zhinengjiaotongshishangshijimotichudexingainian，xianzaizhengyijikuaidesuduxingchengxindechanye，zhanshilejidadeshichang。tashejiduozhongxueke，qiguanjianjishushiruhehuoqugaosuxingshicheliangdeqingxituxiang
，baokuochexing
、顏色、車牌
、行駛速度，特別是夜間如何獲取這些圖像和參數。
一、問題的提出

      從原理上講，一切運動物體特別是高速運動物體的成像，都必須用高速攝影或高速攝像，前者用膠片記錄，後者用錄像帶、硬盤等光電磁介質記錄。通過所記錄的動態圖像判讀運動物體的運動參量，如速度、加速度(或減速度)，旋轉角速度，攻角等。火箭
、導彈的飛行姿態和參數是這樣測量，行駛車輛的速度、車型和車牌成像也同樣需要這樣測量，即首先將行駛車輛“凍結”成清晰的圖像，然後再藉此判讀車輛速度。我國交通電視監控方麵的資深專家有一段精辟的論述[1.gif>：
、識(shi)別(bie)車(che)輛(liang)顏(yan)色(se)
，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)夜(ye)間(jian)複(fu)雜(za)照(zhao)明(ming)環(huan)境(jing)中(zhong)，各(ge)種(zhong)路(lu)燈(deng)光(guang)源(yuan)在(zai)車(che)輛(liang)表(biao)麵(mian)產(chan)生(sheng)的(de)不(bu)同(tong)反(fan)射(she)，相(xiang)似(si)顏(yan)色(se)在(zai)高(gao)速(su)移(yi)動(dong)中(zhong)的(de)抓(zhua)拍(pai)等(deng)等(deng)因(yin)素(su)使(shi)得(de)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)困(kun)難(nan)重(zhong)重(zhong)，到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)，尚(shang)未(wei)見(jian)到(dao)國(guo)際(ji)上(shang)出(chu)現(xian)商(shang)品(pin)化(hua)的(de)產(chan)品(pin).

      可以用一句總結性的話來說，普通攝像要完全應對智能交通所麵臨的諸多技術需求是困難的。主要的技術限製是：一是解決不了精確同步問題(在高速攝像研究中大約要花1／3到1／2的時間和精力來解決同步問題)

；二是解決不了高速問題，也就是說車速高到一定程度
，圖像(主要是車牌圖像)就拍不清晰，特別是夜間拍不清晰。對於100km／h以yi上shang的de車che速su，白bai天tian光guang照zhao條tiao件jian好hao時shi
，或huo許xu可ke以yi獲huo得de車che輛liang圖tu像xiang
，可ke天tian微wei亮liang，傍bang晚wan，夜ye間jian，普pu通tong攝she像xiang是shi難nan以yi獲huo得de清qing晰xi圖tu像xiang的de，更geng不bu用yong說shuo是shi彩cai色se圖tu像xiang了le。三san是shi高gao速su條tiao件jian下xia的de彩cai色se複fu現xian，識shi別bie。四si是shi視shi頻pin智zhi能neng觸chu發fa作zuo為wei智zhi能neng交jiao通tong領ling域yu將jiang來lai的de一yi個ge發fa展zhan方fang向xiang
，用yong普pu通tong攝she像xiang技ji術shu實shi現xian起qi來lai困kun難nan重zhong重zhong，誤wu觸chu發fa率lv高gao.

