CN101770692A - 近红外补光道路违章车辆抓拍系统 - Google Patents

近红外补光道路违章车辆抓拍系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种近红外补光道路违章车辆抓拍系统。现有的抓拍仪器必须使用闪光灯，影响驾驶。本发明包括光学部分和电子控制部分。光学部分包括近红外光源、光源驱动器、发射光聚光镜、发射光整形装置和接收光聚光镜；电子控制部分包括DSP中央处理器模块、数据采集模块、车辆超速检测模块、网络传输模块和电源模块。数据采集模块包括CCD光电传感器、视频放大器、视频A/D转换器和FPGA处理器，CCD光电传感器的靶面位于前端光学部分的接收光聚光镜的焦点上。本发明采用近红外光源作为抓拍的光源，从而解决了现有系统中闪光灯闪强光的技术问题。本发明具有无强闪光、无安全隐患和完全自动化等优点，本发明结构紧凑、布局合理。

Description

近红外补光道路违章车辆抓拍系统
技术领域
本发明属于电子信息领域，涉及一种超速抓拍系统，具体是一种基于近红外光源补光的车辆超速抓拍系统。
背景技术
在现代社会中，高速公路的发展非常迅猛，而相应的交通管理设备却相对落后。交通事故的起因通常是由车辆超速引起的，因此建立一套安全完备的超速抓拍照相装置非常必要。
中国200710303837.3号专利公开了一种超速抓拍系统，该系统可以针对不同的能见度情况下，设置不同的限速值；中国03103263.X号发明专利公开了一种高速公路超速抓拍系统，该系统采用缩短闪光灯的出光时间，在瞬间光强达到一定的强度，配合CCD摄像系统的感光时刻，从而来获取更高的能量。中国200710069069.X号专利采用闪光灯配合CCD相机获取图像，并采用高速控制器HCR实现图像的处理。
以上的专利技术均存在闪光灯的问题，闪光灯易使驾驶员眩目，尤其在夜里出现，在黑暗环境中人的瞳孔开得很大，突遇强光，瞳孔来不及闭合，大量强光线进入眼内，可能造成眼损伤，而且会使驾驶员受到惊吓，神经调节系统出现某种紊乱，可能会带来极其严重的后果，如撞车或其它意外事件，此时抓拍采用的闪光灯将具有不可推卸的责任。在通过对驾驶员的调查表明，他们通常都能感受到拍照的过程，尤其是在夜晚的情况下，对他们的生理和心理上都会造成非常大的影响，曾有西安的驾驶员就闪光灯影响的问题，进行过投诉，另外闪光灯的寿命都比较短，因此严重影响现有超速抓拍设备的正常运行。
因此建立一套自动、无安全隐患、无人体健康损害的高速公路超速检测抓拍系统具有重大的现实意义。
发明内容
本发明的目的就是针对现有车辆超速抓拍系统中闪光灯闪强光的技术问题，提供一种近红外补光超速抓拍系统。
本发明的近红外补光超速抓拍系统采用近红外光源作为抓拍的光源，包括光学部分和电子控制部分。
所述的光学部分包括光源器、光源驱动器、发射光聚光镜、发射光整形装置、接收光聚光镜；光源驱动器与光源器连接，对光源二极管进行驱动，发出近红外光源；发射光聚光镜和发射光整形装置依次设置在发射光光路上，其中发射光聚光镜靠近光源器设置；接收光聚光镜设置在接收光光路上。
所述的电子控制部分包括DSP中央处理器模块、数据采集模块、车辆超速检测模块、网络传输模块和电源模块。
DSP中央处理器模块包括微处理器DSP以及外围的数据存储器SDRAM、程序存储器FLASH和SD卡，数据存储器SDRAM、程序存储器FLASH和SD卡通过微处理器DSP的存储器接口EMIF与微处理器DSP连接；微处理器DSP与光学部分的光源驱动器通过IO口连接，驱动光源驱动器工作。
数据采集模块包括CCD光电传感器、视频放大器、视频A/D转换器、FPGA处理器，CCD光电传感器的靶面位于前端光学部分的接收光聚光镜的焦点上，并朝向接收光聚光镜设置；CCD光电传感器的模拟电信号输出端与视频放大器的输入端连接，视频放大器的输出端与视频A/D转换器信号输入端连接，视频A/D转换器信号输出端与FPGA处理器的一组信号输入IO口连接，FPGA处理器的一组信号输出IO口与CCD光电传感器的行列驱动信号输入口连接，FPGA处理器的另一组信号输出IO口与SD卡连接；所述的FPGA处理器配置有存储器SDRAM，微处理器DSP与FPGA处理器通过IO口连接，进行通信。
车辆超速检测模块的IO口与微处理器DSP的IO口连接，将超速信号传送给微处理器DSP，车辆超速检测模块的串口与微处理器DSP的串口连接，用来传送车速和车道信息的数据。
网络传输模块包括网络变压器和RJ45网络接口，RJ45网络接口与网络变压器输出端连接，网络变压器的输入端与微处理器DSP通过IO口连接，微处理器DSP通过网络变压器和RJ45网络接口将数据传送到internet。
电源模块与其他模块连接，为其他模块供电。
本发明采用近红外光源作为抓拍的光源，从而解决了现有系统中闪光灯闪强光的技术问题。本发明使用近红外光源作为主光源，克服现有高速公路抓拍设备闪光灯带来的安全隐患。本发明采用光电技术和计算机技术相结合，使得高速公路能够自动、实时实现超速抓拍，本发明具有无强闪光、无安全隐患和完全自动化等优点，结构设计紧凑、布局合理。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为图1中的光学部分结构示意图；
图3为图1中FPGA处理器的工作流程图；
图4为图1中微处理器DSP的工作流程图。
具体实施方式
如图1所示，近红外补光超速抓拍系统包括光学部分和电子控制部分。
