摘要：本文針對現(xiàn)有交通違法多發(fā)形勢，結(jié)合RFID技術(shù)和圖像識別技術(shù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了綜合交通違法監(jiān)管系統(tǒng)，通過配裝機(jī)動車RFID卡、駕駛?cè)薘FID卡和道路RFID卡，解決傳統(tǒng)交通違法抓拍系統(tǒng)只懲罰機(jī)動車所有人的不合理情況并能解決道路信息與抓拍系統(tǒng)的物物信息交換，實(shí)現(xiàn)動態(tài)道路管理?xiàng)l件下的違法抓拍應(yīng)用。通過機(jī)動車RFID卡、駕駛?cè)薘FID卡配對技術(shù)，并配合現(xiàn)有圖像識別技術(shù)，將違法信息直接寫入駕駛?cè)薘FID卡，同時(shí)用高清攝像機(jī)抓拍違法現(xiàn)場，為數(shù)字化處罰管理提供依據(jù)和技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：RFID；圖像識別；交通違法監(jiān)管；智能交通管理

0引言：

隨著我國機(jī)動車和駕駛?cè)说臉O速增長，道路交通呈現(xiàn)出秩序紊亂，超速、無牌照車輛、無駕駛證人員等違法現(xiàn)象猖獗，導(dǎo)致重大交通事故高發(fā)態(tài)勢。為加強(qiáng)路面交通管理，交通運(yùn)輸和交通管理部門紛紛采用增加人力、警力、安裝先進(jìn)檢測設(shè)備等手段來強(qiáng)化交通管制與疏導(dǎo)，如：采用感應(yīng)線圈測速抓拍、雷達(dá)超速抓拍、視頻違法抓拍等系統(tǒng)均無法全面、實(shí)時(shí)、有效地實(shí)現(xiàn)多種違法行為并行的綜合路面交通違法監(jiān)控，無法解決只能記錄機(jī)動車而不能關(guān)聯(lián)機(jī)動車駕駛?cè)说牟缓侠砬闆r。本文利用RFID技術(shù)具備的高精度、防水、防磁、耐高溫、存儲數(shù)據(jù)容量大、存儲信息更改自如、抗干擾強(qiáng)、操作快、可實(shí)現(xiàn)物物交換信息的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有圖像識別等技術(shù)，構(gòu)建綜合交通違法監(jiān)管應(yīng)用。

1 RFID技術(shù)和圖像識別技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification，中文譯為"無線射頻識別技術(shù)"），是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并交換相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作可實(shí)現(xiàn)物物交換數(shù)據(jù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)具備高速移動物體的識別功能，和同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽，具備數(shù)字化、可視化等功能。

標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀 RFID 標(biāo)準(zhǔn)體系主要由空中接口規(guī)范、物理特性、讀寫器協(xié)議、編碼體系、測試規(guī)范、 應(yīng)用規(guī)范、數(shù)據(jù)管理、信息安全等標(biāo)準(zhǔn)組成。RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和控制主機(jī)組成。RFID技術(shù)的工作原理如下：讀寫器按照一定頻率發(fā)送固定頻率的電磁波，電磁波會與射頻卡振蕩電路產(chǎn)生共振，射頻卡將芯片中的電子編碼信息發(fā)送給讀寫器后，送至控制主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。RFID（無線射頻識別）技術(shù)當(dāng)前已在流通領(lǐng)域的跟蹤管理，工業(yè)自動化領(lǐng)域的生產(chǎn)管理，自動結(jié)算領(lǐng)域的票務(wù)管理，身份驗(yàn)證、防偽與資產(chǎn)管理，軍事裝備可視化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

由于RFID系統(tǒng)具有：車－路通信、自動識別、點(diǎn)定位、遠(yuǎn)距離檢測及可視化等功能，在移動車輛的自動識別與管理系統(tǒng)方面有廣闊應(yīng)用市場，成為智能交通重要應(yīng)用技術(shù)之一。隨著今年來，RFID芯片、讀寫器和天線技術(shù)的不斷提升，RFID技術(shù)在高速、遠(yuǎn)距離識別、讀寫方面有了快速的提升，非常適合在道路交通管理中使用。

圖像識別技術(shù)是人類利用計(jì)算機(jī)對現(xiàn)實(shí)圖像進(jìn)行分析和理解的技術(shù)，圖像識別是對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行分類的方法，它在分割的基礎(chǔ)上選擇需要提取的特征，并對某些參數(shù)進(jìn)行測量，再提取這些特征，最后根據(jù)測量結(jié)果作分類。圖像識別技術(shù)缺點(diǎn)：受惡劣環(huán)境影響大，如大雨、大雪、迷霧嚴(yán)重影響檢測效果；鄰近路線的車輛間隔較小時(shí)容易干擾；光線變化影響檢測有效率；車輛與路面的對比參照會影響檢測有效率；鹽垢或攝像頭表面的污跡會影響檢測有效率。