      總的說來，普通攝像技術應用於智能交通領域具有攝像頻率低
，“凍結”能(neng)力(li)不(bu)夠(gou)的(de)技(ji)術(shu)困(kun)難(nan)
，而(er)且(qie)是(shi)無(wu)法(fa)用(yong)其(qi)它(ta)技(ji)術(shu)措(cuo)施(shi)來(lai)補(bu)救(jiu)的(de)
，因(yin)為(wei)被(bei)測(ce)對(dui)象(xiang)是(shi)有(you)一(yi)定(ding)速(su)度(du)的(de)行(xing)駛(shi)車(che)輛(liang)
，速(su)度(du)越(yue)高(gao)，這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)不(bu)足(zu)越(yue)明(ming)顯(xian)。為(wei)了(le)克(ke)服(fu)以(yi)上(shang)瓶(ping)頸(jing)技(ji)術(shu)
，又(you)為(wei)了(le)用(yong)視(shi)頻(pin)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)來(lai)解(jie)決(jue)交(jiao)通(tong)信(xin)息(xi)采(cai)集(ji)問(wen)題(ti)(專家認為[1.gif>：現代應用的各類交通信息檢測方式中，與環形線圈、壓力
、趨聲波
、微波、紅外、激光等手段相比
，能夠取得最豐富內容信息的莫過於視頻檢測)。智能交通領域應引進高速攝像技術。當然目前國外的高速攝像係統由於價格昂貴(美國生產的1000幀／秒高速攝像係統售價10萬美元)，還不能為我國交通部門所接受。那麼出路有沒有呢?

二、高速攝影與高速攝像

      高(gao)速(su)攝(she)影(ying)在(zai)信(xin)息(xi)論(lun)中(zhong)是(shi)這(zhe)樣(yang)定(ding)義(yi)的(de)對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)人(ren)眼(yan)無(wu)法(fa)跟(gen)隨(sui)的(de)高(gao)速(su)流(liu)逝(shi)過(guo)程(cheng)，高(gao)速(su)攝(she)影(ying)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)耦(ou)合(he)的(de)時(shi)空(kong)信(xin)息(xi)係(xi)列(lie)
，其(qi)中(zhong)空(kong)間(jian)信(xin)息(xi)用(yong)圖(tu)像(xiang)來(lai)表(biao)達(da)，時(shi)間(jian)信(xin)息(xi)用(yong)拍(pai)攝(she)頻(pin)率(lv)來(lai)表(biao)達(da)。上(shang)世(shi)紀(ji)八(ba)十(shi)年(nian)代(dai)中(zhong)期(qi)以(yi)前(qian)，世(shi)界(jie)上(shang)以(yi)各(ge)種(zhong)速(su)度(du)運(yun)動(dong)的(de)目(mu)標(biao)， 如果人們想“看清”目(mu)標(biao)的(de)圖(tu)像(xiang)
，獲(huo)得(de)運(yun)動(dong)的(de)參(can)數(shu)
，最(zui)有(you)效(xiao)的(de)技(ji)術(shu)手(shou)段(duan)是(shi)用(yong)高(gao)速(su)攝(she)影(ying)機(ji)來(lai)加(jia)以(yi)記(ji)錄(lu)。世(shi)界(jie)各(ge)國(guo)發(fa)展(zhan)的(de)各(ge)種(zhong)各(ge)類(lei)高(gao)速(su)攝(she)影(ying)機(ji)解(jie)決(jue)了(le)當(dang)時(shi)急(ji)需(xu)的(de)測(ce)試(shi)所(suo)需(xu)，子(zi)彈(dan)、氫彈的爆炸，火箭、導彈等飛行丸的測量，各種軍工目標以及工業，農業、生sheng物wu醫yi藥yao工gong程cheng
，體ti育yu等deng各ge領ling域yu的de目mu標biao測ce量liang，推tui動dong了le生sheng產chan力li的de發fa展zhan。隨sui著zhe技ji術shu的de進jin步bu，軍jun工gong研yan究jiu對dui測ce量liang實shi時shi性xing要yao求qiu越yue來lai越yue高gao速su攝she影ying實shi時shi性xing差cha的de缺que點dian越yue來lai越yue顯xian現xian出chu來lai。美mei國guo海hai軍jun在zai做zuo艦jian艇ting發fa射she火huo箭jian的de試shi驗yan時shi，急ji於yu想xiang立li即ji看kan到dao飛fei行xing火huo箭jian的de姿zi態tai，高gao速su攝she影ying難nan以yi滿man足zu這zhe一yi要yao求qiu，因yin為wei膠jiao件jian要yao衝chong洗xi，要yao判pan讀du，至zhi少shao要yao幾ji個ge小xiao時shi。這zhe就jiu是shi為wei什shen麼me第di十shi三san屆jie高gao速su攝she影ying與yu光guang子zi學xue國guo際ji會hui議yi在zai東dong京jing召zhao開kai的de時shi候hou
，各ge國guo科ke學xue家jia共gong同tong發fa展zhan“高速攝像”作為學科發展的新方向之一的原因。

