2006年第6期 仪表技术 智能车辆安全监控系统的设计与实现 黎梦莲，王耀南，耿倩，蔡俊伟 (湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082) 摘要：提出一种智能车辆安全监控系统；给出了该系统工作的基夯原理；针对动态车辆的成像特点，采用线扫描技术实现车底 成像；并设计完成图像数据库，实现基于车牌图像的检索和按时间的检索；最后，对该系统进行了现场实验，结果表明该系统各项运 行性能良好。 关键词：线扫描；安全监控；图像数据库；图像采集卡 中图分类号：TM930 文献标识码：B 文章编号：1006—2394(2006)06—0021—02 Design and Implementation of Intelligent Vehicle Security Supervisory System LI Meng-|Jan，WANG Yao-nan，GENG Qian，CAI lun-wei (College of Electrical＆Information Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China) Abstract．In the paper，an intelligent vehicle security supervisory system(VSSS)is proposed．The basic theory of the system is given． Based on characteristics of the mobile vehicle，the line SCan technology to get the images of the vehicle bottom is adopted and the image data· base is designed．The data index search based on the time and the vehicle license is realized，At the last，the system is tested on the spot， indicating a good performance． Key words：line scan；security supervision；image database；image grabber 1 智能车辆检测系统的基本原理 智能车辆安全检测系统的基本原理：首先通过一 个车辆探测器VD108B探测车辆，将信号通过单片机 处理转换后传送到现场主机；主机接收到控制信号后， 分别发送指令给各路摄像机；计算机将分别获取到车 牌和车底图像，之后调用图像处理模块对获取的图像 l远端总控室服务器 图 数 多点来源圈像管理 圈像检索她理 像 据 数 库 图像显示控制 网络通信功能 据 内 库 历史数据处理 其他处理功能 校 TCP／IP网络通信接口 + + ● f现场监控主机lf I现场监控主 I I 上 上 J_ J_ 车辆 车底 车牌 车底 车牌 及车 图像 拍摄 爰车 圈像 拍摄 塑检 扫描 装置 塑检 扫描 装置 涮装 装量 1 测装 装置 n 置1 l 置n n 图l 车辆安全检查系统组成框图 进行处理，包括去噪，显示，压缩等；最后，通过以太网 传输到远端的总控室，存储在远端图像数据库中。该 系统框图如图1所示，包括：车辆探测装置，图像采集 装置，传输装置和远端存储装置。 2车底成像技术 本系统中，最关键的部分是车底成像，同时这也是 本系统的技术难点。车底成像主要包括以下几个部 分：成像设备，信号控制模块，图像处理模块，光源，图 2为车底成像系统的原理框图。 工作原理如下：当车辆从装有摄像机的路面经过 图2 车辆安全检查系统结构示意图 收稿日期：2006—07 作者简介：黎梦莲(1982一)，女，硕士研究生，主要从事远程监控，图像处理，运动目标检测与跟踪方面的实践与研究工作；王 耀南(1957一)，男，教授、博导。 维普资讯 http://www.cqvip.com 

一22一 仪表技术 2006年第6期 时，由激光传感器触发线摄像机和光源进行拍摄，同时 将图像数据传送至现场的工控机，而工控机上的车底 图像扫描系统软件对采集卡采集到的图像数据进行拼 接、整合等工作，车辆行驶过后可得到车底的图像。 下面介绍各个部分的功能与原理。 2．1成像设备 由于要检测的是以不同速度行驶的汽车，而汽车 类型又包括从小型车如奥拓到大型车东风卡车，因而 选择何种成像设备才能满足系统的要求成为关键。 传统的图像检测系统广泛采用面扫描(Area stal1)技术对检测对象进行图像采集及分析，但其只能 用于一般的监控系统中。考虑到本系统对车底图像质 量要求较高，而车辆处于运动中，且车底离地面的高度 即被测目标的采集距离(摄像机镜头到车底的距离) 很小，最小的距离可能只有10—15cm。因此，采用传 统的面扫描摄像机无法达到要求，从而本系统提出了采 用线扫描技术实现车底成像。其优点有如下几个方面： (1)高分辨率 在测定视野为100ram时，邻域512像素，5000行 (摄像机的扫描行数)的条件下，其分辨率分别为： 面扫描摄像机100／512=195 m／像素 线阵扫描摄像机100／5000=20p~m／像素 相比之下表明，线阵扫描摄像机的分辨率要高1O 倍(2维化为100倍)。 (2)高速性 线阵扫描摄像机，每次扫描能以20MHz(50ns／像 素)的速度来进行。与面扫描摄像机的10MHz (33．3ms／画面)相比较可看出，能以相当高的速度进 行图像输入，更适合用于拍摄快速行驶车辆底盘图像。 (3)连续处理 在对连续移动车辆的底盘进行拍摄时、面扫描摄 像机要获得完整、连续的图像比较难，而线阵扫描摄像 机可得到完整的、连续的图像。 基于此我们采用加拿大DALSA公司的SPYDER2 线扫描(Line scan)摄像机，它具有实时性好，采集频率 高，处理速度快等优点，其线扫描技术，在对运动图像 的采集上有得天独厚的优势。与之对应的我们采用加 拿大Matrox公司生产的图像采集卡，其丰富的函数库 可以大大减少软件编写的工作量。 2．2信号控制模块 信号控制模块其主要功能是发出指令控制摄像机 的动作，即当车辆经过监测站时，信号控制模块要发出 指令指挥摄像机进行拍摄，考虑经济又实用，我们选择 了型号为HV108的地感线圈作为车辆探测器，与 89C51配合通过串口来发送指令给现场计算机。 2．3 图像处理模块 图像处理模块主要是利用成像设备来获取车底的 图像，并进行处理，包括滤波去噪，对有形变的图像进 行初步校正，图像的远程传输等。 2．4光源的选择 选用偏淡蓝色金卤灯光源；由于摄像机的扫描频 率为18kHz，如果选择50Hz的交流电作为光源的驱动 电流，则在光线闪烁的亮暗之间取像出来的影像也会 出现忽明忽暗的情形，我们采用变频器将50Hz电流 变为40kHz，解决了这个问题。 3 车辆检测系统服务器端软件设计与实现 本系统在服务器端建立一个图像数据库，用于图 像数据的保存和管理，并能按时间和车牌来检索车辆 信息。系统采用SQL Server2000建立数据库，使用 Delphi7来开发数据库应用程序，其软件主要由以下几 个模块组成，如图3所示。 应 用 程 序 与客户机通信模块 多客户机数据管理分类模型 文件自动存储模块 蓟面 数据库查询模块 图3 服务器端软件功能框图 图3中各模块功能说明如下： (1)与客户机通信模块：包含客户机身份验证子 程序，客户机向服务器发送通信请求时，服务器记下客 户机IP地址及用户名，与存储在服务器中的各监测站 分配的IP地址和用户名进行比较。 (2)多客户机数据管理分类子模块：主要功能是 管理不同现场机数据，由于服务器数据来源于不同的 现场监控机，为了避免数据存储查询发生错乱，必须将 不同现场的数据在逻辑上进行分类存储，以便查询。 分类依据是根据各自文件IP地址，将来源于相同IP 地址的文件存放在系统中已经建立的不同IP地址对 应的表中。 (3)文件自动存储模块：即接收到文件后，将接 收到的文件存储到数据库中。 (4)图像显示模块：即实时显示查询的图像。 (5)数据库查询模块：主要是按时间和车牌号码 来查询。按车牌查询需要进行车牌识别，然后根据识 别得到的文字结果来建立相对应的索引，最后当用户 输入车牌号时能自动调出该车的信息，实现了车辆安 检系统的自动化。 4现场测试结果与总结 该项目由民航总局第二研究院资助，目前已完成 (下转第24页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 

一24一 仪表技术 2006年第6期 —、 厂 ) ^ 1 I 1 I 1 f ^ 3．OHZ 1OHz 30Hz M(V(VO)) 图2 l00Hz 300Hz 】．0kHZ Frequency 2绝对值电路 绝对值电路又称全波精密整流电路。该电路由半 波精密整流电路加入加法器而构成。它利用运算放大 器U，的放大作用和深度负反馈来消除二极管的非线性 和正向导通压降造成的误差，同时加入U：加法器。让 输入信号的另一极性电压不经整流，而直接送到加法器 U，与来自整流电路的输出电压相加，构成绝对值电路 如图3(图3中小方块里电压值为电路的静态值)。 取R=R7=R2：R5=R6=2R4 则绝对值电路输出电压 、 Vo=I l 计算机软件的模拟分析见图4。由图可知，输入 为正弦波时，输出 为全波整流波形，与理论计算、 分析一致。 ， ＼ ／ ＼ ， I ， — ／ ＼ ／ ＼_ 1 } ’ 、 ＼ 、 ／ t I } I ／ 、 ， ～ ＼ 厂 ＼ V(V01 图4 3 结论 通过上述分析，反映了运用计算机模拟对提高设 ． r=_田圈 15v古 15v _L 圈3 当V；<0，U 输出电压>0，D 导通，D，截止，半 波精密整流输出电压等于0，U 输出电压： 。一 <0 当V >0，U 输出电压<0，D。导通，D：截止，半波 精密整流输出电压： ， l，o 一 U：输出电压： 一R 7 v- R7 =【器一 。 计人员的分析、应用和创新能力 所起的作用，为计算机在电子电 路设计领域的应用提供了一种 有效的途径。 参考文献： 【1]王远．模拟电子技术[M]．北京： 机械工业出版社，2001． [2]陈东．OrCAD电路设计[M]．北 京：国防工业出版社，2004． [3]郑光钦．全能混合电路仿真OrCAD PSpiee A／D V9[M]，北 京：中国铁道出版社，2000． (郁红编发) (上接第22页) 了系统的软，硬件设计，并进行了测试，运行结果表明， 车底成像效果较好，车牌图像清晰，数据库检索速度 快，系统抗干扰能力强，解决了国内车辆人工安检效率 低、可靠性差这一难题，大大提高了车辆安全检查的效 率和可靠性。 参考文献： [1]王耀南．智能信息处理技术[M]．高等教育出版社，2003． [2]黄卿铭．PC．based架构的线扫描影像检测系统[Z]． PLC&FA，2005． 【3]李灿飞，王耀南，郑善贤，刘焕军．VC++在多传感器智能 检测机器人中应用[J]．仪表技术，2005，(1)． [4]徐杰，李国平，王慧人．基于客户机／服务器结构的企业信息 管理系统[J]．仪表技术，1998，(3)． (许雪军编发) 维普资讯 http://www.cqvip.com