程 姝 周志強(qiáng)

（安徽省質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化研究院信息中心，安徽 合肥230051）

1 介紹

隨著城市化的進(jìn)展和汽車的普及，交通運(yùn)輸問(wèn)題變得日益嚴(yán)重：道路車輛擁擠，交通事故頻發(fā)，交通環(huán)境惡化，交通監(jiān)管不完善，交通調(diào)度不及時(shí)。在這種背景下，把車輛和道路綜合起來(lái)考慮，運(yùn)用各種高新技術(shù)，系統(tǒng)地解決道路交通問(wèn)題，由此產(chǎn)生了新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域即智能交通系統(tǒng)ITS(intelligent Transportation System)。智能交通系統(tǒng)（ITS）又稱智能運(yùn)輸系統(tǒng)，是把多種技術(shù)有效集成應(yīng)用在交通領(lǐng)域的綜合管理體系，其中包括：通信技術(shù)、傳感技術(shù)、微處理技術(shù)以及信息技術(shù)。其目的在于改善交通情況，高效整合交通資源，優(yōu)化行車路線，降低了交通事故的發(fā)生率，保證了環(huán)境質(zhì)量。智能交通系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)中的高效應(yīng)用，它將信息高速公路與實(shí)體高速公路恰到好處的融合在一起，現(xiàn)階段智能交通系統(tǒng)還沒(méi)有得到普及，但已經(jīng)有很多國(guó)家包括我國(guó)在內(nèi)都在進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

交通信息有其固有特性，決定了直接捕獲的交通信息很難直接應(yīng)用。當(dāng)前國(guó)內(nèi)交通系統(tǒng)中廣泛使用的電子眼，當(dāng)有違章車輛通過(guò)時(shí)，要及時(shí)拍照從而實(shí)現(xiàn)違章車輛管理，但由于拍照瞬間運(yùn)動(dòng)的車輛與固定的電子眼之間存在相對(duì)位移而導(dǎo)致車牌無(wú)法識(shí)別甚至車型無(wú)法辨識(shí)，導(dǎo)致后期交通管理方面受阻，影響交通管理效率[1]。不僅是電子眼存在這類為題，交通管理中的照相機(jī)，錄像機(jī)等都存在這類問(wèn)題，其原因一是由于交通管理中，在拍攝瞬間，攝像頭與被攝物（通常是車輛或行人）之間常常處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而導(dǎo)致曝光瞬間，被攝物與鏡頭之間存在相對(duì)位移[1]。從而使得捕獲的照片模糊失真，無(wú)法用于交通管理。二是由于交通管理中的電子產(chǎn)品往往暴露在外，因此受外界環(huán)境影響較大，例如風(fēng)速較高時(shí)攝像頭會(huì)微微擺動(dòng)，所稱圖像會(huì)受到外界噪聲、散射炫光等等因素影響使得圖片模糊失真。影響交通管理，降低效率。

在上述問(wèn)題中，交通管理系統(tǒng)策略都會(huì)采用人工方式處理，智能交通管理的智能無(wú)從體現(xiàn)?，F(xiàn)在也有了許多拍照瞬間的補(bǔ)償方式，例如機(jī)械補(bǔ)償、電子補(bǔ)償、光補(bǔ)償?shù)鹊?，原理大多是增加設(shè)備，增加元器件投入。我國(guó)國(guó)土面面積較大，人口大國(guó)，要想全方位實(shí)現(xiàn)智能交通管理系統(tǒng)，投入也相當(dāng)巨大。只關(guān)注于硬件補(bǔ)償增加投入是不可取的。因此本研究力求將圖像處理，模式識(shí)別、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入智能交通系統(tǒng)中，初步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊。傳統(tǒng)上該問(wèn)題涉及三個(gè)方面：圖像采集模塊、圖像快速傳輸模塊及圖像處理模塊。圖像采集模塊主要由硬件構(gòu)成，采集圖像的時(shí)候，實(shí)時(shí)拍照并將圖像傳送到圖像處理模塊。圖像處理模塊主要由軟件實(shí)現(xiàn)，為了快速高效的開(kāi)發(fā)出模塊原型，該模塊主要由Matlbab實(shí)現(xiàn)，而圖像傳輸模塊主要借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。從而實(shí)現(xiàn)交通圖像的軟件補(bǔ)償策略，降低成本。