“高速攝像”與“高速攝影”
，一字之差，但硬件和性能上有很多差異

，首先是記錄的介質不問。高速攝像
，由於采用錄像帶
、硬ying盤pan和he其qi他ta光guang磁ci裝zhuang置zhi作zuo為wei記ji錄lu介jie質zhi，提ti高gao了le實shi時shi性xing，可ke做zuo到dao即ji拍pai即ji回hui放fang。浙zhe江jiang大da學xue高gao速su攝she像xiang研yan究jiu室shi在zai做zuo槍qiang彈dan發fa射she試shi驗yan時shi
，在zai槍qiang彈dan出chu槍qiang口kou的de同tong時shi，屏ping幕mu上shang即ji顯xian示shi槍qiang彈dan的de飛fei行xing姿zi態tai(三個像)
，飛行速度、加速度也同時顯示在畫麵的適當位置。高速攝像與高速攝影的異同點詳見表一.

目前，能生產高速攝像機的大都是發達閩家，如美國
，日本、英國、德國，法國。典型產品如美國柯達公司生產的SP-2000
，拍攝頻率每秒2000幀，每幀的曝光時間為拍攝頻率的倒數，即最短為500μs。SP-2000的售價為30萬美元
，簡易型為10萬美元。其價格和性能決定了它難以在智能交通中被采用.
智能交通中采用高速攝像的必要性

1、圖像凍結的需要
 監控高速球技術及原理？
  交通監控中的圖像清晰度與下列因素有關：鏡頭成像清晰度，CCDxiangsu，tuxiangcaijikadexingneng，jisuanjixingnengyuxiangguanruanjian，yijipuguangshijianneimubiaohetuxiangdeyidongjuli，zaigaosucheliangdejiankongzhong，houzhejiangduituxiangqingxiduqidaojuedingxingdezuoyong。xia—組zu數shu據ju可ke幫bang助zhu理li解jie動dong態tai目mu標biao圖tu像xiang清qing晰xi度du的de問wen題ti。在zai曝pu光guang時shi間jian內nei，目mu標biao在zai移yi動dong，圖tu像xiang也ye相xiang應ying在zai移yi動dong。要yao使shi動dong態tai圖tu像xiang清qing晰xi。必bi須xu保bao證zheng在zai曝pu光guang時shi間jian內nei圖tu像xiang移yi動dong距ju離li盡jin量liang小xiao，或huo控kong製zhi在zai允yun許xu範fan圍wei內nei。對dui於yu速su度du為wei100km／的車輛來講

，每秒鍾差不多行駛28米
，如果快門時間為1／1000秒，則在曝光時間內，車輛移動28mm
，圖像移動2.1m(設光學縮小，比例為13倍)。如果快門時間為1／2000秒
，則圖像移動了1mm左右
，清晰度才有所保證。這時帶來的問題是晴天條件下，一天中也有相當長時間曝光不足。更不要說陰天或雨天了.

當然
，夜間更會成為問題
，如果用連續光來照明，一年的電費會是一個驚人的數字
，無論從能源節省和用戶角度看，都是不可接受的.

如果車輛速度提高到200km/h，即使用1／2000秒的快門速度，圖像移動距離即達到2mm，清qing晰xi度du就jiu難nan以yi保bao證zheng了le。從cong這zhe些xie數shu據ju可ke以yi得de出chu結jie淪lun為wei了le得de到dao高gao速su車che輛liang的de清qing晰xi圖tu像xiang
，必bi須xu采cai用yong高gao速su攝she像xiang的de技ji術shu，提ti高gao拍pai攝she頻pin率lv
，拍pai攝she一yi幀zhen圖tu像xiang的de時shi間jian，即ji快kuai門men時shi間jian越yue短duan越yue好hao
，必bi須xu做zuo到dao微wei秒miao量liang級ji.

