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ITS视觉监控技术和发展趋势(2)

时间:2011-07-24 来源:中国集群通信网 作者:陈一凡 点击:

当然帧频的高低,还跟后端压缩编码能力和传输网络相关,因此,要提供高帧频的监控相机,必须具备以下几点:

  •  高帧频的成像系统
  •  高帧频的压缩算法
  •  高带宽的输出接口

2.1.2  图像预处理技术

从CCD/CMOS出来的数据必须经过预处理,才能保证画面更清晰、画面色彩更真实,与人眼看到的原始图像相近;同时还需要具备3A(即自动曝光 /增益、自动调焦、自动白平衡)、背光补偿、强光抑制等技术,通过图像预处理,保证输出的图像有超宽的动态范围,才能适应不同的环境应用,实现全天候的监控应用。

比如,现在的ITS监控相机应用中,经常出现白天日光、夜间补光过曝,夜间噪点过多,红灯变黄(如图2所示),车辆颜色失真,逆光成像时物体过暗,夜间发光物体过曝等情况。这些问题就需要通过合理的自动曝光、自动增益,让画面曝光正常,解决噪点过多的情况;通过对图像数据进行一定的数字校正,解决不同颜色的响应度不一致的问题;通过合理的白平衡技术,保证在不同的光照条件下,图像色彩真实;通过背光补偿、强光抑制实现明暗对比较强的场景的宽动态成像(如图3、图4所示)。


图2  红灯变黄

图3  背光补偿

图4  强光抑制

实际应用如图5所示,图中左边的是原始图片,右边是经过预处理之后的图片,可以明显看到预处理之后的图片所有绿叶的细节、以及左上方的电线(画面中较暗的部分)更加明显,而左下方的摩托车反光镜(画面中亮的部分)并没有什么太大的变化。这样就能够获得更多的细节信息。


图5   预处理前后成像对比

图像预处理技术的作用,简单一句话,就是让ITS监控相机具备数码相机、单板相机一样的图像效果,而且还是自动的。
 

2.2  图像压缩编码技术

ITS相机中的图像压缩,一般都需要高质量、低时延的图片压缩(JPEG)和低码流的视频压缩(H264)这两种压缩技术同时存在,为了符合交通管理的取证要求,后者是为了满足传输带宽和连续视频存储的要求。抓拍的时候用JPEG实现高清晰度、低压缩比、低时延的图片压缩,不抓拍的情况下用H264进行高压缩比、根据带宽码流可变的视频录像。

图6是不同压缩标准在不同码流(也就是压缩比,码流越小,压缩比越大,即压缩之后的数据越小)。由图6可知,同样压缩比的情况下,H264的画质(PSNR)是最好的,图7是相同码流下不同压缩标准压缩出来的图片。也就是说,同样的存储空间,在画质一样的情况下,H264可存储的时间是最长的。


图6  PSNR-BitRate图

图7  相同码流不同压缩标准下图片的画质对比

2.3  智能视觉技术

智能技术简单来说就是事件监测和图像识别。

2.3.1  事件监测

事件监测主要是监测违章事件,如:闯红灯、超速等。

早期,事件监测都不是通过视觉技术来实现的。比如闯红绿灯系统中,主要是通过地感线圈来判断车辆是否闯红灯的,即在停车线前后埋下地感线圈,红灯时,线圈开始工作,如果有车辆闯红灯,必然会触发停车线前后的线圈,于是就会触发相机进行抓拍,记录下车辆整个闯红灯的过车:过线过程中,过线后1、过线后2,如图8所示。


图8   不同压缩标准下图片的画质对比

很多闯红绿灯监控系统都是在道路已经修好后进行安装的,这样为了埋线圈就需要挖地,破坏路面,而且维护也很不方便。另外,现在很多车辆通过右拐车道闯红灯,地感线圈就很难发挥优势了。

超速则是通过雷达或激光等外部设备进行测速,在固定测速区域也会使用线圈的方式来实现,这样整个系统的复杂性和成本都会非常高。
最近,开始要求对车辆逆行、压实线、占用非机动车道等违规行为进行抓拍录像,如何判断车辆是否逆行、是否压实线、是否占用非机动车道?如果采用地感线圈或者别的辅助设备来实现的话,难度是非常大的。

利用智能视觉技术实现事件监测,只需要监控相机便能实现各种事件判断,如判断红灯情况下是否有车辆压线闯红灯,判断是否有车辆逆行或占用非机动车道等,对这些违章行为进行记录。这种方式可以省去大量外部辅助设备,降低系统复杂性,节省维护成本。
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)

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