一、概述
從信息處理的角度看，ITS系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、信息發(fā)布和信息利用，上述這些環(huán)節(jié)就構成了ITS的信息鏈，如圖1所示。智能交通管理系統(tǒng)(ITMS)是智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要組成部分，而各種交通信息采集是實現(xiàn)系統(tǒng)智能化的前提。

智能交通管理系統(tǒng)(ITMS)是智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要組成部分，是利用現(xiàn)代信息技術為核心，利用先進的通訊、計算機、自動控制、視頻監(jiān)控技術，按照系統(tǒng)工程的原理進行系統(tǒng)集成，使得交通工程規(guī)劃、交通信號控制、交通檢測、交通電視監(jiān)控、交通事故的救援及信息系統(tǒng)有機地結合起來，通過計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)對交通的實時控制與指揮管理。智能交通管理系統(tǒng)的紐帶是各子系統(tǒng)間的信息交換，這些信息包括控制對象的原始信息和控制指令信息。智能交通管理系統(tǒng)包括信息檢測、信息分析與處理、判斷、執(zhí)行等幾個環(huán)節(jié)。因此，交通信息采集被認為是ITS的關鍵子系統(tǒng)，是發(fā)展ITS的基礎，成為交通管理智能化的前提，無論是交通控制還是交通違章管理系統(tǒng)，都涉及交通動態(tài)信息的采集，交通動態(tài)信息采集也就成為交通管理智能化的首要任務。智能交通系統(tǒng)(ITS)進程較快的國家或地區(qū)都把交通信息采集技術作為重中之重加以開發(fā)研究， 交通信息采集常用的技術有環(huán)形線圈、微波、視頻、超聲波等幾種檢測技術，下面列表加以討論。

二、系統(tǒng)功能及其采集內容
先進的交通管理系統(tǒng)包括交通信號控制系統(tǒng)、閉路電視交通監(jiān)視系統(tǒng)、交通信息采集處理系統(tǒng)、車輛定位系統(tǒng)、交通誘導信息系統(tǒng)、交通管理地理信息系統(tǒng)、交通信息發(fā)布系統(tǒng)、信息移動查詢系統(tǒng)。智能交通管理系統(tǒng)的功能由四大部分組成：
①交通狀態(tài)檢測：檢測道路交通運行情況，檢測交通流狀態(tài)，實時傳輸和處理交通數(shù)據(jù)及信息；
② 交通動態(tài)控制：交通信號控制，道路網(wǎng)交通流量措施，緊急事件快速響應；
③ 交通信息發(fā)布：發(fā)布道路交通信息，通告交通突發(fā)事件和疏導措施，誘導司機駕駛行為；
④道路運行狀態(tài)評價：建立交通信息數(shù)據(jù)庫，評價道路運行狀態(tài)，預測預報交通發(fā)展趨勢，為道路交通規(guī)劃提供數(shù)據(jù)分析。
在智能交通管理系統(tǒng)的四大功能中以采集交通數(shù)據(jù)為主的交通狀態(tài)檢測是整個交通管理系統(tǒng)功能的基礎部分。只有提供真實、準確、實時的交通數(shù)據(jù)，才能夠實行合理的信號燈控制；才能夠發(fā)布實時信息誘導司機駕駛行為；才能夠快速響應處理交通事故現(xiàn)場；才能夠正確評價道路運行，為道路建設和交通規(guī)劃提供有力的決策支持。
通常，ITMS的這些子系統(tǒng)按照不同的要求采集各自的交通動態(tài)信息，各子系統(tǒng)之間采集的交通動態(tài)信息，再通過ITMS盡可能整合，并進行統(tǒng)一的交換和信息處理，交ITMS的交通動態(tài)信息包括了：
① 交通流信息采集：車流量；瞬時速度、時間平均速度、空間平均速度；時間占有率、空間占有率；車頭時距；車輛長度分類；車隊長度。
交通流信息采集通常由交通動態(tài)信息采集處理系統(tǒng)或交通信號控制系統(tǒng)來完成，其中交通信號控制系統(tǒng)可以按其控制參數(shù)要求采集數(shù)據(jù)，也可以結合交通動態(tài)信息處理系統(tǒng)采集以上交通信息。
②交通事件檢測：車隊擁堵；違章停車；逆行；闖紅燈；超速；越線。
交通事件檢測通常由交通動態(tài)信息采集處理系統(tǒng)或交通違章采集系統(tǒng)來完成。
③ 交通事故檢測：車隊擁堵／交通事故地點。
交通流信息采集通常由交通動態(tài)信息采集處理系統(tǒng)或交通信號控制系統(tǒng)結合GIS系統(tǒng)來完成，其中交通信號控制系統(tǒng)可以按其控制參數(shù)要求采集數(shù)據(jù)，也可以結合交通動態(tài)信息采集處理系統(tǒng)采集以上交通信息。
三、視頻采集技術及其特點
交通信息采集的方法和技術很多，其中，視頻檢測技術具有大區(qū)域、大信息量、多功能的特點，正成為交通動態(tài)信息采集技術主流。下面重點分析視頻交通動態(tài)信息采集技術的特點，對智能交通管理系統(tǒng)中綜合應用視頻交通信息采集技術進行技術探討。
智能交通管理系統(tǒng)要獲得完整有效的交通數(shù)據(jù)，從技術實質上可歸結為兩個關鍵問題一是合適的交通采集技術；二是適應我國交通環(huán)境的交通采集技術設施。
交通動態(tài)信息采集技術常用的是環(huán)形線圈、微波、視頻、超聲波等幾種檢測技術。目前，我國交通管理系統(tǒng)普遍采用的檢測器有：檢測交通數(shù)據(jù)的環(huán)形線圈和監(jiān)視道路運行狀況的閉路電視攝像機。環(huán)形線圈以可靠性好精度高的優(yōu)勢，在交通檢測設備中占有重要的一席之地。但是，它鋪敷在路面下，容易受車輛持續(xù)碾壓、振動、道路維修、路基裂縫等影響而損壞，營運管理維護費用由此而增加。尤其是大交通流環(huán)境下，一旦出現(xiàn)故障，難以做到封閉車道及時修復。反復如此，檢測環(huán)的故障率居高不下，是現(xiàn)有交通檢測設備不能獲取有效數(shù)據(jù)的主要原因。
而視頻采集技術利用視頻、計算機及現(xiàn)代通信等技術，實現(xiàn)對交通動態(tài)信息的采集，系統(tǒng)通過安裝在路門或路段的攝像機采集交通圖像，再進行圖像處理，得到車流量、瞬時車速度、指定時間段內的車速統(tǒng)計平均值、車型分類、占有率、平均車距、檢測交通事故等交通動態(tài)信息，從而為交通的信號控制、信息發(fā)布、交通誘導、指揮提供實時交通動態(tài)信息。通常一臺攝像機可觀測多車道，系統(tǒng)可以處理多個攝像機拍攝的數(shù)據(jù)。視頻采集技術對視頻交通圖像數(shù)據(jù)處理及特征提取都是實時進行的，其處理過程如圖2所示。

