基于線陣ccd成像的交通信息采集系統(tǒng)研究

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1、長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文微波檢測(cè)器是按照多普勒效應(yīng)原理對(duì)車(chē)輛進(jìn)行檢測(cè)，它由發(fā)射天線和發(fā)射接收器組成。架在門(mén)架上或路邊立柱上的發(fā)射天線向路面檢測(cè)區(qū)域發(fā)射微波波束，其工作頻率通常是24GHz或IOGHz。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)時(shí)，反射波束以不同的頻率返回天線，檢測(cè)器的發(fā)射接收器測(cè)出這種變化，從而測(cè)定車(chē)輛的通過(guò)或存在。微波多普勒檢測(cè)可以在惡劣氣候下有出色的性能，受天氣的影響較小，可以直接用于測(cè)量車(chē)輛速度。但是它無(wú)法檢測(cè)車(chē)速較慢的車(chē)輛和靜止的車(chē)輛；并且由于多普勒原理的方向性，系統(tǒng)安裝難度較大，以向前方式用定向天線跟蹤車(chē)道，對(duì)于多車(chē)道則需要多個(gè)設(shè)備，安裝難度也會(huì)增加。對(duì)于利用多普勒原理的測(cè)速雷達(dá)槍?zhuān)枰?/p>

2、人工操作，由于道路上車(chē)輛多、速度快，不可能對(duì)每一輛車(chē)進(jìn)行測(cè)速。紅外檢測(cè)器是具有良好應(yīng)用前景的懸掛式或路側(cè)式交通檢測(cè)器，一般采用反射式檢測(cè)技術(shù)。反射式檢測(cè)器探頭由一個(gè)紅外發(fā)光管和一個(gè)紅外接收管組成，其工作原理是由調(diào)制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制脈沖，經(jīng)紅外探頭向道路上輻射，當(dāng)有車(chē)輛通過(guò)時(shí)，紅外線脈沖從車(chē)體反射回來(lái)，被探頭的接收管接收，經(jīng)紅外解調(diào)器解調(diào)，再通過(guò)選通、放大、整流和濾波后觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出一個(gè)檢測(cè)信號(hào)。這種檢測(cè)器具有快速準(zhǔn)確、輪廓清晰的檢測(cè)能力。其缺點(diǎn)是工作現(xiàn)場(chǎng)的灰塵、冰霧會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。激光雷達(dá)檢測(cè)器的工作原理是利用激光面的反射結(jié)果來(lái)檢測(cè)距離信息，從而檢測(cè)到車(chē)輛。它可以不受光

3、照環(huán)境的影響，即白天和夜晚都可以很好的工作，而且沒(méi)有晝夜轉(zhuǎn)換引起的誤差，同時(shí)可以克服車(chē)輛遮擋問(wèn)題。但是激光雷達(dá)設(shè)備成本過(guò)高；若要利用它來(lái)克服車(chē)輛遮擋，就需要將激光發(fā)射方向設(shè)為垂直向下，顯然，安裝難度較大：同時(shí)，它一般情況下，不能檢測(cè)出車(chē)輛的實(shí)時(shí)速度，僅可以從統(tǒng)計(jì)角度估計(jì)平均車(chē)輛速度；若要用它來(lái)檢測(cè)車(chē)輛的實(shí)時(shí)速度，則要將它的發(fā)光平面平行于路面，并安裝在適合的高度，可以看出安裝難度較大；并且激光雷達(dá)設(shè)備在大雨天不可靠。由于各種傳感器所獲取的信號(hào)不直觀，檢測(cè)精度不高而且監(jiān)測(cè)范圍和檢測(cè)參數(shù)都非常有限，并不能提供全面而直接的交通信息。近年來(lái)，隨著通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖像處理與模式識(shí)別等技術(shù)的

