道路交通尤其是高速公路的建设水平代表着一个国家公路运输的现代化程度，它以车流量大、流动速度快等特点为推动国民经济发展起着重要的作用。然而，随着社会经济的快速发展，无论是城市道路还是高速公路，交通车辆数量急剧增加，交通状况日益恶化，如何更好的管理道路交通，如何解决道路交通阻塞，如何应对现阶段以及今后若干年内的交通发展，就迫切的提上了各级政府道路管理者和建设方的日程。

    用户有了急切的需求，在这样的条件下，市场上就出现了智能化交通运输系统（Intelligent Transportation System，简称ITS），各生产厂家都开始针对智能交通系统纷纷研发和生产相应的软硬件产品，来满足市场需求。

    其实早在20 世纪70 年代开始，在美国、欧洲、日本就已经开始了智能运输系统(ITS)方面的研究。在进入21 世纪后，中国国内经济高速发展，道路交通日益繁忙，关于交通的矛盾日益突出，所以智能交通的概念才开始引用到国内，这也是社会经济发展过程中必然要经历的一个阶段。

    众所周知，交通是经济发展的命脉，车辆增长的高速度和经济发展对道路交通的需求，相对于道路交通管理和建设发展的滞后存在较大矛盾。往往一个小小的事件就会引发严重的交通灾难。因交通事故而导致严重的人员伤亡和财产损失已引起国内管理者的广泛关注，尤其是大中城市，经常发生交通拥堵事件，如北京、广州、上海、深圳等大城市。解决的方案中，除基础建设道路的增加和扩建外，智能交通管理系统（ITS）成为目前交通运输领域竞相研究和开发的热点。

    在ITS 智能交通系统中，交通视频监控系统无疑是最重要的，它就像人类的视觉系统，是最直观的视频图像监控。

    智能交通视频监控系统应由下列子系统组成：

    ◆ 视频拍摄系统；

    ◆ 流量监测系统；

    ◆ 车速监测系统；

    ◆ 电子警察系统；

    ◆ 车牌识别系统；

    ◆ 车辆违章识别系统；

    ◆ 北航天华道路卡口系统。

    这些子系统互相结合，将各种信息及时汇总到交通指挥中心，指挥中心可以实时监视可控范围内交通运行情况、车辆违章、拥堵等图文信息，对交通运行状况进行统计，辅助交管人员，提前发现和处理某些可能造成重大交通事件的隐患，同时它还是公平、公正，采集交通违章证据进行事后处理的科学管理手段。

    1、摄像机安装应用

    在智能交通系统中，摄像机就好像人的眼睛，是作为捕捉现场图像的不可缺少的设备，在实际应用中，一般分这样几种情况：

    （1） 固定枪式摄像机，安装在路口、卡口、道路途中等位置，用来全天24 小时监控固定场景的状况。固定枪式摄像机在全部七个系统中都能用到，是使用量最多的设备，如图1 所示。

图1

    （2） 高速球摄像机，安装在路口等位置，用来辅助固定摄像机拍摄图像用，因为高速球摄像机具备高速转动，高速变焦等运动特点，可以实现水平360°，垂直90°范围内的场景及镜头变焦控制，可以及时掌控监控点周围的交通突发事件的细节和交通堵塞情况，如图2 所示。

图2

    （3） 在摄像机的应用上，城市道路和高速公路监控系统是有些区别。高速公路与一般公路相比，具有路况好、设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，但是大流量的交通，快速的行驶速度，又极易发生交通事故和交通阻塞。在高速公路系统中摄像机一般都部署了道路全程监控、收费站监控、服务区监控以及为高速公路配套设施等监控地点，并且摄像机还要承担气象检测、流量检测等功能，因此在摄像机的选用和安装上要特别注意。

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    （4） 摄像机的安装

    一般情况下摄像机在城市道路中安装的高度大约在5 ～ 10m 之间，在高速公路的道路中安装的高度要稍高一些，大约在8 ～ 20m之间。安装调试的时候，有这样几种情况：

    ① 如果用于流量监测、车速监测、路况监测用途的摄像机，尽量要保障只要图像清晰、车辆图像清楚，摄像机就要安装越高越好，这样才能有更宽的视线范围，监视的区域会更大。

    ② 如果用于电子警察、车牌识别、车辆违章识别、道路卡口用途的摄像机，尽量要保障车牌车身细节清楚，摄像机安装的不需要太高，只要能保障一定的清晰监视范围即可。

    ③ 通常情况下，每个监视地点需要两台以上摄像机互相结合起来使用，即一台用来拍摄车牌细节，另一台拍摄行驶状况的全景，

    如图3 所示。

图3

    2、摄像机选型分析

    既然交通视频监控比作人类的视觉系统，那么视频系统中的摄像机就像人类的眼睛，其重要性是不言而喻的，所以交通监控中摄像机的选择要求更为严格，选用的摄像机的优劣直接决定了整个智能交通系统的好坏。

    选用智能交通用途的摄像机，笔者认为主要考虑两个方面：一是摄像机性能，摄像机性能的好坏直接关系到在各种条件下能否拍摄出清晰画面、能否准确捕捉图像、在夜间能否看清车牌、以及所拍图像色彩是否真实。二是摄像机的稳定性，摄像机要在可能发生的各种恶略环境下长期稳定工作，保证图像质量不恶化，故障率低。如果一个交通监控系统的“眼睛”不好或经常出毛病，即使系统其他部分再完美，整个系统的缺陷也是一目了然的。

