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关于视频车辆检测器标准问题的探讨

交通动态信息采集系统是智能化交通管理/控制/指挥系统和交通信息服务系统的重要基础子系统,车辆检测器是交通动态信息采集系统的关键的前端设备。目前通常采用的交通信息采集技术包括微波检测技术、超声波检测技术、环形线圈检测技术、视频检测技术等,而只有环形线圈检测技术具有相关的国家标准。
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  1. 问题的由来

  交通动态信息采集系统是智能化交通管理/控制/指挥系统和交通信息服务系统的重要基础子系统,车辆检测器是交通动态信息采集系统的关键的前端设备。目前通常采用的交通信息采集技术包括微波检测技术、超声波检测技术、环形线圈检测技术、视频检测技术等,而只有环形线圈检测技术具有相关的国家标准。

  2003 年3 月,国家ITS 中心在北京组织了“视频车辆检测器通用技术条件”国家标准研讨会,与会的专家和各个厂家的代表就标准问题进行了热烈的讨论,就标准所涉及的问题提出了许多意见。本文将对其中的某些问题谈一些看法,供专家们参考。

  2. 视频车辆检测器的内涵与外延

  车辆检测所采用的技术有多种,但没有任何一种技术像视频这样具有多种功能以及多种功能的组合能力,最显著的是图像捕获与存储能力,使得视频检测技术不仅能够完成通常意义上的车辆检测,而且可以完成某些交通事件的检测。

  2.1.交通流参数检测功能

  交通流检测功能是车辆检测器的基本功能,所检测的主要参量包括:交通流量、速度、占有率、车头时距、车头间距、车长度分类,对于视频检测技术而言,还可以检测排队长度。

  2.2.交通事件检测功能

  交通事件检测是视频车辆检测器所具有的独特功能,这些事件包括事故检测、逆行检测、非法变线、违章停车、闯红灯等。

  这些检测功能有些是相容的,有些是相悖的。所谓相容与相悖是指两项或两项以上的指标不能从同一个图像源获得,即使能够同时获得,也由于检测参数的精度下降而失去使用价值。但又不能因此来衡量视频车辆检测器是否符合标准。

  正因为这个矛盾,所以在视频车辆检测器的标准中应该对视频检测器的内涵与外延进行明确的规定。

  综合以上理由,我们认为可以将视频车辆检测器作如下定义,即:视频车辆检测器是指采用视频图像处理技术实现某项交通流参数检测或者某项交通事件检测的设备。

  3. 视频车辆检测器功能以及技术指标的确定原则

  1) 符合用户需求

  作为一种检测设备,其功能、技术指标和检测精度应该能够满足用户的工程需要,防止指标过高或者偏低。指标过高将增加产品的制造成本、造成资源浪费;指标片地将导致数据偏差太大、系统出现偏差甚至无法正常使用。

  因此应该根据不同的使用方向确定不同的指标体系或者标准体系,比如用于交通信息服务、交通流统计和分析的视频车辆检测器的指标要求与用于交通信号控制的视频车辆检测器的指标要求会有不同,应该在标准中给予明确的界定。

  2) 检测方法科学合理,具有可操作性

  某些工程应用要求视频车辆检测器必须具有某项功能,原则上应该对所涉及的功能进行客观的评价,这就要求对描述该功能的指标进行检测与评估。对于某些指标来说,能够进行定量的检测,比如交通流量、车辆违章事件捕获率等等;但是对于某些指标而言,想要做到客观的评价是比较困难的,比如车辆行驶的点速度。应该根据不同的使用方向制订不同的测试方法。对于可以定量检测的指标要在标准中明确规定检测方法;对于不能定量检测的指标可以进行定性的描述、或者提出参考的比对方案。

  对于视频检测而言,最大的问题是图像源。对一种图像源能够达到指标检测要求的视频检测器,对于另一种图像源可能出现严重的指标下降,比较明显的例子是白天与夜间、有阴影与无阴影的情况。因此图像源应该是一系列典型图像的集合,对于某项指标的测试应该在典型图像集合的所有对象上进行,经过检测的产品能否适应工程实践就取决于图像源集合的科学性、典型性和代表性。对于典型图像源集合,应该规定其最低的输出信噪比、解析度、动态范围等关键参数。

  3) 与国内大多数厂家的技术水平相适应

  所制定的标准应该与国内大多数厂家的技术水平相适应。应该在标准中体现适当的技术门槛,使其既能够促进技术进步,又能够适应国内技术发展水平、吸引厂家投入到这个领域以建立市场竞争机制,有利于产业的进步与发展。

  4) 体现视频车辆检测技术的特征

  视频车辆检测器是一种大区域、多功能的检测器,它具有与其它车辆检测器完全不同的特性和检测能力,在标准中应该体现它所独有的检测功能,比如排队长度、越线行驶等。

[nextpage]  4. 视频车辆检测器的主要功能和指标分析

  视频车辆检测器的功能可以分成两大类,一类是交通流参数检测功能,另一类是交通事件检测功能。

  4.1.交通流参数检测功能

  交通流参数检测是视频车辆检测器的一个基本功能,其本质是检测车辆在某一特定检测区域内的存在,并由此测量交通流的其他参数,这些参数可以是瞬时值,也可以根据瞬时值计算统计值。交通流参数包括:

  1) 流量

  2) 速度

  3) 占有率

  4) 车长度分类

  5) 车头时距与车头间距

  6) 排队长度

  4.2.交通事件检测功能

  视频车辆检测器除了可以实现其它技术所提供的事件检测类型以外,可以检测其它技术手段无法实现的事件类型,视频车辆检测器的事件检测功能可以包括:

  1) 事故检测

  2) 逆行检测

  3) 非法变线

  4) 违章停车

  5) 闯红灯

  4.3.其他特性

  4.3.1.时间特性

  时间特性是指检测器的响应时间,它的确切涵义是指从车辆到达检测器所设定的检测区域那一时刻开始,到检测器确认车辆存在那一时刻为止的一段时间间隔。反映了车辆检测器的时间延迟。

  对于交通流统计而言,这个参量并不重要;但对用于交通执法的交通事件检测而言,它具有一定的参考价值。比如对于电子警察抓拍,由于车辆的基本特征是运动,不同的时间延迟可以通过调整检测点与拍摄区域的空间位置使得被检测到的车辆能够被抓拍系统捕获,从这个意义而言,时间特性更多地体现了车辆检测器所服务的应用系统的系统特性。

  4.3.2.电气特性

  电气特性主要涉及的是检测设备的数据接口。一般情况下设备可能具有两种类型的数据接口,一种是I/O 量,另一种是遵从某种协议的数据包。

  对于 I/O 量接口,其电气连接可以采用集电极或漏极开路的方式,以便与不同供电系统的设备连接;对于数据包,其电气特性应该服从所采用的协议要求。

  4.3.3.电气安全

  电气安全应该符合 GB4943《信息技术设备(包含电气事务设备)的安全》的要求。

  4.3.3.环境特性

  环境特性包含电磁环境和气候环境,主要有以下三个方面:

  1) 电磁兼容

  2) 电气安全

  3) 温度与湿度

  具体的等级确定可以参照 GA47——2002《道路交通信号机》的要求。

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