智能交通系统设备（智能交通系统功能）

智能交通系统（ITS）是将先进的信息技术、通信技术、传感技术、控制技术、计算机技术有效地集成和应用到整个交通管理系统中的大规模、综合性的交通管理系统。实时、准确、高效的综合运输和管理系统。其中，相机应用无处不在。作为ITS的“智慧眼”，摄像头质量和性能至关重要。

智能交通领域所需的感光芯片通常需要全局快门技术和高灵敏度。它们通常采用大像素，这样即使在很短的曝光时间下也能产生清晰的图像，从而满足高速成像的要求。

集成商和OEM 可以按照以下指南为其ITS 找到合适的相机。

智能交通系统(ITS) 可以改善交通安全和流动性、提高生产力、促进执法并最终帮助创收。然而，在为ITS 选择摄像机时，如果不考虑恶劣环境和特定应用的要求，可能会导致系统不太成功。此外，数量众多的选项可能会让人难以知道从哪里开始。

摄像头主要应用于交通监控、自动车牌识别（ALPR；在英国称为自动车牌识别或ANPR）、门禁控制、高载客量车辆车道监控（HOV）、停车执法、速度控制等ITS技术中。执法和资产保护等应用场景。根据应用场景，可能需要不同类型的摄像机和系统。所有设置都面临着挑战，例如相机设置所需的长电缆必须能够承受恶劣的环境，以及嵌入式系统需要边缘处理能力以实现快速反馈。仔细考虑这些因素可以确保系统成功，降低拥有成本，并确保其运营面向未来。本文介绍了一些常见的挑战以及解决这些挑战和实施成功ITS 的方法。

01

画面质量

在研究用于ITS 应用的相机时，所有规划都必须从图像质量开始。对于ANPR/ALPR应用场景，系统主要有两个任务：识别摄像头视野内是否有车牌/车牌，然后对车牌进行解码。这两项任务都可能出错。成功的ANPR/ALPR 系统需要高质量的图像，以便软件能够执行光学字符识别(OCR) 和光学字符验证(OCV) 任务。系统设计人员和集成商需要功能强大的相机。

图像传感器较差的相机无法产生高质量的图像，因此图像传感器必须是关键考虑因素之一。由于室外照明条件的变化，ITS 场景的亮度可能会有很大差异，无论照明条件如何，摄像机都必须能够捕获图像最亮和最暗的部分，并提供其数据和细节。衡量相机检测高光、最大和最小光强度的能力称为“动态范围”；分贝值（dB）越高越好。 Sony Pregius 和Pregius S 系列等高质量图像传感器采用全局快门CMOS 图像传感器，可提供高动态范围灵敏度，非常适合各种ITS 应用。

Teledyne FLIR 的Blackfly S 系列相机提供一系列基于Sony Pregius 和Pregius S 图像传感器的相机型号。这些相机的像素范围为1.6 至26 兆像素，适用于各种ITS 任务。例如，BFS-PGE-161S7C-C（彩色）和BFS-PGE-161S7M-C（单色）相机配备16.1 兆像素Sony IMX542 Pregius S 传感器，动态范围为70.46 dB，饱和度为9609 e - 470 nm 处测得的量子效率在（蓝光）下为45.76%，在525 nm（绿光）下为52.26%，在630 nm（红光）下为33.49%。在应用场景不需要的情况下购买高分辨率相机会增加整个项目的成本，但如果考虑到未来的场景，这是合理的。例如，集成商和OEM制造商可以考虑未来的运营并提前为道路扩建做好准备，以避免以后更换较低分辨率的摄像机。

02

捕捉颜色

颜色是另一个重要的质量指标。就ANPR/ALPR 而言，黑白图像用于显示车牌，而彩色图像用于提供特定情况的上下文（交通信号灯、颜色编码的道路交通标志等）。当使用安装在车辆上的摄像头检查停放不当的车辆时，颜色也很重要。例如，在西班牙，街道上的蓝线表示司机必须付费的停车位，而绿线表示为附近居民保留的停车位。嵌入式视觉系统可以自动检查违规情况，但需要高质量的色彩再现才能做到这一点。

