特種車輛特征識別技術在智慧城市建設中的應用

黃健

摘 ?要：有效落實車輛特征識別技術，保證智慧城市道路體系監督與管控水準，一方面須明確需要監控地區的監控地域布局，明確地域氣候、車輛流線、道路類別等數據，確定具有針對性的車輛信息采集系統。另一方面，還需要做好車輛特征識別系統施工流程的管控工作，做好外場設備安裝、電力供應與信號傳輸渠道的調控，并提供可靠的防護措施，以便更好地保證車輛特征識別工作順利開展。該文基于特種車輛特征識別技術特征展開分析，在明確系統結構與技術應用要求的同時，期望能夠為后續車輛特征識別系統的構建提供良好參照。

關鍵詞：智慧城市;特種車輛;特征識別;技術應用

中圖分類號：TP391 ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 項目概況

該項目位于上海市臨港地區，該地區是上海市智慧城市建設體系的重要組成部分，為了更科學地管控地域車輛通行環境，使城市交通持續保持安全且暢通的狀態，現需要在臨港主城區位置設置車輛特征識別系統，通過數據采集、篩選、處理、存儲與解析流程，監督現場環境中是否存在非法渣土車、非法垃圾清運車等車輛，以便遏制非法垃圾傾倒等問題發生，并提高地域執法人員的整體工作效率。目前，車輛特征識別系統覆蓋范圍以滬城環路為主體設置防線，在臨港大道與申港大道等出入口位置安裝。

2 車輛特征識別技術

2.1 算法應用

從算法類型角度來看，目前車輛特征識別技術采用的算法共分為LBP算法、主分量分析法與傅里葉變換特征算法3種類型。其中，LBP算法需要在原有基礎上進行改良，根據圖像內容描述測量算子，并在硬件方面做出調整，以便提升測量特征值的提取速度，使車輛特征處理效率得到顯著提升。主分量分析法的重點是將多重指標降至信息不重復的幾種目標，以此來提升信息識別效率，使信息利用率與后續處理效率得到提升。傅里葉變換特征算法能夠根據車輛基礎數據提取有效信息，使數據滿足可靠性與可利用性要求[1]。

2.2 功能特點

首先，車輛特征識別系統需優先對車輛的三維圖像數據進行采集，其中涵蓋了車型、車牌、顏色與軸型等數據內容，并且識別率控制在98%以上。其次，信息采集設備基于視覺時光流法，能夠對視野內的所有車輛信息進行分離，避免信息混淆或錯亂等問題出現。再次，借助時光流法對車輛行駛的追蹤功能，能夠對處于指定地域的車輛違規問題進行檢測，并將信息傳遞至對應管理平臺。最后，車輛特征識別系統基于多數據采集與追蹤算法，能夠自動分析車輛是否存在逃費等問題，并能夠根據車輛信息存儲至對應的文件夾內。另外，該系統也能夠以道路為主體計算流量數據，確定適宜的通行費額度。

2.3 性能優勢

首先，車輛特征識別技術可以通過信息采集裝置，持續對區域內所有通行的車輛進行抓拍，并在短時間內得到對應車輛的信息。其次，基于車型、車牌、時間段與區域參數等數據，能夠為管理平臺提供快速檢索渠道。再次、基于追蹤算法，能夠判斷車輛是否存在逃費等行為，降低稽查工作的成本與壓力。最后，借助自動化數據分類與存儲系統，車輛特征識別技術能夠根據車輛信息提供對應的車型信息庫，使車型庫信息內容得到持續擴充。

3 系統結構分析

3.1 整體設計

車輛特征識別系統的重點是識別車輛信息，為其他車輛管控系統與職能的展開提供資料參考。因此，系統整體設計的結構主要分為信息采集設備與智能核查功能2個方面。其中，信息采集設備著重采用人眼攝像與像素動態瞬時分配技術，以便通過跟蹤算法對多目標車輛信息進行捕捉與檢測。智能核查軟件著重采用大數據及AI匹配算法，能夠通過攝像機捕捉到車輛信息，與ETC交易流水數據進行核對，再借助人工智能、圖像處理、信息識別與重點篩選等措施，提供具有針對性的數據內容，并最終產出車輛信息報表[2]。

3.2 管理系統與模塊劃分

根據車輛特征識別技術運用與技術特征可知，管理系統內涵蓋了運行模塊、管理模塊、實時顯示模塊、數據查詢模塊4個部分。

運行模塊：運行模塊主要負責識別車輛信息，通過追蹤算法與車輛數據解析的措施，完成視頻化處理需求。相關信息能夠與ETC數據進行核對、匹配與審核，以便為后續稽查工作的開展提供詳細且可靠的數據參照。

管理模塊：管理模塊主要是審核與整理所有車輛信息數據，為數據調用與存儲提供規范化的管控平臺，以便為稽查等工作的開展奠定基礎。另外，管理模塊也可以根據地方道路的要求篩選或修改某些資料數據，為管理部門提供管理渠道。