    因为在智能交通系统中使用最多的是枪式固定摄像机，所以下面将重点分析适合智能交通系统使用的枪式摄像机的性能和稳定性，给读者选择摄像机提供一个参考。

    固定枪式摄像机，在性能选择和应用上主要考虑以下几点。

    （1） 清晰度

    清晰度是一个摄像机的重要指标，在交通道路监控中对图像的清晰度有很高的要求，对车辆要能看清车牌号码，对行人要能看清脸部特征，如果这些都看不清楚，那么监控将失去意义。所以摄像机一定要达到480 电视线以上的清晰度才能满足要求，目前市场上已经有清晰度达到520 线的摄像机。决定摄像机清晰度的元器件就是CCD，CCD 是成像元器件，国际上以SONY 公司生产的高解CCD 性能最好。

    （2） 最低照度

    摄像机最低照度也称作灵敏度，是指当被拍摄物体的光亮度降低到一定程度时，摄像机输出的视频信号仍能清晰可见。因为在交通监控中大部分摄像机都安装在室外，需要24 小时监控，夜晚光线很暗时，通常要求摄像机的最低照度要达到0.01LUX。

    目前解决摄像机低照度问题有多种技术，如帧积累、慢曝光等。但是这些都不能根本解决问题，从根源上解决低照度问题，就是改善成像元器件CCD，即SONY 的超感度CCD（即EXview HAD CCD）。这种超感度CCD 要比普通CCD 接收到更多的光线，从而使物体在很暗的光线下仍能清晰成像。图4 是两种CCD 的区别，从中可以看出超感度CCD 的感光面积更大，即说明这种CCD 能接收更多的光线，灵敏度更高。

图4

 

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    还有一点需要注意，目前市场上对摄像机的最低照度的指标各厂家标明的差别很大，即有些厂家的指标是虚标。广大用户一定不能只看该摄像机标明的最低照度的数字是多少，一定要实际测试和对比一下摄像机的成像效果。图5 是低照度摄像机在夜晚拍摄的效果。

图5

    （3） 强光抑制功能

    在智能交通系统中的收费站车道、停车场出入口、城市治安卡口、电子警察路口等特定地点，必须要清楚拍摄到车牌以及车辆细节。在白天正常的自然光照环境下，几乎所有的摄像机都可以达到此要求，但是在夜晚环境下，通常车辆都会把车灯打开，在车灯的强光照射下，普通的摄像机是不能拍摄到车牌及车身的，在图像上看到的只是非常明亮得光晕，其他都拍摄不到。然而增加了“强光抑制”（也称为日蚀）功能的摄像机，却可以在这种环境下仍然清楚的拍摄到车牌，如图6 所示。因此在这些特定的地点需要选用具备强光抑制功能的摄像机。

图6

    在专业广播电视摄像领域，强光抑制功能又叫低垂直光斑技术。采用此项技术的摄像机，可以有效抑制迎面的强光，使车牌照较清晰的被捕捉到，画面真实完整。很多道路监控都选用的这种摄像机，在夜间拍摄车牌效果很好。

    （4） 自动电子快门

    摄像机靠电子快门来控制图像曝光，就是用光学电控影像表面的电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄像机CCD 的累积时间，对于普通摄像机而言，当电子快门关闭时，PAL 制摄像机，电子快门为1/50s ；当摄像机的电子快门打开时，PAL 制摄像机，电子快门则从1/50s ～ 1/1000s 的范围内自动调节。

    在道路交通监控中，尤其是高速公路中，有时候车辆行驶的速度非常快，因此所选用的摄像机一定要求电子快门的范围更大，至少要达到1/50s ～ 1/1000s，最好能达到1/10000s，只有这样才能清晰拍摄快速行驶运动的车辆。

    然而，当电子快门速度增加时，曝光时间减少，聚焦在CCD 上的光就会减少，将降低摄像机的灵敏度，所以较快的电子快门在夜晚是不适合的。一般情况下需要摄像机根据环境光线的强弱自动控制电子快门。因此用户在选择用于智能交通系统的摄像机的时候，还要注意摄像机电子快门这个指标。

    （5）其他性能

    摄像机的其他性能，如白平衡、背景光补充、信噪比等指标，这些指标是所有摄像机都具有的，并且在交通领域对这几项指标也没有特殊的要求，只要符合正常范围内技术指标就可以，本文就不再详细介绍。

    以上在摄像机的性能上给读者做了一些介绍，另外一方面就是摄像机稳定性，也同样不能忽视，除了具备优良的性能外，故障率低，运行可靠才是用户放心选用的交通专用摄像机。道路监控摄像机大都安装在5~20m 高的立柱上，安装和拆卸都需要专用工具车或危险的高空作业，如果摄像机经常出现故障，势必给施工和维护带来很大成本，并影响正常使用。因此广大用户在选用摄像机的时候，一定要选用目前市场知名度较高、使用量大、用户口碑好的产品。

    3、结束语

    尽管从采购金额上看，摄像机在智能交通系统中占据的比例很小，但其重要性是毋庸置疑的。建议用户要意识到这样的原则，即在关键的位置应选用较高性能的摄像机，在一般位置上只要性能指标满足要求即可，但可靠性还是主要考虑因素。这样既可以降低系统造价，又可以满足系统对前端摄像机指标的要求。

    智能交通监控技术是不断向前发展的，今后的发展趋势将更加智能化，在几乎不需要人为干预的情况下，通过对摄像机拍录的图像进行自动分析，自动目标进行定位、自动识别等，从而做到既能完成日常管理又能在异常情况发生的时候及时做出反应，取代了监控任务中人的大部分工作，是新一代的具有高度智能的监控技术的发展趋势。