的違章監(jiān)測(cè)、高速公路及橋梁的收費(fèi)站管理等方面。

    車(chē)牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的工作原理框圖，如圖4所示。

    在CCD攝像機(jī)對(duì)好汽車(chē)牌照的最佳視頻位置處，虛擬設(shè)置有汽車(chē)位置傳感器。因此，當(dāng)汽車(chē)駛?cè)胨O(shè)計(jì)的視頻位置時(shí)，視頻車(chē)輛檢測(cè)部分就可檢測(cè)到汽車(chē)在該位置的信號(hào)，并同時(shí)發(fā)送一個(gè)觸發(fā)信號(hào)給圖像采集部分；圖像采集部分將采集的汽車(chē)車(chē)牌圖像信號(hào)送入圖像處理與識(shí)別部分，以對(duì)圖像進(jìn)行予處理，二值化、字符切分、特征提取，然后再經(jīng)字符識(shí)別程序，將識(shí)別結(jié)果最后寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，供查詢部分使用。[nextpage]

    為盡量減少成像模糊度，使汽車(chē)車(chē)牌能較好地識(shí)別，需要合理地選擇CCD攝像機(jī)的快門(mén)速度；為使車(chē)牌圖像保持矩形，必須使CCD攝像機(jī)安裝的角度要適中。若CCD攝像機(jī)與車(chē)輛的行駛方向成θ角，則車(chē)速υ（選取40km/h）可矢量分解為相對(duì)于CCD攝像機(jī)的方向υy及與υy垂直方向的υx兩個(gè)分量。由此引起的模糊度M分解為橫向模糊度Mx和縱向模糊度My。而My的影響較小，主要考慮Mx，于是可得


    式中，Δt為CCD攝像機(jī)的快門(mén)時(shí)間；H為所照實(shí)際場(chǎng)景的寬度（取4m）；h為圖像的寬度（取640個(gè)像素點(diǎn)）。

    為使得橫向模糊度小于2個(gè)像素，可計(jì)算出Δt·sinθ＜1/1000，若θ=30°，則CCD攝像機(jī)的快門(mén)時(shí)間Δt要取1/500s。顯然，此時(shí)圖像采集部分的圖像采集卡也要在1/500s采集完成一幅圖像。

    通常，采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行視頻檢測(cè)識(shí)別車(chē)牌的流程，一般都包括車(chē)輛圖像采集，車(chē)牌定位，字符分割，光學(xué)字符識(shí)別，輸出識(shí)別結(jié)果等5個(gè)步驟。

交通擁堵視頻檢測(cè)及自動(dòng)疏導(dǎo)系統(tǒng)
    在電子警察系統(tǒng)中，還應(yīng)有交通擁堵檢測(cè)及自動(dòng)疏導(dǎo)系統(tǒng)。該項(xiàng)智能化功能，能統(tǒng)計(jì)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)、檢測(cè)交通擁堵，并能在十字路口根據(jù)視頻擁堵檢測(cè)情況，自適應(yīng)地控制紅綠燈的轉(zhuǎn)換時(shí)間，同時(shí)還可通過(guò)交通信息牌和無(wú)線臺(tái)對(duì)交通進(jìn)行自動(dòng)疏導(dǎo)。

    一般，為了及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)交通擁擠，在視頻檢測(cè)系統(tǒng)上端軟件中加入了“常發(fā)性擁擠自動(dòng)檢測(cè)及警告”模塊。當(dāng)交通擁擠發(fā)生時(shí)，由于行程速度參數(shù)反映交通流變化上最敏感，交通量次之，因而利用視頻檢測(cè)技術(shù)和擁擠檢測(cè)算法，就可以準(zhǔn)確及時(shí)地得到交通流量、行程速度及車(chē)道占有率和交通延誤等交通參數(shù)(這后3個(gè)參數(shù)是傳統(tǒng)檢測(cè)方法無(wú)法準(zhǔn)確得到的)。因此，可實(shí)現(xiàn)對(duì)道路擁擠程度的直接測(cè)量。如果測(cè)得擁擠，就發(fā)出警告信息，并且還可根據(jù)具體的擁堵情況自適應(yīng)地控制紅綠燈的轉(zhuǎn)換時(shí)間，使交通暢通。

