監控攝像頭如何應對交通監控各種不同需求
閱讀：5650發布時間：2014-4-1
城市交通流量監測與車輛超速捕獲及牌照識別所需求的攝像頭功能是不一樣的，而城市內車輛監控和高速公路車輛監控又是不一樣的需求。隨著交通管制制度的越發嚴格，有不少車主走起了“不常路”，這種現象給交通監控管理帶來了很大不便。為什么會出現這種現象？因為監控用的攝像頭出了問題，安防部門沒有選擇到合適的攝像系統。
有人說比如高速公路監控需要攝像頭具有很高的幀頻速度，假如車輛以200公里的時速行駛，幀頻為25fps的攝像頭只能獲取一幅圖像，但幀頻為250fps的攝像頭可以捕捉到10幅連續圖像。前者僅憑一幅圖像是很難判斷的，出錯率高，而后者通過10幅連續圖像則可以容易判斷且不會出錯。這里，如果采用消費電子中使用的普通攝像頭就不行了，需要專門針對工業級應用的高速攝像頭。而在城市內監控時，則需要攝像頭有很大的動態范圍，以應對強光或弱光條件下的捕獲。
一般來看，交通監控包括以下內容：超速車輛捕獲；車牌識別(用于收費路段或限制行駛/專屬路段的監控)；交通擁堵狀況監測和車輛控制系統；闖紅燈/違章并線和走進道等；穿越鐵軌；收費路段和橋梁如智能交通系(ITS)。不同的應用，對攝像頭要求不同，基本上可以分為以下兩類：
一、車輛超速捕獲及車牌識別
首先要求每一幀都具有良好的圖像質量，這包括無模糊、無畸變、合適的對比度和較大的動態范圍；二是要求攝像頭能逐行掃描；三是分辨率必須足以識別車輛及其牌照上的字符；四是一般采用單色圖像，通常具有較高對比度，而彩色圖像只是備選方案；五是需要很高的低照度響應和靈敏度；六是耐氣象條件的操控；七是具有鏡頭視場(FOV)，依分辨率而不同；zui后，對于車輛及牌照識別，不建議使用非圖像無損壓縮。
在捕獲超速車輛和車牌識別應用時，城市內監控和高速公路監控又不同。前者不需要太高幀速的攝像頭，普通的20~30fps幀速即可；而后者卻需要大于200fps的幀速。但是，兩種情況下都要求圖像清晰，無拖尾現象。
二、交通流量、擁堵狀況監測
與上面建議采用的單色圖像不同，這里傾向于使用彩色圖像；分辨率應足以看清路面狀況；比上面情況需要更高的FOV；與上面要求高速幀頻不同，這里幀頻不是主要的考慮因素；要求比上面更大的動態范圍；同上面一樣需要耐氣象條件；需要*可靠性以及平均*時間，這對城市流量控制非常重要。
從目前交通監控市場來看，仍以基于傳統CCTV系統和CCD攝像頭的應用居多。CCD攝像頭與CMOS攝像頭比zui大的差距就是集成度差、成本和功耗雙高，并且，采用CMOS攝像頭與IP網絡結合，可以實現全數字化管理，而CCD做不到這點。因此基于IP網絡的攝像系統取代CCTV模擬系統和CCD攝像頭是大勢所趨。“近兩年，基于IP網絡的監控系統已起步，中國也一樣。
另一家CMOS圖像傳感器廠商Pixim也是專注于安防監控系統的，它不僅提供數字圖像傳感器，還提供后端的數字視頻處理器、嵌入固件和完整參考設計，其產品以超寬動態范圍而揚名。“我們公司獲獎的DigitalPixelSystem(DPS)逐行掃描圖像捕捉，具有球形電子快門、超寬動態范圍(UWDR)，在照明條件下也能實現自然的色彩重現。”
隨著中國的“平安城市”計劃受到越來越多的關注，安防系統將由CCTV轉向網絡監控，或者一些地方會直接布置網絡視頻監控系統，而CMOS攝像頭將取代CCD在新一代的網絡監控中扮演主角。那么，如何選擇合適的攝像頭才能避免文章開頭所談到的問題呢？
從上面的分析可以看出，針對交通監控系統來說，選擇CMOS攝像頭zui重要的因素有三個：一是要有大的動態范圍，對于不論城市內監控還是高速公路監控來說都是非常重要的指標，也是CMOS傳感器廠商比拼的主要指標之一；另一個就是幀頻速度，這對于高速公路監控非常重要，也是為什么普通的消費電子攝像頭不能用于高速公路的原因。此外，要考察的因素還包括攝像頭中圖像傳感器的集成特性，憑借CMOS工藝固有的集成特性，CMOS圖像傳感器片內已集成了越來越多的外圍，這可進一步減小攝像頭的成本。
“SD相機是監控中用得zui普遍的，因為百萬像素及更高的像素水平會產生過多的數據并阻塞TCP/IP網絡。在SD分辨率水平，改善圖像質量至關重要的因素就是超寬動態范圍。”JohnMonti分析道。Pixim公司憑借其獲獎的DPS技術革新實現了業界幾乎zui大的CMOS圖像傳感器動態范圍，其D1110和D2010兩款CMOS傳感器的zui大動態范圍可達120dB，典型值時也有102dB。“DPS技術的關鍵是傳感器中的每一個像素都配有一個ADC，在捕獲圖像的瞬間即將光信號轉換成數字信號，這樣zui大程度地減小了信號衰減，從而獲得*的圖像質量。”JohnMonti說道。
而CMOS傳感器能獲取zui大動態范圍的原因：超寬動態范圍的關鍵是像素獨立電子快門。這意味著在每個視頻幀、圖像傳感器中的每個像素都能對曝光時間作出自己的決定。例如，非常明亮的像素使用一個非?？斓目扉T速度、非常暗的像素則使用非常慢的快門速度。結果是在同一個視頻幀中，同時更地再現明暗條件下的情形。“這樣提供的信息將比老式的模擬CCD圖像傳感器更加。”他稱。
因此，D1110和D2010的超動態范圍可提供17位的紅、綠和藍色信息，實現任何視頻捕捉技術中zui的彩色還原。除上述對高亮度光的控制外，在低光條件下，通過對高增益誘發的各種噪聲源進行校正，DPS技術較大地提升了信噪比(SNR)，改善低光下的圖像質量。“因此，DPS技術在高光(超寬動態范圍)和低光(SNR)條件下都*地增強了性能，可以為終端用戶提供更好的信息，從而增強安全性。”JohnMonti說。
