• 基于RFID和图像识别技术的综合交通违法监管系统设计
    2014-10-28 08:55:09   来源:何蕾 翟战强   评论:0 点击:

    摘要:本文针对现有交通违法多发形势,结合RFID技术和图像识别技术的特点设计了综合交通违法监管系统,通过配装机动车RFID卡、驾驶人RFID卡和道路RFID卡,解决传统交通违法抓拍系统只惩罚机动车所有人的不合理情况并能解决道路信息与抓拍系统的物物信息交换,实现动态道路管理条件下的违法抓拍应用。通过机动车RFID卡、驾驶人RFID卡配对技术,并配合现有图像识别技术,将违法信息直接写入驾驶人RFID卡,同时用高清摄像机抓拍违法现场,为数字化处罚管理提供依据和技术支撑。

    关键词:RFID;图像识别;交通违法监管;智能交通管理

    0引言:

    随着我国机动车和驾驶人的极速增长,道路交通呈现出秩序紊乱,超速、无牌照车辆、无驾驶证人员等违法现象猖獗,导致重大交通事故高发态势。为加强路面交通管理,交通运输和交通管理部门纷纷采用增加人力、警力、安装先进检测设备等手段来强化交通管制与疏导,如:采用感应线圈测速抓拍、雷达超速抓拍、视频违法抓拍等系统均无法全面、实时、有效地实现多种违法行为并行的综合路面交通违法监控,无法解决只能记录机动车而不能关联机动车驾驶人的不合理情况。本文利用RFID技术具备的高精度、防水、防磁、耐高温、存储数据容量大、存储信息更改自如、抗干扰强、操作快、可实现物物交换信息的特点,结合现有图像识别等技术,构建综合交通违法监管应用。

    1 RFID技术和图像识别技术

    RFID(Radio Frequency Identification,中文译为"无线射频识别技术"),是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并交换相关数据,识别工作可实现物物交换数据,可工作于各种恶劣环境。RFID技术具备高速移动物体的识别功能,和同时识别多个标签,具备数字化、可视化等功能。

    标准现状 RFID 标准体系主要由空中接口规范、物理特性、读写器协议、编码体系、测试规范、 应用规范、数据管理、信息安全等标准组成。RFID系统由电子标签、读写器和控制主机组成。RFID技术的工作原理如下:读写器按照一定频率发送固定频率的电磁波,电磁波会与射频卡振荡电路产生共振,射频卡将芯片中的电子编码信息发送给读写器后,送至控制主机进行数据处理。RFID(无线射频识别)技术当前已在流通领域的跟踪管理,工业自动化领域的生产管理,自动结算领域的票务管理,身份验证、防伪与资产管理,军事装备可视化等领域得到了广泛应用。

    由于RFID系统具有:车-路通信、自动识别、点定位、远距离检测及可视化等功能,在移动车辆的自动识别与管理系统方面有广阔应用市场,成为智能交通重要应用技术之一。随着今年来,RFID芯片、读写器和天线技术的不断提升,RFID技术在高速、远距离识别、读写方面有了快速的提升,非常适合在道路交通管理中使用。

    图像识别技术是人类利用计算机对现实图像进行分析和理解的技术,图像识别是对预处理后的图像进行分类的方法,它在分割的基础上选择需要提取的特征,并对某些参数进行测量,再提取这些特征,最后根据测量结果作分类。图像识别技术缺点:受恶劣环境影响大,如大雨、大雪、迷雾严重影响检测效果;邻近路线的车辆间隔较小时容易干扰;光线变化影响检测有效率;车辆与路面的对比参照会影响检测有效率;盐垢或摄像头表面的污迹会影响检测有效率。

    图像识别技术在智能交通领域应用很多,主要包括障碍物检测、车辆检测、车牌识别、车型识别和交通违法自动抓拍等领域。目前,视频分析与抓拍一体机为图像识别在交通违法抓拍的主要应用产品,其原理为对监控区域全景视频中车辆进行定位和跟踪,实现对车辆的运动轨迹的精确分析,利用视频分析车辆超速行驶、不按车道行驶、压双黄线行驶等各类违法行为,判定为违法行为后,触发摄像枪对车牌进行图像抓拍,当车辆图像被抓拍到以后,首先软件对图像进行大范围的相关搜索,查找与汽车牌照特征相符的区域,并将这些区域利用软件进行判断比较,选择与车牌最相似的区域作为识别的对象,系统再运用视觉和神经网络技术,对分割的对象进行字符边缘提取、特征提取、字符识别等,最后将车辆静态信息(车牌号码、颜色)及动态信息(通行时间、通行方向、违法行为信息等)叠加到图片上。

    2 基于RFID和图像识别技术的综合交通违法监管系统架构设计

    通过RFID技术标识特定的智能交通对象,区分对象个体,获得对象扩展信息,与交通违法管理相关的对象主要有:人、车、路。

    车的标识:机动车RFID卡,是机动车的电子身份证件,装配在前挡风玻璃上方,装配后与机动车形成唯一对应关系并且与机动车合为一体,不可人为拆除。机动车RFID卡存储机动车四种身份信息,包括:机动车识别代号(车架号)及发动机号;车辆登记证书;车辆行驶证;车辆号牌。具体包括:车辆登记信息、车辆照片、车辆编号、发证机关印章、行车记录、违章记录、检验记录、驾驶人驾驶时间等信息;

