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圖像型電子警察系統(tǒng)抓拍延時測量方法設(shè)計

作者: 時間:2009-09-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  引言

  圖像型系統(tǒng)是目前交通監(jiān)管的有效手段,其外部硬件設(shè)備通常包含4個部分:前端感應(yīng)設(shè)備、控制器、攝像設(shè)備和后端傳輸設(shè)備。根據(jù)其前端感應(yīng)設(shè)備的不同,圖像型系統(tǒng)可細(xì)分為線圈型、雷達(dá)型和紅外型等。其工作原理:前端感應(yīng)設(shè)備根據(jù)特定的檢測條件,發(fā)現(xiàn)到達(dá)(或離開)車輛,并發(fā)送感應(yīng)信息到控制器,控制器判斷是否滿足條件,滿足則啟動相應(yīng)的攝像設(shè)備(相機(jī)、攝像機(jī)等)進(jìn)行抓拍,并將抓拍結(jié)果和感應(yīng)信息通過后端傳輸設(shè)備上傳至服務(wù)器。

  圖像型系統(tǒng)抓拍的圖像質(zhì)量是影響整體系統(tǒng)性能的最重要因素。而圖像質(zhì)量的關(guān)鍵問題在于成像裝置的調(diào)焦,調(diào)焦將直接影響抓拍成像的質(zhì)量。為獲得較為清晰的圖像,便于識別機(jī)動車,被抓拍的機(jī)動車必須處于電子警察系統(tǒng)的景深范圍內(nèi)。而從電子警察系統(tǒng)的前端感應(yīng)設(shè)備檢測到車輛,到啟動抓拍設(shè)備拍攝這一過程是有延時的。延時不穩(wěn)定或太大都會給圖像抓拍帶來困難。延時不穩(wěn)定時,同樣車速的車輛抓拍位置會出現(xiàn)較大偏差:而延時太大又會造成不同車速車輛的抓拍位置出現(xiàn)較大差異,成像系統(tǒng)難以實現(xiàn)清晰成像。因此測量和控制電子警察的抓拍延時是保證系統(tǒng)性能的有效手段。電子警察抓拍需經(jīng)“感應(yīng)→控制器→照相機(jī)(攝像機(jī))”的過程,而其中每一環(huán)節(jié)都會帶來延時。例如雷達(dá)型電子警察的抓拍延時主要包括:從違章車輛進(jìn)入(或離開)探測區(qū)域到雷達(dá)輸出速度信息的固定延遲;從控制器接收到速度數(shù)據(jù)到發(fā)送抓拍指令時數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生的延時;從成像部分接收抓拍指令到抓拍的延時。其中雷達(dá)的數(shù)據(jù)輸出延時可從設(shè)備參數(shù)中直接獲得(一般約 10 ms);而控制器的數(shù)據(jù)處理延時和成像系統(tǒng)的延時通常無法直接獲得,需要專門測量。由于出現(xiàn)延時的環(huán)節(jié)多,要求高測量精度,并且多個環(huán)節(jié)難以同步,應(yīng)用現(xiàn)有設(shè)備測量這些延時具有一定難度。因此,這里提出了一種以雷達(dá)抓拍延時為對象的電子警察抓拍方法。

  2 工作原理

  在雷達(dá)型電子警察系統(tǒng)中,雷達(dá)通過串口(RS232或RS485總線)向控制器發(fā)送車輛的速度信息,無車輛時,雷達(dá)不發(fā)送數(shù)據(jù)或發(fā)送車速為0的數(shù)據(jù);當(dāng)雷達(dá)檢測到車輛時.則發(fā)送速度值給控制器。電子警察控制器處理接收到的數(shù)據(jù),按照一定算法確定控制成像部分是否抓拍。在實際運(yùn)行中,為了避免和減少誤觸發(fā),電子警察控制器通常采用一些特定的處理技術(shù),從而產(chǎn)生系統(tǒng)延時。

  圖1給出雷達(dá)型電子警察抓拍原理圖。其中計時顯示器為專門設(shè)計的電子裝置,它能夠從接收到觸發(fā)信號開始以毫秒為單位計時顯示。

  實際測量雷達(dá)型電子警察抓拍延時按如下步驟進(jìn)行:①計時顯示器置于電子警察系統(tǒng)的攝像機(jī)拍攝范圍內(nèi);②將雷達(dá)的檢測數(shù)據(jù)同步發(fā)送給計時顯示器;③設(shè)定計時顯示器的觸發(fā)電路,在接收到雷達(dá)第一個有效數(shù)據(jù)時,啟動時間顯示器,開始計時;④電子警察系統(tǒng)接收到雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)后,按照其工作流程抓拍,其抓拍的圖像包含計時顯示器所顯示的時間圖像;⑤從抓拍圖像中讀取時間數(shù)值,將該數(shù)值再加上雷達(dá)輸出延時就是電子警察系統(tǒng)整體的抓拍延時時間。

  該測量方法的關(guān)鍵是計時顯示器的設(shè)計.不同接口的觸發(fā)器和不同觸發(fā)規(guī)則的設(shè)定,分別適應(yīng)不同類型的電子警察系統(tǒng)(如線圈型、雷達(dá)型等)和抓拍方式(如車頭抓拍、車尾抓拍等),以下針對雷達(dá)型電子警察,詳細(xì)介紹適用于車頭抓拍和車尾抓拍的計時顯示器設(shè)計。

  3 計時顯示器設(shè)計

  3.1 硬件電路設(shè)計

  圖 2給出計時顯示器的硬件設(shè)計原理電路。其中包括:①主控器件(ATl):采用應(yīng)用比較廣泛的AT89S5l單片機(jī),它是整個計時顯示器的核心,用于讀取串口數(shù)據(jù),觸發(fā)判斷并控制計時電路;②晶體振蕩器(X1):12 MHz的有源晶體振蕩器(1個機(jī)器周期包括12個時鐘周期,因此1個機(jī)器周期為lμs,能較準(zhǔn)確產(chǎn)生1 ms的定時中斷);③鎖存器(Ul、U2、U3):采用74LS573,也可用74LS373,由于用攝像機(jī)拍攝顯示結(jié)果,因此顯示數(shù)據(jù)必須鎖定,而單片機(jī)AT89S51的I/O端口有限,采用鎖存器擴(kuò)展并行輸出,如需要擴(kuò)展3個并行輸出端口,則需要3個選能信號(P2.0、P2.1、P2.2);④數(shù)碼管(DSl、DS2、DS3):7段共陽極數(shù)碼管用于顯示計時時間。由于要測量的延時約為幾百毫秒,使用3個數(shù)碼管就能滿足系統(tǒng)要求;⑤串行接口 (MAX232):由于RS232信號的電平邏輯與單片機(jī)的串行端口的電平邏輯不一致,因此需要電平轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)采用MAX232器件。

  單片機(jī)AT89S51的P0端口作為數(shù)據(jù)位與鎖存器相連,單片機(jī)串口經(jīng)MAX232器件轉(zhuǎn)換后(圖2中的RXlD、TXD)接入電子警察系統(tǒng)(雷達(dá)的串口)。

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