城市治安卡口中视频监测与线圈触发的应用

针对城市治安卡口系统设计，最关键的问题就是如何有效捕获被检测目标，即通常所说的捕获率。只有提高系统的捕获率，才有可能得到较高的识别率。
系统的建设，涉及到机动车道、非机动车道和机非混合车道三种不同检测环境。同时，还需要考虑对机动车道上的非机动车和行人、非机动车道上的机动车等违章驾驶，非正常运动目标的检测和识别，这给系统的设计带来了一定的难度。
　目前，常见的治安卡口检测系统，主要有线圈触发和视频检测两种模式。这两种模式各有利弊。
　线圈触发工作简单，捕获率高，但系统功能的可扩展应用性小，只适用于机动车触发，不能有效抓拍在机动车道上行驶的非机动车和行人，没有充分发挥视频图像的优势。需要依赖外部硬件来触发信号，会涉及到外部触发信号源装置的使用年限、安装调试、维护等工作，造成对监测点路面的破坏;
　视频检测方式只需接入视频信号便可自行完成从采集图像到车牌识别的全部功能。其施工、安装、调试方便，不受线圈、车辆检测器、前车挡后车、后车跟前车太近等问题影响。由于系统对每一帧图像都进行采集、分析、定位车牌、识别车牌，经多次识别车牌号码，选取结果最好的识别结果为最终的车牌识别结果输出。因为是多次识别，所以能有效的避免前车挡后车的现象，同时提高车牌识别率。其缺点是由于对每帧均进行识别处理，算法复杂性较高。视频触发技术受环境光照影响较大，不同的外界光照环境对其触发的准确性影响较大，特别是需要解决晚上的补光问题(线圈触发方式也需要解决此问题)。
　从抓拍对象看，视频触发可以抓拍机动车，非机动车及行人等所有目标。先进的检测技术，可以确保系统能够获取机非乱行、非正常运动的对象信息，即能够抓拍逆行车辆并能清晰辨别号牌和车辆特征，能够抓拍非机动车道上的机动车、机动车道上的非机动车和行为人的特征信息。
　鉴于视频监测和线圈触发的各自优劣势，当治安卡口的系统设计中只用到了其中一种，尤其是在大中型城市交通繁忙流量大的卡口，势必会大大降低系统的捕获率。如何将两者优势互补，提升系统的整体目标监测性能是城市治安卡口系统设计的关键。下面，根据机动车道(机非混合车道)和非机动车道主要监测目标的不同，分别讨论可行的监测模式。
视频监测和线圈触发并行―― 机动车道、机非混合车道最佳监测模式