图像传感器对光有特定的响应（量子效应），并且每种照明条件（例如日光）都有自己的发射光谱，影响捕获时图像的显示方式。量子效率决定了图像传感器将光子转换为电子的能力，并且该效率随波长而变化。颜色收集工具考虑每个颜色通道与其他通道的相互作用，并独立设置每个颜色通道的幅度。颜色校正矩阵测量并补偿这些相互作用，以更准确地再现特定对象的真实颜色。这在微小色差会对结果的准确性和可靠性产生负面影响的应用中尤其重要。

相机和视觉系统有时难以处理玻璃等反射表面的反射和眩光。例如，如果ITS 在执行HOV 车道监控时想要查看车辆内部，阳光的反射和眩光可能会阻止摄像头捕获车辆内部的图像。 Teledyne FLIR 提供两台基于5 兆像素Sony IMX250MZR 单色偏振传感器的相机（一台GigE 相机、一台USB 相机）和一台基于5 兆像素Sony IMX250MYR RGB 偏振传感器的相机（USB3 相机）。

图2：即使在可能存在眩光或反射的困难情况下，偏振相机也能捕捉汽车内部的图像。

03

硬件专家

ITS 行业中的一些集成商和OEM 可能比硬件拥有更多的软件专业知识。选择、测试和优化硬件可能是一项挑战，但经验丰富的相机供应商可以提供项目的技术咨询，并帮助选择和设置相机。还应推荐值得信赖的合作伙伴提供供应商未提供的配件和服务，包括镜头、接线、外壳和软件开发。

OEM 和集成商还需要设计和开发阶段的支持，以及系统设置和软件咨询方面的帮助。用户应该选择通过系统工程师和支持团队的组合提供这些服务的相机公司，并经常打电话确认。在选择硬件提供商之前，最终用户还应该询问有关系统支持以及提供商处理客户关系的方式的问题。

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SWaP-C 和性能

SWaP-C 是研发和军事应用中常用的术语，代表“尺寸、重量、功率和成本”。所有应用类型都需要SWaP-C 最佳设备、系统和程序。 ITS 应用也不例外。近年来，低成本板级ITS相机越来越受欢迎。但性能降低的相机无法满足要求。这些相机必须平衡SWaP-C 和性能。 Teledyne FLIR 实现这种平衡的一种方法是确保其所有板级摄像机都具有与盒装摄像机相同的功能集。

图3：尽管设计紧凑，Teledyne FLIR 板级摄像头仍提供与盒装摄像头相同的功能集。

ITS 的一个趋势是部署高分辨率摄像机来覆盖高速公路上的多个车道。例如，以前使用具有低分辨率图像传感器的板级相机的集成商可能希望从1.3 兆像素相机升级到8.9 兆像素或12 兆像素相机。但如果新相机看起来与之前的型号不同，集成商将不得不重新设计并重新认证。 Teledyne FLIR 对不同分辨率的板级相机使用相同的外形尺寸，因此集成商可以更轻松地升级其系统。

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嵌入式转换

与机器视觉市场一样，ITS也开始转向低功耗、小型化设计和边缘计算能力的嵌入式系统。说到ITS中的嵌入式系统，首先想到的应用场景可能是车载系统，但嵌入式系统几乎可以适应任何ITS或智慧城市应用场景。

集成商应该评估一些流行的嵌入式硬件选项的适用性。例如，相机是否可以与NVIDIA 的Jetson TX2 或Xavier 嵌入式模块配合使用？许多ITS应用场景涉及复杂的算法，需要一个能够处理它们的系统。