2 學(xué)術(shù)思路與技術(shù)途徑

交通系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)模糊是最常見(jiàn)的一種會(huì)降低圖像質(zhì)量的模糊。這樣的圖像恢復(fù)高度依賴對(duì)運(yùn)動(dòng)模糊參數(shù)的估計(jì)。自1976年以來(lái)，研究人員已經(jīng)研究出了很多算法來(lái)估計(jì)線性動(dòng)態(tài)模糊參數(shù)。這些算法的時(shí)間復(fù)雜度、精度和魯棒性表現(xiàn)不同。運(yùn)動(dòng)模糊點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)遵循[1]：

因此運(yùn)動(dòng)模糊取決于兩個(gè)參數(shù)：運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度(L)和運(yùn)動(dòng)方向（φ）。

因此，本文主要匯集幾種算法，在含噪聲、低的信噪比及含有空間移變性質(zhì)的情況下可以確定直線運(yùn)動(dòng)模糊參數(shù)，進(jìn)而恢復(fù)出效果較好的清晰圖像。設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)能夠更智能、更少人工參與的輔助交通管理。

3 算法描述

首先將拍攝傳回的圖像進(jìn)行預(yù)處理分類判別類型，再分入不同的系統(tǒng)處理。如圖1所示。將模糊圖像分為空間移變運(yùn)動(dòng)模糊圖像與空間移不變的運(yùn)動(dòng)模糊圖像，結(jié)合是否受噪聲污染，將圖像分為四類，分別進(jìn)行不同處理，最后輸出。

1）針對(duì)于空間移不變的含噪運(yùn)動(dòng)模糊圖像，現(xiàn)有的技術(shù)針對(duì)于含噪圖像恢復(fù)算法少，效果不佳，可以結(jié)合空間域及頻域分析，使用Radon變換檢測(cè)運(yùn)動(dòng)方向，雙譜模型估計(jì)運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度，準(zhǔn)確估計(jì)模糊參數(shù)使圖像獲得更好的效果[1－2]。

2）對(duì)于空間移變運(yùn)動(dòng)模糊，本課題擬將視頻處理的方法引入到單幅圖像復(fù)原中來(lái)。克服以往單幅移變模糊圖像難以恢復(fù)的缺點(diǎn)，有意將隔行掃描空間移變特性的CCD圖像特有性質(zhì)引入恢復(fù)方案。方法依據(jù)隔行掃描圖像分為上下兩場(chǎng)的特性，結(jié)合塊匹配算法，估計(jì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，將引入圖像定向信息測(cè)量操作來(lái)保持邊緣[3]。

3）針對(duì)移不變模型不含噪聲的情況采用傳統(tǒng)頻域方法處理[4]。

4）針對(duì)于移變模型不含噪聲的情況，將圖像分塊，每一塊按照空間移不變性質(zhì)的模型進(jìn)行處理[4]。

圖1 系統(tǒng)流程圖

5）針對(duì)于模糊圖像對(duì)模糊圖像設(shè)計(jì)閾值，當(dāng)超過(guò)閾值時(shí)，懷疑車輛超速，利用已有的模糊圖像，設(shè)計(jì)從單幅圖像估計(jì)車輛速度的方法集成到本系統(tǒng)中，直接判別超速車輛[5]。

6）將物聯(lián)網(wǎng)、模式識(shí)別技術(shù)集成到本系統(tǒng)中，結(jié)合邊緣檢測(cè)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息理論及計(jì)算機(jī)視覺(jué)、形態(tài)學(xué)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)車牌識(shí)別功能。 圖像具體流程如圖1所示。

4 結(jié)論

本文針對(duì)道路車輛管理落后的問(wèn)題，將圖像處理及物聯(lián)網(wǎng)、模式識(shí)別等新技術(shù)應(yīng)用到智能交通系統(tǒng)的信息管理模塊中來(lái)。改善終端系統(tǒng)最終顯示的圖像，從而提高管理效率，輔助交通管理。

［1］趙志剛,程姝,呂慧顯,陳瑩瑩,歐陽(yáng)佩佩,潘振寬.含噪運(yùn)動(dòng)模糊圖像恢復(fù)[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014(01).

［2］S.Colonnese,P.Campisi,G.Panci,G.Scarano,Blind image deblurring driven by nonlinear processing in the edge domain,EURASIPJ[J].Appl.SignalProcess.16(2004)：2462-2475.

［3］趙志剛,程姝,王國(guó)棟.基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的模糊圖像盲復(fù)原[J].光電子.激光,2012,(10)：2010-2016.

［4］程姝,趙志剛,呂慧顯.順序結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模糊圖像復(fù)原技術(shù)綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2013(S1)：161－165,185.

［5］程姝,趙志剛.單幅運(yùn)動(dòng)模糊圖像的恢復(fù)及應(yīng)用[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).