    此外，交通管理中心還可以利用這些數(shù)據(jù)，在發(fā)生交通堵塞或交通事故時(shí)迅速采取措施。并且，交通管理中心還可把采集的交通數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)道路上的電子顯示屏或交通電臺(tái)等途徑傳給司機(jī)。這樣，有助于疏通車(chē)流、減緩交通擁擠，并可使司機(jī)提高警惕，防止事故發(fā)生，以優(yōu)化行車(chē)路線。

車(chē)輛異常行為的視頻檢測(cè)系統(tǒng)
    車(chē)輛異常行為視頻檢測(cè)系統(tǒng)，能檢測(cè)識(shí)別車(chē)輛的異常行為。如車(chē)輛駛?cè)刖G化草地、人行道，車(chē)輛左右亂竄，車(chē)輛快速行駛突然停下，并從車(chē)上沖出人實(shí)施掄劫與綁架等時(shí)，均可被視頻檢測(cè)系統(tǒng)的攝像頭捕捉到，經(jīng)系統(tǒng)快速處理與識(shí)別為車(chē)輛異常行為時(shí)，立即進(jìn)行跟蹤與預(yù)/報(bào)警。

    該視頻檢測(cè)系統(tǒng)，主要用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛的行駛行為是否異常。通常，系統(tǒng)首先通過(guò)攝像頭采集視頻圖像，然后系統(tǒng)進(jìn)行背景減除提取運(yùn)動(dòng)圖像，并進(jìn)行目標(biāo)類型的處理、識(shí)別與跟蹤。如有一輛汽車(chē)駛?cè)肴诵械罆r(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在該車(chē)周?chē)虺鰞蓚€(gè)紅色問(wèn)號(hào)，表示其行駛異常，并同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲，以引起監(jiān)控室工作人員的注意。當(dāng)車(chē)輛退出人行道后，紅色問(wèn)號(hào)消失，警報(bào)解除。又如有一輛小汽車(chē)快速在停車(chē)場(chǎng)或高速公路收費(fèi)廣場(chǎng)逆行等，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)在其周?chē)虺鰞蓚€(gè)紅色驚嘆號(hào)，并發(fā)出警報(bào)聲，表示其行駛行為已經(jīng)發(fā)生異常。再如，當(dāng)有左右亂竄頻繁超越在車(chē)道上正常行駛車(chē)輛的被劫或逃竄的超速行駛車(chē)輛，或快速行駛突然停下從車(chē)上沖出人實(shí)施掄劫與綁架等的車(chē)輛時(shí)，也屬行駛行為異常車(chē)輛，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出急促的警報(bào)聲并自動(dòng)通知后面的道路治安卡口進(jìn)行阻攔等。因此，這種車(chē)輛異常行為的視頻檢測(cè)系統(tǒng)，在城市道路監(jiān)控中有著非常大的作用。

    顯然，這種車(chē)輛異常行為的視頻檢測(cè)系統(tǒng)，可以在無(wú)人巡視的條件下，自動(dòng)檢測(cè)車(chē)輛的異常行駛，自動(dòng)跟蹤與預(yù)/報(bào)警，從而可實(shí)現(xiàn)高效智能化的交通管理。

結(jié)語(yǔ)
    由上面的介紹可以看出，這8種視頻檢測(cè)系統(tǒng)均是目前最先進(jìn)的電子警察系統(tǒng)，有的在國(guó)內(nèi)己被采用，有的即將采用。由于這種系統(tǒng)可通過(guò)監(jiān)控?cái)z像頭采集視頻圖像，然后經(jīng)計(jì)算機(jī)通過(guò)視頻檢測(cè)軟件進(jìn)行處理、識(shí)別，當(dāng)屬車(chē)輛異常行駛或違章等時(shí)，可立即錄像保存與方便自動(dòng)生成違章等報(bào)告，并同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行跟蹤與預(yù)/報(bào)警。因此，這種視頻檢測(cè)的電子警察系統(tǒng)，優(yōu)越于其他方法的車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)，它真正能代替交通警察，實(shí)現(xiàn)高效智能化的交通管理，從而有著美好而廣闊的應(yīng)用前景。