實時顯示模塊：實時顯示模塊是將現場采集數據在最短時間內傳遞至監督與管理平臺的舉措。在應用過程中，既需要在顯示平臺基礎上提供高清影像，便于車輛管理工作開展，同時還需提供車庫信息核對平臺，以便車庫信息的管理效率提升。

數據查詢模塊：數據查詢模塊是通過數據檢索與連接渠道提供的數據采集措施。在應用過程中，應提供快速減速渠道，使車輛相關數據在短時間內得到統籌，為標記存在逃費風險的車輛數據管控奠定基礎。

4 技術應用

4.1 施工流程設計

為確保特種車輛識別系統的功能性得到充分發揮，并能夠為城市交通體系持續提供數據，為后續智慧城市建設工作的開展奠定基礎。技術人員需結合地域交通環境需求與特征，提供適宜的施工方案，這樣才能保證工程施工質量與效果。

從施工流程角度來看，在車輛特征識別系統設計工作結束后，管理人員需根據施工要求對不同設備與材料進行審核，做好入場檢驗工作，確保所有材料與設備規格符合施工要求，能夠為施工技術的落實奠定基礎。

做好材料審核與深化設計工作后，管理人員需要按照無縫鋼管敷設→外場基礎制作→光電纜敷設→計算機設備網絡安裝→外場鋼構件吊裝→外場設備安裝→供配電與防雷設施安裝→供電系統調試→外場設備單機調試→通信系統調試→系統聯調的流程進行施工。

其中，外場設備的安裝需要嚴格按照設備開箱檢驗→基礎方向→設備基礎檢驗→墊鐵安裝→設備吊裝→安裝精度調整與檢測→設備加固與灌漿→零部件裝配→設備零件潤滑與設備試運行的流程進行施工。過程中，做好現場施工流程與數據的審核、監督工作，以此來保證外場設備的安裝質量與功能性。

外場基礎施工應按照施工準備→基礎放養→基礎開挖→基礎墊層施工→基礎配筋→基礎澆筑→養護→安裝接地體→接地測試→底線坑回填與現場清理的流程進行，通過基礎結構與防雷接地工作的審核管理，為外場設備結構與系統運行安全性提供保障。

最后，在電纜、光纜敷設施工中，應按照施工機具排布→線纜盤布置與審查→線纜展開→線纜敷設與固定→接頭處理與安裝→線纜檢測的流程進行施工[3]。

4.2 傳感器點位布置

特種車輛特征識別技術的運用目標是加強地域車輛行駛與違規行為的監督能力，為城市交通體系管理工作的開展奠定基礎。其中，傳感器是用于監督道路通行環境與狀況的裝置，在道路系統中應用時，需要與攝像機設備進行關聯，當采集到準確的數據信息時，需通過處理器對影像數據進行初步處理，而后再轉換信號格式，將數據信號傳遞至監管平臺內，以便滿足車輛通行的準確信息與場地監督的要求。

在傳感器點位布置期間，施工人員需要做好攝像機鏡頭的檢查工作，判斷鏡頭能夠覆蓋的范圍，再根據覆蓋范圍確定該項目攝像機與傳感器的安裝數量。該項目攝像機鏡頭可根據現場環境的需求調整焦距，因此在點位高度設置方面，僅需要滿足道路車輛通行限高即可。而從臨鋼城區主要出入口布局角度來看，該項目共覆蓋了臨港大道與申港大道等5個主要出入口與2個垃圾易傾倒場所。因此，傳感器應設置在以上5個位置。其中，道路出入口位置需要設置雙向斷面的車輛抓拍與識別系統，垃圾易傾倒場所應設置可移動視頻監控與自動檢測系統，具體數量需要根據現場實際情況進行選擇，并且攝像頭與傳感器應盡量避免安裝在道路彎道位置，這樣可以使數據采集效率與質量可控[4]。

4.3 施工技術應用

在攝像頭安裝過程中，常存在攝像機鏡頭安裝與調試方面的問題，極易影響車輛特征的拍攝效果，因此，施工技術人員要做好電纜敷設、光纜敷設、攝像頭安裝以及太陽能光伏供電設備的安裝工作。同時要確保所有裝置與線纜質量可靠，這樣才能提高車輛信息采集效率，保證安全性以及可靠性。

4.3.1 電纜敷設

電纜敷設施工的工藝流程如圖1所示。

在敷設過程中，首先，依靠放線架進行順直展放，禁止電纜出現扭勁的現象。同時在敷設電纜的過程中，主要采用電纜敷設車進行敷設，速度一般控制在15 m/min左右。其次，在進行穿管敷設的過程中，則采用人工敷設的方式，施工人員在管道兩端進行呼應施工，每根管穿一根，出口位置安排專人看管。此外，當電纜敷設結束后，組織人員進行固定。