2、高速同步的需要

gaosushexiangzhong，tongbushiyigejizhongyaodegongzuo。chufachuanganqijiancedaoyouche

，shenmeshikequpai
，zhejiuxuyaotongbu，xuyaojingquedeshijiantongbu，fouze
，tuxiangzhuapaibudaohuozhebuqingxi。yi200km／h的車速為例
，用不同的攝像頻率的高速攝像機，其一幀時間內車輛移動的距離見表二.

CCD攝像機的同步時間少則—幀的時間
，多則幾幀的時間

，對於普通攝像技術，一幀時間車輛已移動2.24m，2幀時間就移動4mduo，daidaoyaopaishi，cheliangyichuleqingxiqu，yinweirenhejingtoudejingshendoushiyouxiande。yejianweilebiaodacheliangdechexing
，yanseyijiqingxidechepaituxiangheyanse，wangwangxuyaopaisheerzhenyishangdetuxiang，chulexuyaogaodeshexiangpinmiaoxiaohaixuyaogaodetongbujingdu，fouzepaiwan—幀
，拍另外幾幀時，車輛已經出了視場.

3、智能視頻觸發的需要

智zhi能neng視shi頻pin觸chu發fa被bei很hen多duo專zhuan家jia評ping為wei今jin後hou的de發fa展zhan方fang向xiang
，比bi起qi線xian圈quan觸chu發fa
，有you許xu多duo獨du特te的de優you點dian，如ru觸chu發fa精jing度du高gao，施shi工gong簡jian單dan，工gong程cheng量liang少shao，使shi用yong壽shou命ming長chang
，不bu破po壞huai路lu麵mian，不bu會hui引yin起qi日ri後hou的de路lu麵mian開kai裂lie。但dan有you個ge條tiao件jian就jiu是shi要yao用yong高gao速su攝she像xiang來lai實shi現xian
，如ru果guo用yong普pu通tong(25幀每秒)
，就會出現同步精度低
，誤觸發率高，或正待要拍時，目標已跑出視場這樣一些情況.

目前，國內不少廠家用普通攝像技術來實現智能視頻觸發，給用戶的感覺是“誤觸發率高，不可靠”。其真正的內在原因像頻率不夠高，同步精度低造成的.

在國內外的許多文獻中
，凡論述動態目標的攝像
，就會有“捕獲”的字眼。與“捕獲”直接相關的是“同步”，隻有同步精度高了，才會有高的“捕獲率”。這就是為什麼要用高速攝像技術來實現“智能視頻觸發”的原因.

4、圖像壓縮。處理。存儲和傳輸的需要

智能交通中，除了獲取行駛車輛的動態圖像外
，還需要將圖像進行壓縮
、處理、存儲和實時傳輸
，都需要以盡可能快的速度完成上述步驟，攝像頻率高，“凍結”能(neng)力(li)強(qiang)
，有(you)利(li)於(yu)整(zheng)個(ge)抓(zhua)拍(pai)過(guo)程(cheng)時(shi)間(jian)的(de)縮(suo)短(duan)，也(ye)有(you)利(li)於(yu)係(xi)統(tong)對(dui)車(che)隊(dui)的(de)拍(pai)攝(she)，對(dui)高(gao)速(su)公(gong)路(lu)中(zhong)同(tong)一(yi)車(che)道(dao)上(shang)相(xiang)距(ju)一(yi)定(ding)距(ju)離(li)的(de)數(shu)輛(liang)高(gao)速(su)車(che)輛(liang)的(de)抓(zhua)拍(pai)
，否(fou)則(ze)，這(zhe)都(dou)將(jiang)成(cheng)為(wei)一(yi)句(ju)空(kong)話(hua).