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摘要：如今，城市交通拥堵问题日益严重，智能交通系统应运而生，电子警察作为智能交通的重要组成部分在各国大中小城市运用普遍。交通事故、交通拥堵是交通管理部门日常工作的重点，电子警察系统的现代化、智慧化为交通管理部门提供了可视化依据，通过自动检测和取证对违法车辆进行了实时监控，有效提高了交通秩序的安全性。
关键词：电子警察；嵌入式系统；视频采集
一、电子警察系统概述
（一）电子警察系统发展过程
智能交通的发展是目前世界交通运输领域研究的重点，针对日益严重的交通拥堵等一系列需求和生态环境压力，采用了通信技术、控制技术等现代信息处理技术对传统交通运输系统进行了进一步改造提升，使得系统资源的使用效率大大提升，系统安全性不断增强，大大节约了资源消耗，有效对环境起到了保护作用。
随着国民经济的飞速发展以及城市化进程日益加快，城市规模也不断扩大，机动车保有量大幅增加，由于城市中心城区的规划设计不合理、部分驾驶员安全意识薄弱等问题的出现，交通拥堵越来越凸显，交通违章、交通事故的发生率保持逐年上升趋势。交通管理部门为保证道路交通的畅通、安全有序，减少交通事故的发生，不断寻求有效的解决手段。
电子警察系统的功能特点为解决城市交通管理难题开辟了新的路径，它全天候的自动监测功能在改善交通安全、维护交通秩序、增强执法公正性等多方面效果显著。在我国各大城市已布局覆盖市区的电子警察监控网络，并且电子警察系统的应用不断更新，但与美国、日本等发达国家相比，我国的技术上仍主要以线圈检测为主，仍存在一些问题。
（二）电子警察发展趋势
嵌入式体系是指使用工业用CPU来运行多任务实时操作，以工业设计的体系而取代桌面体系，这种体系模式已成为工业自动化控制的发展方向。当前ARM、COLDFIRE、POWERPC等硬件平台是比较成功的。对于操作系统，Linux是最好的选择。其内核稳定性极好且开放式源代码架构的特性能使所有公司在现有研究成果的基础上进行开发。Linux兼容于UNIX并具有良好的网络支持能力，大大改善了系统的升级发展。因此，适用于电子警察的嵌入式系统结构体系成为未来系统控制部件的主要方式。在车检器这一方面，视频电子警察广泛应用于电子警察系统中，随着信息技术的不断发展，原有的数码相机抓拍式电子警察将被淘汰，目前“数码+视频”电子警察成为市场传播的主要产品。
二、基于嵌入式的电子警察系统
由于工控机存在成本高、日常维护量大及可利用性低等问题，因此提出并设计了基于嵌入式视频采集的电子警察系统。工业自动化控制是未来发展的趋势之一，嵌入式系统通过使用工业级CPU能够运行多项任务操作系统，其具备功耗低、体积小、可定制及集成度强等特点受到广泛的应用。
（一）系统功能需求分析
系统功能实现了对各种交通违章行为的抓拍，主要包括闯红灯电子警察、逆行驾驶电子警察等，在使用线圈或者全视频等方式下都能完成对交通状况的监测。为了更好地实现城市交通管理的精细化，以研发实用性强、节约成本、性能齐全为原则，对电子警察系统的设计提出以下几点要求：
1、系统设计应充分运用先进且成熟的技术，只有保证结构体系的超前、软硬件的正确选择，才能实现未来业务的发展和技术更新的不断需求。
2、系统的可扩展性、兼容性及可移植性都是不可或缺的，系统方案设计应充分运用当下先进的信息化建设成果，预留扩展接口是必要的。
3、平台的设计注重开放性，通过视频、超声波等多种检测方式来检测，为满足用户共享信息或其他协同工作的需求尽量配置多数据传输接口。
4、能够对车辆各种违章行为进行抓拍，形成包括违章时间、地点等详细的资料信息内容。
5、系统拍摄的图片文件或视频文件的格式必须能够与各地公安局等相关单位的管理信息系统连接。
6、系统应易于操作、管理、更新和维护，人机界面协调。
（二）系统设计方案
基于嵌入式的图像采集部分和传输环节是设计方案的核心，包含了图像采集技术、图像处理、数字信息和嵌入式系统集成等技术。图像采集器和图像传输器是该部分的重要组成，图像采集器不断收集监视外界的触发信号，若外界发出信号会立即进行图像的采集和压缩处理；图像传输器则通过接收图像采集器送达的图像信息，来判断用户的需求将该信息传递到远端服务器。
图像采集器的组成部分为嵌入式微处理模块、视频采集模块和辅助模块。嵌入式微处理模块的CPU完成了图像的压缩、处理、保存和传输；视频采集部分通过视频捕获卡及摄像机的功能利用，实现了图像的抓拍、记录和存储；辅助电路则完成了触发信号的收集和处理及其它配套功能。图2展示了嵌入式静态图像采集系统的硬件结构示意图，图像传输器的主要功能一方面是通过与图像采集器定时通信，将图像采集器里的图片进行下载存储，而且可以进行参数的设定，另外一方面通过与远端服务器的通信来实现存储照片的传输与参数设置。
图1图像采集和传输模块结构示意图
嵌入式操作系统通常选用常规的Linux,对系统内核、文件系统及用户程序进行裁剪压缩不到1MB,将其存储于Flash芯片当中。在整个嵌入式Linux系统中，涉及的软件技术有文件系统功能、TCP/IP网络协议、进程间通信、JPEG静态图像要素算法等。
三、违章车辆运动检测
电子警察系统对违章车辆的视频检测技术也非常重要。完整的车辆违章检测系统一般包括三个部分：即视频图像采集部分、车辆违章识别部分和车辆违章信息储存传输部分。再进一步划分，车辆违章识别部分又包括预处理、违章车辆检测和背景更新三个模块，违章车辆信息储存传输部分又包括服务器通信和本级数据存储两个模块。
视频图像采集部分是车辆违章检测系统软件的基础模块，其可以完成的功能包括确定视频输入端口、选择视频输入模式、调节视频图像的对比度、亮度和饱和度等等。
图2嵌入式静态图像采集系统硬件结构示意图
车辆违章识别部分是车辆违章检测系统软件的关键部分，其功能实现过程主要是先从内存区域中，预处理当前所输入的图像，之后将目标车辆提取，并判断是否属于违章车辆，如果是违章车辆，系统将自动启动数码相机予以抓拍。与此同时，系统会不断对道路的背景进行更新，以保证图像真实。
违章车辆信息储存传输部分的作用主要在于每当检测到违章现象，系统就会自动保存一张最为完整的全景图像，并及时向抓拍模块发送抓拍的命令。
结语：
电子警察系统已然成为智能交通信息系统的重要组成部分，随着电子警察系统功能的日益完善，不但解决了交通部门人力不足的问题，而且大大减轻了交通管理部门的工作负担，提高了工作的准确率、科学性，实现了城市交通的智能化、精细化管理。
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