如图2所示，光学部分包括光源器4、光源驱动器5、发射光聚光镜3、发射光整形装置2、接收光聚光镜6。
光源驱动器5与光源器4连接，对光源器4的二极管进行驱动，发出近红外光源；发射光聚光镜3和发射光整形装置2依次设置在发射光光路上，其中发射光聚光镜3靠近光源器4设置；接收光聚光镜6设置在接收光光路上。
如图1所示，电子控制部分包括DSP中央处理器模块、数据采集模块、车辆超速检测模块、网络传输模块和电源模块。
电子控制部分包括DSP中央处理器模块、数据采集模块、车辆超速检测模块、网络传输模块和电源模块。
DSP中央处理器模块包括微处理器DSP以及外围的数据存储器SDRAM、程序存储器FLASH和SD卡，其中微处理器DSP采用TI公司的TMS320DM642视频处理器、数据存储器SDRAM采用HY57V561芯片、程序存储器FLASH采用AM29LV800芯片，数据存储器SDRAM、程序存储器FLASH和SD卡通过微处理器DSP的存储器接口EMIF与微处理器DSP连接。微处理器DSP与光学部分的光源驱动器通过IO口连接，驱动光源驱动器工作。
数据采集模块包括CCD光电传感器、视频放大器、视频A/D转换器、FPGA处理器。CCD光电传感器采用SONY公司的行间转移芯片，CCD光电传感器的靶面位于前端光学部分的接收光聚光镜6的焦点上，并朝向接收光聚光镜6；CCD光电传感器的模拟电信号输出端与视频放大器的输入端连接，视频放大器的输出端与视频A/D转换器信号输入端连接，视频A/D转换器信号输出端与FPGA处理器的一组信号输入IO口连接，FPGA处理器的一组信号输出IO口与CCD光电传感器的行列驱动信号输入口连接，视频放大器采用SONY公司的CXD2006Q放大器、视频A/D转换器采用TI公司的TVP5150型视频解码器、FPGA处理器采用Altera公司的cyclone II系列芯片；FPGA处理器配置有存储器SDRAM，存储器SDRAM采用HY57V561芯片；FPGA处理器的另一组信号输出IO口与SD卡连接；微处理器DSP与FPGA处理器通过IO口连接，进行通信。
车辆超速检测模块采用现有的车检器，如雷达测速装置、激光测速装置、地磁线圈等。车辆超速检测模块的IO口与微处理器DSP的IO口连接，将超速信号传送给微处理器DSP，车辆超速检测模块的串口与微处理器DSP的串口连接，用来传送车速和车道信息的数据。
网络传输模块包括网络变压器和RJ45网络接口，RJ45网络接口与网络变压器输出端连接，网络变压器的输入端与微处理器DSP通过IO口连接，微处理器DSP通过网络变压器和RJ45网络接口将数据传送到internet。
电源模块与其他模块连接，为其他模块供电。
该近红外补光超速抓拍系统的具体操作过程为：当车辆超速检测模块检测到有车辆超速时，通过IO口给微处理器DSP发送超速信号，微处理器DSP通过光源驱动器5驱动光源器发出近红外光源，为抓拍提供光源。同时接收光聚光镜6将被拍车辆1反射回来的近红外光源汇聚，CCD光电传感器的靶面收集反射回来的近红外光源，送入到CCD光电传感器。由FPGA处理器产生CCD光电传感器的驱动信号，在驱动信号的作用下，CCD光电传感器将这些光信号转换成模拟信号，视频放大器对模拟信号进行放大，然后将放大后的模拟信号送入视频A/D转换器转换成数字视频信号，FPGA处理器对视频A/D转换器输出的数字视频信号进行采集，为FPGA处理器配置一片存储器SDRAM，用于存储暂时的图像数据，FPGA处理器对图像进行初步的处理后，将其送入SD卡中，微处理器DSP通过存储器接口EMIF从SD卡中共享图像，首先实现车牌识别，然后对图像进行压缩，将前面从车辆超速检测模块接收到的车速值、车道信息和拍照时的时间信息一起叠加在图片上，然后将处理好的车辆图片通过网络变压器和RJ45网络接口连接网线传送出去，后台信息平台按照网络协议接收到该信息。
其中光学部分的工作过程为：光源驱动器5对光源器4的光源二极管进行驱动，发出近红外光。发射光聚光镜3和发射光路上的发射光整形装置2将光源调整为面光源，为抓拍设备提供足够的能量，光源采用的是近红外光源，该光源为不可见光源，从而有效的克服了闪光灯闪光的问题，解决了闪光灯对驾驶员的影响，将光源的能量限制在人眼安全的范围之内。
FPGA处理器的工作流程如附图3所示，首先微处理器FPGA上电进行程序加载及其配置，对内部各个信号进行初始化，产生CCD光电传感器正常工作需要的行、列驱动信号，同时等待DSP通过IO口传送来的超速信号，如果没有到，微处理器FPGA一直等待，当接收到超速信号时，微处理器FPGA给出驱动CCD开始采集图像的驱动信号，驱动CCD光电传感器开始对前方的场景进行采集，微处理器FPGA对AD转换器的输出的数字信号进行采集，首先将采集到的信号存入数据存储器SDRAM中，然后对这些图像数据进行数字滤波和增强对比度，处理完毕后，送入SD卡中，同时通知微处理器DSP图像已准备好。
微处理器DSP的工作流程如附图4所示：上电后，首先进行程序加载，并对各个变量及接口进行初始化，然后等待车检器传送过来的超速信号，当接收到有超速信号时，通知微处理器FPGA，驱动数据采集模块开始工作，然后等待微处理器FPGA通知SD卡是否有图像，当有图像时，微处理器DSP从SD卡中读取图像，并进行车牌识别，识别完成后，进行图像压缩，然后将车速值和车道信息用字符的方式叠加在最后的图像上，按照网络协议的方式将这些图像从网络传输模块送出。