圖2

視頻交通信息采集系統(tǒng)的攝像機對車輛進行拍攝，將拍攝到的圖像進行存儲并數(shù)字化，對圖像初步處理，去掉多余信息；接著對圖像進行分區(qū)；按一定算法對各分區(qū)圖像處理，提取特征信息；根據(jù)特征信息進行車輛記數(shù)、分類。根據(jù)相鄰圖片計算車速；最后在拍攝區(qū)域內跟蹤所辨識出的車輛。
視頻交通信息采集技術中交通圖像處理有兩種算法。第一種是將攝像機拍攝的區(qū)域分成若干小區(qū)域，視頻交通信息采集系統(tǒng)對小區(qū)域進行圖像處理。小區(qū)域可以與車道垂直、平行、斜交。由于視頻交通信息采集系統(tǒng)一個攝像機的檢測區(qū)域可跨多車道，所以一個視頻交通信息采集系統(tǒng)可以代替許多環(huán)形線圈或其它檢測器，對更大區(qū)域進行車輛檢測；另一種是連續(xù)跟蹤在攝像機拍攝區(qū)域內行駛的車輛，通過對車輛的多次圖像信息采集確定車輛圖像不變，就對車輛圖像進行記錄、并計算其速度和車輛排隊長度。
視頻交通信息采集技術有很多優(yōu)點。拍攝區(qū)域廣，可獲得一個區(qū)域交通圖像信息，可對交通狀況做出更全面了解，測量信息更準確；交通圖像包含信息量豐富，可獲得更為豐富的車輛信息，如車的外型、車的顏色、車的功能(通過外型來辨別)、交通信息(車流密度、車速、交通事故)、甚至氣象信息等等。以視頻采集技術為主體的交通動態(tài)信息采集系統(tǒng)的示意圖見圖3。

圖3 以視頻技術為主體的交通動態(tài)信息采集系統(tǒng)結構圖

視頻檢測技術與其他檢測技術相比，具有如下特點：
· 安裝方便，不破壞路面，施工時基本不影響交迅
· 利用多種探測器，實現(xiàn)不同的采集功能；
· 探測器設置方便、靈活；
· 可以實現(xiàn)大區(qū)域交通信息采集；
· 系統(tǒng)采用模塊化、結構化設計，可擴展性好、系統(tǒng)運行效率高；
· 實時對多車道的車流量、占有率、平均車速等信息進行采集和統(tǒng)計；
· 實時進行機動車車型的采集區(qū)分和統(tǒng)計；
· 實時進行各種交通異常狀況的采集和報警，如擁堵、事故等；
· 實時進行各種車輛違章行為的采集，如超速、闖紅燈、逆行、違章變線、違章停車、違章占用車道等；
· 在從視頻交通數(shù)據(jù)抓取的圖像中實時地自動檢測和識別車牌號碼；
· 靜態(tài)圖像中的車輛及車輛行為采集與識別；
· 維護方便。
四．智能交通管理系統(tǒng)中視頻采集技術的應用
1．在交通動態(tài)信息采集系統(tǒng)中的應用
為了更好地評估交通工程和交通管理措施，為今后交通規(guī)劃提供決策依據(jù)，城市交通管理部門都需要安裝交通動態(tài)信息采集系統(tǒng)采集交通動態(tài)信息，交通動態(tài)信息采集系統(tǒng)以視頻技術為主，結合其它采集技術來完成交通動態(tài)信息采集任務，圖3是以視頻技術為主體的交通動態(tài)信息采集系統(tǒng)結構圖，它包含了一部分環(huán)形線圈和超聲波檢測器等，從而構成相互補充的綜合性交通信息采集系統(tǒng)。
2．在交通違章檢測系統(tǒng)中的應用
交通違章行為有多種，可以采用視頻技術實現(xiàn)違章越線的檢測，如圖所示為采用視頻技術實現(xiàn)違章越線的檢測與圖片抓拍系統(tǒng)的案例。

3．在交通信號控制系統(tǒng)中的應用
交通信號控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集功能和對交通流組織與控制的作<