基于视频技术的交通信息检测系统经历了两个发展阶段。初阶段采用的是基于PC平台的检测系统,主要是基于x86系列CPU外加存储、扩展板卡、通信控制电路模块构成,处理算法在通用处理器上运行。其主要优点是软硬件扩展性好,器件支持厂家多。主要缺点是功耗高,一般在100 W左右;体积大,不利于安装;在高温、强灰尘环境下稳定性差。现阶段主要是基于DSP嵌入式平台的检测系统,其主要优点是功耗低,一般小于10 W,体积小,可在极度恶劣条件下工作及成本低。主要缺点是硬件扩展性差,器件支持厂家少,且开发复杂。
在国外,基于视频技术的交通信息检测系统从20世纪90年代起进入了商业化阶段,成熟产品如美国ISS公司的Autoscope系列产品、美国ITERIS公司的lteris系列产品、英国Peek公司的Peek系统等。国内,基于视频技术的交通信息检测系统还处在初级阶段,较成熟的产品如川大智胜公司基于PC平台实现的系统。目前,国内外公司纷纷将产品研发方向转向基于DSP的嵌入式平台开发。
国内基于DSP的嵌入式系统还在探索阶段。本实验室一直致力于研究开发基于视频识别技术、具有自主知识产权、适用于国内先进交通监控系统的嵌入式交通信息采集系统。本实验室开发研制的嵌入式交通信息检测系统,采用TI专用图像处理DSP DM64X平台。DM64X最高运算速度可达7 200 MHz,集成了多个视频采集端口和10/100 Mbit/s以太网MAC控制器等。本系统使用600 MHz的DM642,峰值运算速度达到5760 MI/s(兆指令/秒),可同时检测8个车道,实时获得8车道的车流量、占有率、车速、车型等信息。并具有10/100 Mbit/s以太网和RS-232通信接口,将检测结果实时回传到相关的交通信息平台。
1)系统硬件实现方案
本系统以TMS320DM642为核心,以CPLD作为系统逻辑控制器,通过扩展视频编解码器、存储器、10/100 Mbit/s以太网、RS-232等接口构成一个完整系统,如图1所示。

视频解码芯片SAA7113将摄像机的输出转换为数字视频输入TMS320DM642,使用检测算法对图像数据处理后,将检测到的各种参数通过以太网接口或RS-232接口发送到远程通信服务器,再回传到信息中心。根据不同的应用环境,通过本地RS-232修改系统的配置参数。系统的检测结果可以“OSD’’方式直接叠加在原始图像上,通过SAA7120转换成复合视频信号(CVBS)直接在监视器上进行显示。
2)系统算法实现方案
结合交通检测场景的特点,本系统选择基于背景差分的图像差分法作为检测算法的基础,算法实现请参考文献[10],流程如图2所示。为保证算法性能,采用多种先进思想:考虑到背景构建的质量对系统性能的影响,采用一种利用连续3帧差分的运动估计方法构建初始背景,并用统计打分的策略实时对背景更新;为避免运动投射阴影可能被误检作车辆的一部分,提出一种边缘重定位的阴影消除算法;为保证系统在环境光剧烈变化以及采集设备由于路面震动、风力作用等发生抖动时能正常工作,提出一种2值差分图后处理的鲁棒滤波算法;针对目前已有检测系统没有车辆跟踪这一环节可能导致流量多计数的问题,提出同时利用车辆的位置信息、颜色信息和分形维信息对车辆进行匹配跟踪的策略。

