视频闪光源技术在公路超速抓拍中的应用

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1、浙江省公安厅科技处本文主要介绍在高速公路超速抓拍中频闪光源的选择和使用，论述了脉搏动闪光发生特性以及如何通过对脉动闪光灯的控制，解决恶劣光线环境下成像问题，并结合脉动闪光与CCD配合的同步机制，以确保闪光图象的捕获和调节。一、引言随着我国高速公路投资力度和建设步伐的加快，高速公路违章超速抓拍系统也在各省逐步推广起来。由于目前世界上尚未诞生一款既能抓拍整车车型，同时又能抓拍适合车牌号自动识别的全天候自动摄像机，因此为了满足全天候超速抓拍图象的质量要求，尤其是夜间的效果．抓拍设备需要借助辅助光源。频闪光源作为超速检测系统的

2、一个组成部分，已在高速公路全天候检测系统中发挥着重要作用。二、高速公路超速抓拍系统中对光源的要求超速检测系统是交通安全管理监控系统--俗称"电子警察系统"的一类。电子警察系统还包括：车辆闯红灯监测系统、车辆逆行违章检测仪、道路卡口系统以及城市道路综合监控系统等。1、闪光灯在城区车辆闯红灯监测系统的应用闯红灯监测系统、车辆逆行违章检测系统安装在市区十字路口，市区十字路口虽然有路灯等照明设备，可以采用微光摄像机。为了达到较好的图象效果，往往采用大功率闪光灯，使用普通数码相机，感光范围宽。闪光灯发光时间为2000MS，对人眼

3、有一定刺激，系统要求不是很高。2、闪光灯在公路卡口监测系统中的应用公路卡口监测系统，一般在城市或乡镇的国道、普通公路上，很少有路灯等照明设备。公路卡口监测系统要求记录通过车辆的车型和车牌，因此往往采用长明灯作为车型抓拍的辅助光源，用闪光灯作为车牌抓拍的主光源。3、高速公路超速检测系统中环境光源的不同高速公路超速检测系统往往处在荒郊野外，环境光照不均匀，因此系统的前端超速抓拍部分需要辅助光源。而为了达到抓违章超速车辆的需要，往往不可能使用长明灯作为辅助光源，必须使用频闪光源。由于车速快，一个摄象机同时抓拍车型和车牌具有一

4、定困难。高速公路抓拍系统工作干室外环境，天气变化比较大，光线条件复杂。因此，要保证系统全天候、24小时的正常运行，必须解决各种光线条件下的成像问题。要使CCD摄像机成像清晰，必须在环境光照不足的情况下使用辅助光源进行补光。通常，辅助光源可以选择恒定照明灯或闪光灯，也可两者同时使用。目前通常采用恒定照明灯的方案。但恒定照明灯在一个非常空旷、相对目标比较远的室外环境下，对改善夜间成像质量的作用有限。因此，为了提高环境亮度，往往不得不使用功率非常大的恒定照明灯，甚至在同一个行车方向安装几盏恒定照明灯。这样做并不能根本解决夜间

5、成像问题。因为，为提高图像的亮度，在环境光线不足的情况下，需要降低快门速度来提高摄像机的进光量，但是，对干高速运动的汽车，为了成像清晰，就要将快门速度限定在比较快的水平上，这是在采用恒定光源方案下难以解决的矛盾。如采用普通闪光灯，强光除会对驾驶员的正常驾驶造成一定影响外，在同一频率的闪光照射下，还会存在车身和车牌的反光强度不同(一般车牌反光强度大，车身反光强度弱，满足了车牌反光要求，车身就看不清；满足车身反光要求，车牌就暴光过度)以及不同车辆、不同规格的牌照的反光要求不一样等问题。因此在前端超速抓拍中要使用变频频闪光源

6、。同时根据以上因素，所选择；的光源必须满足下列条件：(1)必须有较强的冻结能力，为频闪光源(2)光脉冲可调，提供不同的脉冲宽度(3)光强较大时，脉冲宽度要小三、光源选择1、CCD的成像特性CCD是电荷耦合器件(ChargeCoupledDevice)的简称，作为半导体表面器件，在质量和成本上有独到的优势，电荷转移效率达到99.9999%。目前常用的工业摄像机几乎全部采用了CCD器件作为摄像元件。CCD器件是积分型器件，其输出电信号既与CCD器件光敏面的照度(Ev)有关，也和光电积分时间(t)有关：L=kEt=KQ式中，

7、k为比例常数，Q为暴光量(单位lx·s)．Q的上限为CCD器件的饱和暴光量，下限为CCD器件的最低灵敏度。一般来说，在灵敏度值附近，噪声掩盖许多信号图象，很多暗部已经无法检测，即使使用自动增益调高画面亮度，画面的层次少，清晰度差，细节难分辨，难免带来很大的测量误差。所以使用CCD器件时，为了保证图象质量，仍不能工作在光照明显过强或不足的场合。CCD的象面照度对被摄物面亮度有较高要求，若物体本身不发光，则需要外加光源照明。物面的照度与光源的光强有关系：设外加照明光源为连续发光的射体，其光强为I，亮度为B，置于光轴上，以立

8、体角Ω射出光线。在理想点光源条件下，距光源距离X处，目标上面积元ds所受光通量dF为：dF=B.COSα.dΩ式中Ω为点光源与受光面元ds之间连线与光轴的夹角，dΩ为受光面元ds对发光面元dA所张的立体角，而且dΩ=dscosα/l2，l为ds与dA之间的距离，有COSα=X/l，因此dΩ=dsCOS3α。在扩展光源条件下，设光源