Claims (1)

1.近红外补光道路违章车辆抓拍系统，包括光学部分和电子控制部分，其特征在于：
所述的光学部分包括近红外光源、光源驱动器、发射光聚光镜、发射光整形装置、接收光聚光镜；光源驱动器与近红外光源连接，对近红外光源二极管进行驱动，发出近红外光源；发射光聚光镜和发射光整形装置依次设置在发射光光路上，其中发射光聚光镜靠近近红外光源设置；接收光聚光镜设置在接收光光路上；
所述的电子控制部分包括DSP中央处理器模块、数据采集模块、车辆超速检测模块、网络传输模块和电源模块；
DSP中央处理器模块包括微处理器DSP以及外围的数据存储器SDRAM、程序存储器FLASH和SD卡，数据存储器SDRAM、程序存储器FLASH和SD卡通过微处理器DSP的存储器接口EMIF与微处理器DSP连接；微处理器DSP与光学部分的激光驱动器通过IO口连接，驱动激光驱动器工作；
数据采集模块包括CCD光电传感器、视频放大器、视频A/D转换器、FPGA处理器，CCD光电传感器的靶面位于前端光学部分的接收光聚光镜的焦点上，并朝向接收光聚光镜设置；CCD光电传感器的模拟电信号输出端与视频放大器的输入端连接，视频放大器的输出端与视频A/D转换器信号输入端连接，视频A/D转换器信号输出端与FPGA处理器的一组信号输入IO口连接，FPGA处理器的一组信号输出IO口与CCD光电传感器的行列驱动信号输入口连接，FPGA处理器的另一组信号输出IO口与SD卡连接；所述的FPGA处理器配置有存储器SDRAM，微处理器DSP与FPGA处理器通过IO口连接，进行通信；
车辆超速检测模块的IO口与微处理器DSP的IO口连接，将超速信号传送给微处理器DSP，车辆超速检测模块的串口与微处理器DSP的串口连接，用来传送车速和车道信息的数据；
网络传输模块包括网络变压器和RJ45网络接口，RJ45网络接口与网络变压器输出端连接，网络变压器的输入端与微处理器DSP通过IO口连接，微处理器DSP通过网络变压器和RJ45网络接口将数据传送到internet；
电源模块与其他模块连接，为其他模块供电。
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