理工畢業(yè)論文高速公路視頻超速臨控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

高速公路視頻超速臨控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國的高速公路建立發(fā)生了翻天覆地的變化。公路上行駛的車輛越來越多、速度也越來越快，與車輛交通有關(guān)的案件也呈不斷上升勢頭，交通肈事逃逸等案件時(shí)有發(fā)生。如何運(yùn)用科學(xué)的手段幫助公安部門有效控制高速公路上超速違章現(xiàn)象、抓捕逃逸車輛，已成為公安交通部門急待解決的問題。目前能完成超速監(jiān)控功能的成熟系統(tǒng)有：基于微波雷達(dá)和基于激光的超速監(jiān)控系統(tǒng)。它在車輛經(jīng)過時(shí)，利用反射波的頻率變化監(jiān)控在車輛信息，不能提供超速汽車類型、車牌號碼等全面的交通信息，無法及時(shí)進(jìn)行違章處理及抓捕逃逸車輛。本高速公路視頻超速監(jiān)控系統(tǒng)利用視頻圖像處理技術(shù)，對高速公路車道上的汽車進(jìn)行非接觸式監(jiān)控，獲得超速車輛車速、車牌號碼、違章照片等運(yùn)行狀態(tài)信息，可應(yīng)用于高速公路管理、逃逸車輛抓捕等場合。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高速公路視頻超速監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由超速監(jiān)控?cái)z像頭和現(xiàn)場計(jì)算機(jī)等部分組成。在高速公路上安裝監(jiān)控?cái)z像頭（一個(gè)彩色全景攝像機(jī)、 n個(gè)車道級彩色攝像機(jī)）及超速監(jiān)控計(jì)算機(jī)，24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控高速公路上所有通過車輛的車速信息。系統(tǒng)軟件包含超速車輛檢測和自動(dòng)車牌識別兩部門。超速監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過實(shí)時(shí)視頻采集卡首先采集高速公路的全景圖像，并利用全景圖像進(jìn)行超速車輛檢測；如檢測到違章車輛，啟動(dòng)相應(yīng)車道的攝像機(jī)工作，采集近景圖像并用利近景圖像自動(dòng)車牌識別，其識別結(jié)果可分車牌號碼字符、車牌號碼照片、汽車違章照片分別修配存到超速違章車輛數(shù)據(jù)庫，以供事后處理；如需要，還可通過無線、有線或光纖通信網(wǎng)自動(dòng)向高速公路收費(fèi)站的違章處理服務(wù)器傳送違章車輛的車牌號碼、違章照片信息，以實(shí)時(shí)進(jìn)行違章處理。軟件系統(tǒng)功能框圖如圖 2所示。2軟件功能實(shí)現(xiàn)2.1 動(dòng)目標(biāo)分割[1][2] 理想情況下，從視頻圖像進(jìn)行超速車輛檢測時(shí)，可以直接用幀間差的方法比較前后兩幀圖像，去除靜止的區(qū)域，保留運(yùn)動(dòng)區(qū)域，判定視場中是否存在著汽車，判斷汽車的運(yùn)動(dòng)軌跡及速度。但是在實(shí)際的成像過程中，場景中的諸多因素，包括照明情況、場景中物體的幾體形狀和物理性質(zhì)（特別是表面的反射性質(zhì)）、成像系統(tǒng)的特性以及光源、物休和成像系統(tǒng)之間的空間關(guān)系等，都被綜合為單一圖像中像素點(diǎn)的灰度值；由于空間的強(qiáng)輻射、光照的變化和傳感器本身的光學(xué)特性等原因，會在每一幀圖像中產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾和噪聲。因此，在進(jìn)行圖像檢查前對圖像進(jìn)行基于平均法去噪的初始背景獲得和基于波[3]的實(shí)時(shí)背景更新等預(yù)處理；然后采用提取函數(shù) [4]與背景。 設(shè)Ck={ck(x,y)} 代表當(dāng)前圖像，Rk={rk(x,y)}圖像，其中(x,y) 為像素點(diǎn)的坐標(biāo)，ck(x,y) ≥0,rk(x,y)提取函數(shù)Ek=(ck(x,y),rk(x,y)) 定義如下：