　视频检测和线圈触发并行抓拍方式
　在正常情况下，视频检测设备通过对被检测区域高帧率连续视频的每一帧图像进行分析，综合选用检测目标(机动车、非机动车和行人)较好的图片抓拍，对机动车辆识别其车牌。与此同时，线圈车辆检测亦并行工作：当有机动车经过检测断面时，环形线圈对固定位置的车辆进行触发，车辆检测设备(车辆检测器)将触发信号传给视频检测的控制主机。控制主机分析处理线圈检测结果和触发信号，在采集到的视频数据中保留距线圈触发最为接近时刻的抓拍图片(在保证系统同步的前提下)。经过与视频检测结果判别比对，选择目标位置最佳的图片，从而确保系统具有最高的捕获率。
　当视频检测发生漏车的情况时，线圈可以有效触发，系统经过判别，选择线圈触发图片抓拍。
　当线圈触发有漏车时，控制主机可以用视频检测的结果抓拍到目标图片。
　因此，采用视频检测与线圈触发混合并行的工作模式，系统具有最广泛的目标触发及跟踪能力，对机动车、非机动车与行人都能进行抓拍触发。视频检测和线圈触发在同一时刻并行工作，综合了视频检测和线圈触发的优点，两者可以真正起到互补的作用，可以达到当前最高的捕获率，同时还可以实现双线圈测速，是当前最为切实高效的方式。
　线圈触发为主、视频检测为辅的串行抓拍方式
　在采用这种串行方式时，在正常情况下，系统以高抓拍率的线圈触发检测为主。线圈触发失效的情况下，系统自动切换到视频检测方式，并及时通知管理中心设备管理模块，及时进行设备修复。
　系统正常工作的捕获率为线圈触发的捕获率。
　此种方式视频检测和线圈触发是串行的关系，如果线圈正常时只使用线圈触发信号，只有当线圈故障时才使用视频，因此在同一时间，只有一种触发方式工作，并没有充分发挥两个触发方式互相补充的作用。线圈正常工作时，依赖于线圈触发抓拍目标，而线圈难以对非机动车与行人进行有效的触发。同时，线圈检测系统中常见的车流量大漏车、后车跟前车车距过近漏车等问题并未解决。当线圈故障时，启用备份视频检测触发机制，系统需要对多路视频以25帧/秒同时进行实时分析，需要视频分析算法设计的足够好，车牌识别器及控制主机运算能力足够强，才可能达到99%的视频检测触发捕获率，这需要出色的算法及系统设计来保证。
　而通常采用线圈检测为主的系统，由于系统主要按照线圈低触发帧率设计(平均一般在每秒1帧以下)，其车牌识别算法及车牌识别器/控制主机均难以对高达每秒25帧的高帧率视频流进行检测分析，因此可能会导致漏车而无法保证捕获率。采用线圈触发和视频检测对补光灯的应用也不同，线圈检测时由线圈产生补光灯触发信号，而视频检测时无外部触发单元，补光灯触发信号一般基于摄像机的同步信号，两种工作方式无法同时发挥作用。若无补光，夜间视频检测就会失效。
　视频检测为主，线圈触发为辅的串行抓拍方式
　在采用这种串行方式时，在正常情况下，系统以视频检测为主，视频检测漏车的情况下，系统根据线圈信号触发。
　此种方式视频检测和线圈触发是串行的关系，在同一时候，只有一种触发方式工作。在系统主线视频检测触发判决输出的时候，并没有考虑线圈触发的信息，此时判决输出的目标有可能不是最优的目标。
　综合比较视频监测与线圈触发三种混合工作方式。视频监测和线圈触发并行抓拍方式无疑是充分互补了两者优势，能对机动车道和机非混合车道的广泛目标――机动车、非机动车、行人进行最有效抓拍的一种系统设计方案。

视频检测――非机动车道捕获率最高的检测模式
非机动车道上的主要的抓拍目标为非机动车及行人。同时对于在非机动车道上违章行驶的机动车，系统也能提供高效的抓拍和识别。
　 由于非机动车道上不安装检测线圈，系统完全依赖视频检测技术对机动车、非机动车和行人进行抓拍和检测。视频检测技术采用基于视频分析目标跟踪的技术，不需要地感线圈即可以实现对所有运动目标进行检测与跟踪，并可以非常有效地抓拍非机动车道的机动车辆。同时，依托先进的车牌识别技术，对抓拍到的前车牌和后车牌均能准确识别。
　 非机动车道目标抓拍需要准确抓拍各种机动车，非机动车及行人目标，其准确性主要取决于采用的视频检测算法，其难点在于以下几个方面。
　 为实现既不漏报又不多报的目标，不能采用简单的移动侦测方法;
　 必须适应各种光照条件的影响;
　 必须适应交通拥堵，人车混行等各种复杂情况。
　 非机动车道的视频监测模式使用先进的多目标跟踪技术，跟踪抓拍视场内的所有运动目标。通过跟踪全视场的目标，综合目标特性和运动特性，可以根据目标的历史信息有效区分各种目标，从而能够准确触发抓拍机动车道上包括无牌车，非机动车，行人在内的所有目标。适用于交通拥堵，人车混行等各种复杂情况。可以抓拍机动车道上的逆行车辆并识别其号牌。采用先进的位移，旋转，尺度及光照不变特征技术，可以适应各种光照条件的变化。同时采用先进的目标分类技术，自动区分车辆及行人，从而实现既不漏报也不多报的目标，保证在各种条件下，准确抓拍每一个运动目标(图1)。