4.3.2 光纜敷設

光纜敷設的施工工藝流程如圖2所示。

光纜敷設施工時，要求施工人員按照圖2中的敷設工序進行作業。在實際敷設時，主要采用人工牽引法的敷設方式。首先，按照中間往兩邊的工序穿放，而中間穿放人孔一般選擇高低差比較大的人孔。其次，在牽引過程中，如果光纜超過800 m，則不能一次性牽引，必須牽引到拐彎處或一定長度后，由人孔出倒“8”字，然后將“8”字翻面，讓光纜端頭移到外側，繼續布放，一端布放完后，從牽引頭人孔往纜盤方向，沿孔壁一個一個人孔預留，另一端從纜盤上倒“8”字下地再放另一端，放完后，從纜盤人孔往牽引頭方向預留。此外，光纜接續時，要求施工人員從前端或者尾端依次進行接續，注意剝、潔、切、熔、盤、封6個步驟的操作控制，確保光纜接續質量過關。

4.3.3 攝像頭安裝

施工人員需要率先摘除攝像機及鏡頭保護蓋，審核鏡頭與攝像機旋口尺寸后，根據控制線輕輕旋入對應的位置，確保徹底旋緊后，再調整攝像機鏡頭的光圈與焦距。過程中，施工人員需要關閉攝像機電子快門與逆光補償功能，借助現有攝像機鏡頭對現場環境進行監督，確定具體點位的清晰度后，再根據需求調整光圈與對焦環，以此來保證監視器圖像質量。如果現場光照度變化較明顯，施工人員最好將自動光圈鏡頭的電子快門關閉，手動光圈鏡頭的電子快門打開，將現場的基本照度控制在合格線以上，盡可能使現場圖像的清晰度滿足現場環境管控要求。另外，在攝像頭光圈調控結束后，施工人員還需要將防護罩裝配在攝像機支架上，避免外界氣候等因素對攝像機設備造成損傷[5]。

4.4 太陽能光伏供電設備

在太陽能光伏供電設備的安裝過程中，施工人員要嚴格按照基座工程安裝→支架工程安裝→光伏組件工程安裝→電氣系統工程安裝→數據監測系統工程安裝→數據采集裝置安裝的流程進行施工。此外，嚴格按照該項目標準《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB 50205的要求開展焊接工作，保證所有光伏組件上都有帶電警告標識，依據《建筑電氣工程施工質量驗收規范》GB 50303的要求開展驗收工作，合理安裝通風百葉箱、防輻射罩，采用屏蔽線，保證太陽能光伏供電設備運行的穩定性。

5 系統調試與施工質量檢測

系統調試工作涵蓋了單相設備通電測試、單相設備功能測試、分系統功能測試、系統功能測試、系統運行測試5個環節。檢測內容主要是審核各設備與電纜配電的可靠性與安全性、查看所有防護裝置的裝配質量、查驗所有線纜與端子裝配的合理性、檢查故障警示與報警電子回路是否正常、查驗系統是否能夠正常工作，并能夠將資料存儲至車輛信息庫內。

根據系統調試資料可知，該系統滿足運行穩定與圖像清晰的要求，能夠為交通信息采集與管理工作的展開提供保障。但是在工程設備與材料的選擇上，仍存在信息盲區。

因此，為控制系統質量，管理人員需要做好市場設備的調查工作，堅持擇優采購的原則，對設備技術含量高且工藝復雜的廠商，應進行流程性的監督。監督應由業主代表與監理工程師共同執行，這樣可以使系統構建質量與水準更透明。

6 結論

特種車輛特征識別技術的有效落實，既能夠根據地域交通與功能環境，提供高效的車輛數據信息采集渠道，提供實時化的數據審核平臺，同時憑借施工質量管控舉措，也能夠顯著降低系統施工與調試損耗，使車輛特征識別系統運行的穩定性與成本更可控。因此，在論述特種車輛特征識別技術在智慧城市建設中的應用期間，必須明確系統構建面臨的難題，并提供科學可靠的監管系統與舉措，以便為智慧城市建設工作的展開奠定基礎。

參考文獻

[1]劉金江.車輛特征識別技術在高速公路中的應用[J].中國交通信息化，2019（3）：139-141.

[2]陳建良.人工智能在車輛特征識別中的應用研究[J].華東科技（綜合），2019（1）：26.

[3]郭海濤.基于圖像識別技術的區域交通擁堵狀態判別研究[J].信息記錄材料，2019，20（1）：74-76.

[4]陳毅.基于多特征融合的前方車輛在線識別[D].武漢：武漢理工大學，2018.

[5]羅瑞奇，鐘忺，鐘珞，一種改進Haar-like特征的車輛識別算法[J].武漢大學學報：理學版，2018，64（3）：244-248.