    人的标识:驾驶人RFID卡,是驾驶人的电子驾驶证,驾驶人在驾驶机动车时,要放入前挡风玻璃相应卡槽,与机动车驾驶人相对应。主要储存:驾驶人档案资料:姓名、出生年月、证件号、准驾车型、发证日期、有效期;动态管理资料:年审、费用缴纳、事故及处理、违法及处罚。

    道路的标识:主要有道路标线RFID标识:标线种类信息,压线处罚信息、时段信息等;车道RFID标识:主要储存车道行驶方向、限速信息、限行车辆信息、限行时段等信息。道路相关RFID,可以根据实际道路的渠化情况或潮汐车道,对道路RFID信息便捷做出更改或根据时段对道路RFID信息进行定义,实现道路信息与智能交通违法抓拍装置的物物信息交换,在道路管理信息更改的情况下,自动更改违法抓拍装置触发信息。

    基于RFID和图像识别技术的综合交通违法监管系统由基站、RFID卡、读写器、视频分析与抓拍一体机和控制主机组成。

    图2 :系统架构图

    RFID卡与读写器:包括机动车RFID卡、驾驶人RFID卡、车道RFID卡、标线RFID卡,与读写器共同完成物物信息交换;

    视频分析与抓拍一体机:通过视频分析和图像识别技术,识别违法行为和车牌号码识别,并可通过控制主机触发实现高清摄像机抓拍违法现场,为数字化处罚管理提供依据。

    控制主机:控制主机通过接受RFID和视频视频分析与抓拍一体机采集信息,通过综合比对,自动判定违法行为过程,并处罚视频分析与抓拍一体机拍摄违法高清图片,并实现与后台数据库的数据交换过程。

    后台数据库:包括违法数据库、卡口数据库和机动车、驾驶人管理数据库等,与控制主机实现车辆违法行为的数据交换。

    3综合交通违法监管系统典型引用流程设计

    综合交通违法监管系统可以解决本系统设计可检测多种道路交通违法行为,包括超速违法监测、压线违法监测、假(套)牌车辆违法监测、逆行违法监测,车辆盗抢违法监测、无牌照车辆违法监测、无驾驶证驾驶违法监测、车辆逾期年审违法监测、驾驶人逾期审核违法监测管理等。

    (1)假(套)牌车辆违法监测流程

    当车辆从监测点经过时,读写器从行驶中的机动车RFID卡中读取车辆信息,同时视频分析与抓拍一体机拍摄机动车高清图片,并自动识别车牌号,根据通过核对检测到的机动车RFID卡信息从后端数据库读取车牌号,是否与车牌识别软件识别出车牌号码是否一致,从而判别是否为假(套)牌车。

    图3 :假(套)牌车辆违法监测流程

    (2)超速违法监测流程

    当车辆从第一监测点经过时,读写器从行驶中的机动车RFID卡中读取车辆信息并记录时间,同时视频分析与抓拍一体机拍摄高清机动车图片,当车辆从第二监测点经过时,读写器从行驶中的机动车RFID卡中读取车辆信息并记录时间,同时视频分析与抓拍一体机实时拍摄高清机动车图片,根据“时空差分法”计算车辆平均行驶速度,读写器读取实时车道信息,确定本时段车道限速时速,如果车辆平均行驶速度>本事段车道限速时速,判别机动车超速。

    图4 :超速违法监测流程

    (3)压线违法监测流程

    读写器读取标线RFID卡信息,如判定标线为不允许车辆压线,当标线RFID卡共振信号变弱或消失时,触发视频分析与抓拍一体机,抓拍一张高清图片。

    (4)逆行违法监测流程

    读写器读取车道RFID卡车道行驶方向信息,当标线RFID卡共振信号变弱或消失时,触发视频分析与抓拍一体机,抓拍一张高清图片。

    图6:逆行违法监测流程

       (5)车辆盗抢违法监测、无牌照车辆违法监测、无驾驶证驾驶违法监测、车辆逾期年审违法监测、驾驶人逾期审核违法监测流程

    视频分析与抓拍一体机过车自动抓拍车辆的高清图片,RFID读写器读取机动车、驾驶人RFID卡信息,判定是否有驾照和车牌照,如有机动车RFID信息和驾驶人RFID信息,通过与车辆盗抢数据库、机动车年审数据库和驾驶人审核数据库对比,判定是否有违法行为。

    4 总结

    随着RFID技术在交通领域中的应用日益广泛,具体与实际交通管理业务相结合的应用发展尤为重要,本文RFID技术和图像识别技术相结合,阐述了RFID技术在交通违法领域的具体应用,可以为各地区交通违法管理系统的工程化建设提供指导,在提升交通违法监管能力的同时,拓宽了物联网产业在交通领域的应用。进一步的工作是构建基于RFID技术的更多交通领域相关应用,提出RFID在交通管理的综合解决方案

    责任编辑:佚名

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