为此，Teledyne FLIR 推出了适用于TX2 的Quartet 载板。它是针对ITS应用场景定制的，允许客户将四个板级USB3摄像头直接连接到TX2，无需集线器或转换器。同轴供电电路板上的每个连接器都有自己的总线，因此无需与其他连接共享带宽。例如，借助Quartet，集成商可以同时部署用于整体背景的高分辨率彩色相机、用于ANPR/ALPR 的单色相机以及用于查看挡风玻璃后面的偏振相机，所有这些都通过单个连接系统实现。

图4：Quartet 载板专为Jetson TX2 设计，可在空间受限的应用中连接四个摄像头。

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坚固可靠

ITS应用场景中使用的相机必须能够满足处理任务的物理要求。例如，对于汽车应用，集成商必须考虑相机在极端温度下运行的能力。虽然许多相机都集成到防护外壳中以承受恶劣的环境，但相机仍然需要能够在高温（超过50 摄氏度）下运行； Teledyne FLIR确保其所有相机型号均成功通过HALT测试（高加速测试寿命测试），以确保相机在-30至80摄氏度之间不会出现故障。

集成商在选择相机时还必须考虑冲击和振动。相机必须满足冲击和振动的行业规范，以确保图像质量和长期系统可靠性。购买相机时，集成商应研究其所经历的测试类型。 Teledyne FLIR 相机的振动测试已公开记录。

一般来说，ITS摄像机必须具有极高的可靠性。借用体育界的一句老话，“最重要的能力是会打”。相机必须能够长时间执行所需的任务，而不会出现故障或损坏，并且无需更换。所有ITS 集成商都知道在已部署的系统中更换摄像头的成本和麻烦。集成商可以通过选择经证明可以在ITS 环境中连续运行多年的高质量摄像机来避免这种不便和尴尬。

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时间戳和GPS 数据

GigE Vision 相机在ITS 应用中很受欢迎，原因有很多，包括支持极长的电缆。另一个鲜为人知的原因是它能够支持IEEE 1588 精确时间协议(PTP)。支持IEEE 1588 PTP 的相机在曝光时准确地为图像添加时间戳。此外，该标准还提供高级功能，例如允许多个摄像机根据基于时间的内部命令同时采集图像，而无需外部触发器。

图5：计算路径延迟并将其包含在同步设备时钟的过程中。主设备向位于(1)和(2)的从设备发送两个信号。然后，辅助设备将信号发回(3)，其中计算路径延迟并用于同步时钟(4)。

该标准很重要，因为它可以与外部硬件同步并将GPS 数据嵌入图像流。例如，可以准确地检测到违反速度限制的车辆（没有雷达）。两个不同时间点的时间戳可以帮助判断车速是否超过限速，而两个时间点的精确图像定时也可以简化高精度速度分析的过程。

时间戳对于基于龙门架的自动收费执法也很重要。如果时间戳不准确，将无法生成整车图像；必须先同步时间戳，然后才能执行计费。在系统设计方面，购买前必须考虑是否需要时间戳。

系统成功实施

目前市场上的一些相机不可避免地会出现故障，令人头疼，更不用说时间、金钱、声誉和公众信任的损失。请记住在评估相机时始终考虑图像质量、硬件灵活性、嵌入式功能、物理设计和可靠性，以及时间戳和GPS 数据的重要性。只要考虑到这些因素，集成商就为整个系统的成功奠定了基础。

Teledyne FLIR 提供一系列坚固耐用的紧凑型工业相机，可以可靠地部署到各种ITS 项目中，范围从低分辨率(1.3 MP) 一直到用于多车道覆盖的高分辨率(20 MP+)。 ）各种需求。立即联系我们，了解我们的相机如何改变您的ITS 应用，无论是现成的还是根据您的特定需求定制的。

图6：Teledyne FLIR 的Blackfly S 等相机采用索尼最新的Pregius 和Pregius S 系列CMOS 图像传感器技术。

审稿人：李茜