摘 要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，各種汽車的數(shù)量大幅度增加，提高交通效率就顯得越來越重要。目前世界各國都投入了大量的人力和物力對智能交通系統(tǒng)（ITS）進(jìn)行研究。作為ITS的重要組成部分，電子警察系統(tǒng)在規(guī)范駕駛?cè)藛T行為、杜絕交通事故、提高交通執(zhí)法水平及道路通行能力等方面起到了重要作用。從現(xiàn)有電子警察系統(tǒng)實際存在的問題出發(fā)，在系統(tǒng)控制、車輛檢測及系統(tǒng)方面提出了自己的解決方案。概要介紹了基于嵌入式系統(tǒng)的視頻檢測系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的組成架構(gòu)。

　　0 引 言

　　隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，機動車輛不斷地增長，現(xiàn)有道路等硬件設(shè)施的增長已經(jīng)滿足不了日益膨脹的交通問題，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，ITS）越來越受重視。

　　所謂智能交通系統(tǒng)（ITS）就是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)以及計算機處理技術(shù)等有效地集成運用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的、實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。近年來，ITS在城市交通管理方面得到了普遍應(yīng)用，在緩解道路交通、防范交通違章及事故發(fā)生等方面獲得了良好的效果。本文針對ITS應(yīng)用，特別是電子警察系統(tǒng)的應(yīng)用，提出了車輛違章視頻檢測方案，以適應(yīng)ITS的發(fā)展需求。

　　1 電子警察系統(tǒng)

　　電子警察主要是針對機動車在路口闖紅燈這種極易造成惡性事故的交通違章現(xiàn)象進(jìn)行自動監(jiān)測記錄，做到了無人值守，不間斷監(jiān)測，證據(jù)充分正確，提高交通執(zhí)法的準(zhǔn)確性和效率。傳統(tǒng)典型的電子警察系統(tǒng)通常是由系統(tǒng)控制、違章車輛檢測、拍攝、傳輸以及輔助配套設(shè)備等幾部分組成。

　　目前，一般電子警察系統(tǒng)主要采用環(huán)形線圈感應(yīng)器、以增強型PC為基礎(chǔ)的工控機（IPC）平臺控制的模式。環(huán)形線圈的安裝不便、容易受損壞，IPC對室外環(huán)境的適應(yīng)差等缺點，給電子警察正常穩(wěn)定運行及維護工作造成極大的困難。因此，車輛違章檢測技術(shù)對電子警察的高精度、大面積推廣有很大的影響，是電子警察系統(tǒng)中重要的一部分，是交通管理系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。

　　2 現(xiàn)有車輛違章檢測技術(shù)

　　車輛檢測器是交通管理系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，主要是通過數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)視等方式，向監(jiān)控系統(tǒng)中的信息處理和信息發(fā)布單元提供各種交通參數(shù)，作為監(jiān)控中心分析、判斷、發(fā)出信息和提出控制方案的主要依據(jù)。常用的交通車輛檢測器主要包括環(huán)行線圈檢測器、超聲波或微波（雷達(dá)波）檢測器、紅外線檢測器、視頻檢測器等。

　　比較幾種檢測方法可以知道，超聲波或微波（雷達(dá)波）檢測器和紅外線檢測器使用的條件比較苛刻，使用比較少，主要用于人工檢測方式。目前最普遍的、經(jīng)常用的是環(huán)行線圈視頻檢測器，但是視頻車輛檢測器與感應(yīng)線圈等檢測器相比，具有如下的技術(shù)特點：

　　（1）視頻檢測器安裝與維護方便，無需開挖路面，對道路交通的影響很小。

　　（2）視頻車輛檢測器能檢測較大的交通場景面積，單臺攝像機就可同時監(jiān)測多個車道，從而減少傳感器的安裝數(shù)目，并可進(jìn)行大范圍內(nèi)的車輛跟蹤。

　　（3）能提供絕大多數(shù)的交通參數(shù)信息，包括車流量、單車速度、平均車速、車間距等。

　　（4）獲得的視頻及圖像信息很直觀，是人機可讀的，還可以加以保存。從而為監(jiān)控人員進(jìn)行相關(guān)操作提供了參考。

　　3 嵌入式視頻檢測系統(tǒng)

　　根據(jù)交通違章管理的要求和系統(tǒng)主要功能，對交通視頻檢測系統(tǒng)進(jìn)行了研究并形成了可行方案。其思想是將視頻攝像頭安裝在路桿上并對下面的路況進(jìn)行監(jiān)視，捕獲的數(shù)字化視頻信息由現(xiàn)場進(jìn)行圖像處理，再傳送到交通管理中心。同時，選取基于嵌入式系統(tǒng)的電子警察視頻檢測的模式來實現(xiàn)對傳統(tǒng)電子警察系統(tǒng)的改進(jìn)，此電子警察系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。

　　圖1 基于嵌入式系統(tǒng)的電子警察系統(tǒng)構(gòu)成

　　由圖1可以看出，基于嵌入式系統(tǒng)的電子警察主要由三部分組成：視頻采集部分、圖像處理與系統(tǒng)控制部分、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分。

　　3.1 視頻采集單元

　　從CCD攝像頭的光電轉(zhuǎn)換器件得到的視頻信號都是模擬信號，將模擬電視信號變成數(shù)字電視信號要經(jīng)過模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換過程。模/數(shù)轉(zhuǎn)換包含三個過程，即取樣、量化及編碼。其中，取樣的目的是將時間上連續(xù)的模擬信號變成時間上離散的信號，量化是將幅度上連續(xù)的取樣值變成幅度上離散的取樣值，而編碼的作用是將離散化的取樣值編成二進(jìn)制數(shù)碼。經(jīng)取樣、量化、編碼所得到的數(shù)字信號即為視頻PCM 信號。

　　在進(jìn)行視頻處理時，從攝像頭輸入模擬信號，這些全電視信號構(gòu)成極為復(fù)雜，因而對視頻信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的電路也非常復(fù)雜，Philips公司將這些非常復(fù)雜的A/D轉(zhuǎn)換電路集成到了一塊芯片中，從而生產(chǎn)出功能強大的視頻輸入處理芯片SAA7113，為視頻信號的數(shù)字化應(yīng)用提供了極大的方便。

　　SAA7113是一種視頻解碼芯片，它可以輸入4路模擬視頻信號，通過內(nèi)部寄存器的不同配置可以對4路輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸入4路CVBS或2路S視頻（Y/C）信號，輸出8位“VPO”數(shù)據(jù)總線。通過設(shè)置寄存器的值，可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的ITU-R BT656，YUV 4∶2∶2格式。

　　SAA7113具有雙通道模擬預(yù)處理電路，包括信號源選擇，兩個模擬抗混迭濾波器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，一個自動鉗位和增益控制電路，一個時鐘發(fā)生電路（CGC），一個數(shù)字多制式解碼器，一個亮度/對比度/飽和度控制電路和一個色彩空間轉(zhuǎn)換矩陣。主要應(yīng)用于多媒體、可視電話、圖像處理及安防等方面。