Kalman濾分割目標(biāo)代表參考≤255,則隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國的高速公路建立發(fā)生了翻天覆地的變化。公路上行駛的車輛越來越多、速度也越來越快，與車輛交通有關(guān)的案件也呈不斷上升勢頭，交通肈事逃逸等案件時(shí)有發(fā)生。如何運(yùn)用科學(xué)的手段幫助公安部門有效控制高速公路上超速違章現(xiàn)象、抓捕逃逸車輛，已成為公安交通部門急待解決的問題。目前能完成超速監(jiān)控功能的成熟系統(tǒng)有：基于微波雷達(dá)和基于激光的超速監(jiān)控系統(tǒng)。它在車輛經(jīng)過時(shí)，利用反射波的頻率變化監(jiān)控在車輛信息，不能提供超速汽車類型、車牌號碼等全面的交通信息，無法及時(shí)進(jìn)行違章處理及抓捕逃逸車輛。本高速公路視頻超速監(jiān)控系統(tǒng)利用視頻圖像處理技術(shù)，對高速公路車道上的汽車進(jìn)行非接觸式監(jiān)控，獲得超速車輛車速、車牌號碼、違章照片等運(yùn)行狀態(tài)信息，可應(yīng)用于高速公路管理、逃逸車輛抓捕等場合。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高速公路視頻超速監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由超速監(jiān)控?cái)z像頭和現(xiàn)場計(jì)算機(jī)等部分組成。在高速公路上安裝監(jiān)控?cái)z像頭（一個(gè)彩色全景攝像機(jī)、 n個(gè)車道級彩色攝像機(jī)）及超速監(jiān)控計(jì)算機(jī)，24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控高速公路上所有通過車輛的車速信息。系統(tǒng)軟件包含超速車輛檢測和自動(dòng)車牌識別兩部門。超速監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過實(shí)時(shí)視頻采集卡首先采集高速公路的全景圖像，并利用全景圖像進(jìn)行超速車輛檢測；如檢測到違章車輛，啟動(dòng)相應(yīng)車道的攝像機(jī)工作，采集近景圖像并用利近景圖像自動(dòng)車牌識別，其識別結(jié)果可分車牌號碼字符、車牌號碼照片、汽車違章照片分別修配存到超速違章車輛數(shù)據(jù)庫，以供事后處理；如需要，還可通過無線、有線或光纖通信網(wǎng)自動(dòng)向高速公路收費(fèi)站的違章處理服務(wù)器傳送違章車輛的車牌號碼、違章照片信息，以實(shí)時(shí)進(jìn)行違章處理。軟件系統(tǒng)功能框圖如圖2所示。軟件功能實(shí)現(xiàn)2.1 動(dòng)目標(biāo)分割[1][2]理想情況下，從視頻圖像進(jìn)行超速車輛檢測時(shí)，可以直接用幀間差的方法比較前后兩幀圖像，去除靜止的區(qū)域，保留運(yùn)動(dòng)區(qū)域，判定視場中是否存在著汽車，判斷汽車的運(yùn)動(dòng)軌跡及速度。但是在實(shí)際的成像過程中，場景中的諸多因素，包括照明情況、場景中物體的幾體形狀和物理性質(zhì)（特別是表面的反射性質(zhì)）、成像系統(tǒng)的特性以及光源、物休和成像系統(tǒng)之間的空間關(guān)系等，都被綜合為單一圖像中像素點(diǎn)的灰度值；由于空間的強(qiáng)輻射、光照的變化和傳感器本身的光學(xué)特性等原因，會在每一幀圖像中產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾和噪聲。因此，在進(jìn)行圖像檢查前對圖像進(jìn)行基于平均法去噪的初始背景獲得和基于Kalman濾波[3]的實(shí)時(shí)背景更新等預(yù)處理；然后采用提取函數(shù)[4]分割目標(biāo)與背景。