谈谈超速超速车辆自动检测系统设计

摘要：近年来随着社会的快速发展，机动车数量急增，即便全国公路长度也在迅猛增加，但交通拥堵仍是很多城市普遍存在的问题，为解决机动车不断增加所引起的交通事故、交通拥堵等系列问题，智能交通系统（Intelligence Traffic System，简称ITS）的研究被提上日程。ITS是一个新的技术领域，它能从根本上解决日渐增多的车辆所带来的一系列交通问题。它是在道路交通管理中集成应用现代化的信息技术。世界各国对此非常重视，因此ITS也得到了迅速发展。
关键词：超速车辆ITS虚拟线圈自动检测系统
1007-9416（2012）09-0166-01
本文的研究目标是实现基于虚拟线圈的超速车辆自动检测系统，包括视频背景的重建、虚拟线圈的设置、车辆牌照的定位和识别等模块。系统的设计重点是对视频背景的建立和车辆牌照的定位和识别的算法设计。

1、系统方案设计

系统方案设计主要是在系统功能需求和性能需求分析的基础上，对超速车辆自动检测系统总体框架进行合理设计。

1.1 系统需求分析

（1）功能需求：1）系统允许操作人员在客户端对检测地点和检测最高速和最低速进行设置。2）允许操作人员对地点进行编号，对超速50%以上和50%以下所对应的超速违章代码进行设置，用以构成取证图片的文件名字。3）系统对大型车辆和小型车辆分别使用不同的限速进行设置。4）系统每检测到一辆超速车辆，发出声音报警提示。5）可以对已经检测到的车辆进行浏览、放大、删除操作。6）每天检测到的图片放入以年月日命名的文件夹中。7）允许用户在界面中画出虚拟的检测线条或线圈。8）将多台设备通过网络互联起来，并且可通过总控模块进行检测，并提供给手机用户通过3G网络进行实时的查阅。
（2）性能需求：超速检测系统不但对实时性（实时性指系统能够快速的对图像进行获取和处理，尤其是在建立背景时）与鲁棒性（在实时系统中鲁棒性尤为重要）有较高的要求，而且相对于其它软件，对可靠性（系统需24小时不间断运行）和准确性（系统应能够保证所检测的目标确属超速违章行为的车辆，而不是由于系统的准确率不够而导致的检测结果）方面也提出的较高的要求。

1.2 系统架构设计

计算机技术的计算模式从集中式向分布式发展，C/S结构和B/S结构为典型代表。C/S（客户加怎么写作器结构，Client/Server的简称）属两层结构系统，一个明显的优点就是具有较强的交互性；其次可以提供更安全的存取模式，适用于局域网。而B/S结构则是一点对多点或多点对多点的，采用运用于Internet的TCP/IP开放性协议，和C/S结构相比无法满足实时性要求；又因B/S结构在逻辑上比C/S多一层，完成相同的任务时，B/S结构的速度要慢；缺点是通用性差。
系统性能方面，异地浏览和信息采集B/S结构占有优势。无论任何地点、任何时间、任何系统，只要能使用浏览器上网，B/S结构系统的终端就可以使用。节约了开发成本，可称得上是全新的软件系统构造技术。
可在考虑到实时性和系统的特点及性能要求的情况下，本超速车辆自动检测系统的体系结构采用C/S结构。

2、系统功能分析与设计

超速车辆自动检测系统从整体上看是由前台检测子系统和后台配置管理子系统两部分组成的。其中本系统前台检测子系统包括视频采集、车辆检测、速度采集、背景管理、车牌识别等五大主要模块。后台配置管理子系统包括线圈设置、图像管理、视频显示、参数设置、3G数据传输端五大模块。

3、系统总流程及各个模块的详细功能

3.1 前端检测子系统运行前的准备工作

3.

1.1 检测地点的设置

超速检测取证时，必要的一点为违法地点和违法时间的确定。违法时间可以怎么写作器所在主机的时间为准，同时用户可以设置，违法地点需要用户进行输入，并且对应不同的地点有不同的编码进行对应，将来可以和车辆牌照、违法时间一起构成违章图片的命名。
3.

1.2 限速设置

超速检测，需要存在超速行为，但是超速行为的界定根据不同的道路状况而有所不同，如高速路限定小车最高速度为90公里/小时，一般的道路为60公里/小时，当行使车辆超过所设定速度限制时，在视频判断出超速车辆到来时保存图片。
3.

1.3 虚拟线圈的设置

考虑到各种因素的影响，需使用两个虚拟线圈，分别为车辆进入相机视角时刻的车辆注册虚

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拟线圈和当车辆离开相机视角时刻的注销虚拟线圈，两个虚拟线圈用来判断超速车辆落在了相机视角内部，是车辆到来了还是离去了，也需要预先设置，背景的建立模块就是在两个虚拟线圈之上对线圈中的每个像素建立统计模型而取得背景；根据系统检测的效果可以动态的调整虚拟线圈的长度和位置，以达到理想效果。
3.

1.4 雷达工作模式设置

雷达采用美国的Stalk Speed Sensor警用测速雷达，本雷达具有三种工作模式，双向模式、反向模式和同向模式，可根据不同场合下的不同需要进行设置，当对设备正前方迎面而来的车辆进行检测时，需将雷达设置为反向模式；反之，应设置为同向模式。此外，该雷达还可以在运动方式和静止方式之间进行设置，因本系统应用在静止方式，所以无需进行设置。

3.2 前端检测子系统的检测过程

视频背景的建立和更新是超速车辆自动检测系统的第一个关键环节，背景稳定与否决定了系统的成败。当系统刚开始工作，此时需要建立并初始化背景，当背景初始化之后需要在相机每获得一张道路图像时，更新背景。对背景的更新需要判断哪些像素为背景像素，哪些像素为前景像素，属于背景像素的需要加入背景模型中即更新背景。为了提高系统运行的速度和检测的效率，取位于两个虚拟线圈上的像素点为背景，对两个虚拟线圈处的每个像素建立统计模型，如果采集到的图像中的两个虚拟线圈位置处的像素满足了背景的分布则认为是背景像素，否则认为是前景像素。
一旦建立好了道路视频背景，则随着采集到的图像的到来，都需要更新背景，无需再次初始化，为系统的稳定奠定了基础。
4、结语
本文在描述了系统整体方案设计的基础上，对系统功能设计、系统总流程以及各个模块的详细功能进行了介绍，然后对视频背景建立算法、车辆牌照分割识别算法和数据交换格式进行了设计，最后介绍了通过3G模块进行远端视频查看的情况，为系统的实现提供了前提。