4、發(fā)展，智能交通信息監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)展，以攝像機(jī)等視覺(jué)傳感器及計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論為基礎(chǔ)的車(chē)輛識(shí)別與交通運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，并開(kāi)始應(yīng)用于交通信息的自動(dòng)采集與處理過(guò)程中。1978年，美國(guó)加州帕薩迪納市的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室首先提出了運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)來(lái)進(jìn)行車(chē)輛檢測(cè)，指出其是傳統(tǒng)檢測(cè)方法的一種可行替代方案。幾年后，美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員研制出第一個(gè)可以投入實(shí)際使用的基于視頻的車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用了當(dāng)?shù)谝徽戮w論時(shí)最先進(jìn)的微處理器，在不同場(chǎng)景和環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果良好【ml，說(shuō)明了利用視頻傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)輛的可行性。同期，基于視頻的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)的研究也在歐洲和日本廣泛展開(kāi)。此后十

5、年間，基于視頻的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。1984年，美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)運(yùn)輸研究中心的帕諾斯·麥克魯波洛斯博士發(fā)明了AUTOSCOPE一視頻車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)。該車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)是用一臺(tái)普通工業(yè)電視攝像機(jī)對(duì)多達(dá)n8個(gè)車(chē)道的交通流量進(jìn)行同時(shí)監(jiān)視和檢測(cè)。從攝像機(jī)上人為設(shè)置的特定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)得到的圖像信號(hào)，經(jīng)過(guò)一臺(tái)286(或386)微機(jī)的數(shù)字化和格式化處理，可以得到車(chē)輛存在、車(chē)輛通過(guò)、車(chē)速、車(chē)種、排隊(duì)長(zhǎng)度、流量、占有率、車(chē)間時(shí)距、擁擠程度、密度等交通數(shù)據(jù)，并可以實(shí)現(xiàn)交通錄像帶的脫機(jī)分析。數(shù)據(jù)收集之齊全，可以實(shí)現(xiàn)包括現(xiàn)在的各種環(huán)形線圈檢測(cè)器的所有檢測(cè)功能。1991年，美國(guó)加州理工大學(xué)對(duì)在高速公路

6、上運(yùn)用視頻檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)車(chē)輛進(jìn)行了評(píng)估。在評(píng)估報(bào)告中，對(duì)采用的視頻車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了詳盡的分類(lèi)。三年后，美國(guó)休斯飛機(jī)公司評(píng)測(cè)了當(dāng)時(shí)存在的幾種檢測(cè)技術(shù)，包括視頻檢測(cè)技術(shù)。測(cè)評(píng)結(jié)果指出，基于視頻圖像處理的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)具備了投入實(shí)際使用的潛力。1994年，明尼蘇達(dá)運(yùn)輸部為美國(guó)聯(lián)邦公路局進(jìn)行了更詳盡、更嚴(yán)格的測(cè)評(píng)，結(jié)果表明，視頻檢測(cè)器的檢測(cè)準(zhǔn)確性和可靠性可以達(dá)到令人滿意的程度。同時(shí)，隨著視頻車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，人們已不滿足于僅僅檢測(cè)出車(chē)輛，而是希望利用此技術(shù)進(jìn)一步提取交通參數(shù)，如交通流量、十字路口的車(chē)輛轉(zhuǎn)向信息等。事實(shí)上，與其它幾種車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)相比，基于視頻圖像技術(shù)的檢測(cè)方法具有直觀

7、、可監(jiān)視范圍廣、可獲取更多的交通參數(shù)以及費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，因而可以廣泛的應(yīng)用于交叉道口和公路干線的交通監(jiān)視系統(tǒng)中【11，121。1992年，明尼蘇達(dá)的圖像傳感系統(tǒng)公司和E-conolite控制產(chǎn)．品公司聯(lián)合推出AuTosCOPETM一2003型視頻車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)用于多車(chē)道、多方向的大范圍交通車(chē)輛檢測(cè)。該系統(tǒng)的長(zhǎng)寬高分別為0．48mX0．14rex0．26m，可安裝在交通柜中或控制器里，符合美國(guó)電氣制造者協(xié)會(huì)(NEMA)的標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)能夠同時(shí)接收并處理4臺(tái)攝像機(jī)·送來(lái)的圖像信息，可以檢