圖像識別技術(shù)在智能交通領(lǐng)域應(yīng)用很多，主要包括障礙物檢測、車輛檢測、車牌識別、車型識別和交通違法自動抓拍等領(lǐng)域。目前，視頻分析與抓拍一體機(jī)為圖像識別在交通違法抓拍的主要應(yīng)用產(chǎn)品，其原理為對監(jiān)控區(qū)域全景視頻中車輛進(jìn)行定位和跟蹤，實(shí)現(xiàn)對車輛的運(yùn)動軌跡的精確分析，利用視頻分析車輛超速行駛、不按車道行駛、壓雙黃線行駛等各類違法行為，判定為違法行為后，觸發(fā)攝像槍對車牌進(jìn)行圖像抓拍，當(dāng)車輛圖像被抓拍到以后，首先軟件對圖像進(jìn)行大范圍的相關(guān)搜索，查找與汽車牌照特征相符的區(qū)域，并將這些區(qū)域利用軟件進(jìn)行判斷比較，選擇與車牌最相似的區(qū)域作為識別的對象，系統(tǒng)再運(yùn)用視覺和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對分割的對象進(jìn)行字符邊緣提取、特征提取、字符識別等，最后將車輛靜態(tài)信息（車牌號碼、顏色）及動態(tài)信息（通行時(shí)間、通行方向、違法行為信息等）疊加到圖片上。

2 基于RFID和圖像識別技術(shù)的綜合交通違法監(jiān)管系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過RFID技術(shù)標(biāo)識特定的智能交通對象，區(qū)分對象個(gè)體，獲得對象擴(kuò)展信息，與交通違法管理相關(guān)的對象主要有：人、車、路。

車的標(biāo)識：機(jī)動車RFID卡，是機(jī)動車的電子身份證件，裝配在前擋風(fēng)玻璃上方，裝配后與機(jī)動車形成唯一對應(yīng)關(guān)系并且與機(jī)動車合為一體，不可人為拆除。機(jī)動車RFID卡存儲機(jī)動車四種身份信息，包括：機(jī)動車識別代號（車架號）及發(fā)動機(jī)號；車輛登記證書；車輛行駛證；車輛號牌。具體包括：車輛登記信息、車輛照片、車輛編號、發(fā)證機(jī)關(guān)印章、行車記錄、違章記錄、檢驗(yàn)記錄、駕駛?cè)笋{駛時(shí)間等信息；

人的標(biāo)識：駕駛?cè)薘FID卡，是駕駛?cè)说碾娮玉{駛證，駕駛?cè)嗽隈{駛機(jī)動車時(shí)，要放入前擋風(fēng)玻璃相應(yīng)卡槽，與機(jī)動車駕駛?cè)讼鄬?yīng)。主要儲存：駕駛?cè)藱n案資料：姓名、出生年月、證件號、準(zhǔn)駕車型、發(fā)證日期、有效期；動態(tài)管理資料：年審、費(fèi)用繳納、事故及處理、違法及處罰。

道路的標(biāo)識：主要有道路標(biāo)線RFID標(biāo)識：標(biāo)線種類信息，壓線處罰信息、時(shí)段信息等；車道RFID標(biāo)識：主要儲存車道行駛方向、限速信息、限行車輛信息、限行時(shí)段等信息。道路相關(guān)RFID，可以根據(jù)實(shí)際道路的渠化情況或潮汐車道，對道路RFID信息便捷做出更改或根據(jù)時(shí)段對道路RFID信息進(jìn)行定義，實(shí)現(xiàn)道路信息與智能交通違法抓拍裝置的物物信息交換，在道路管理信息更改的情況下，自動更改違法抓拍裝置觸發(fā)信息。

基于RFID和圖像識別技術(shù)的綜合交通違法監(jiān)管系統(tǒng)由基站、RFID卡、讀寫器、視頻分析與抓拍一體機(jī)和控制主機(jī)組成。

圖2 ：系統(tǒng)架構(gòu)圖

RFID卡與讀寫器：包括機(jī)動車RFID卡、駕駛?cè)薘FID卡、車道RFID卡、標(biāo)線RFID卡，與讀寫器共同完成物物信息交換；

視頻分析與抓拍一體機(jī)：通過視頻分析和圖像識別技術(shù)，識別違法行為和車牌號碼識別，并可通過控制主機(jī)觸發(fā)實(shí)現(xiàn)高清攝像機(jī)抓拍違法現(xiàn)場，為數(shù)字化處罰管理提供依據(jù)。

控制主機(jī)：控制主機(jī)通過接受RFID和視頻視頻分析與抓拍一體機(jī)采集信息，通過綜合比對，自動判定違法行為過程，并處罰視頻分析與抓拍一體機(jī)拍攝違法高清圖片，并實(shí)現(xiàn)與后臺數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換過程。

后臺數(shù)據(jù)庫：包括違法數(shù)據(jù)庫、卡口數(shù)據(jù)庫和機(jī)動車、駕駛?cè)斯芾頂?shù)據(jù)庫等，與控制主機(jī)實(shí)現(xiàn)車輛違法行為的數(shù)據(jù)交換。

3綜合交通違法監(jiān)管系統(tǒng)典型引用流程設(shè)計(jì)

綜合交通違法監(jiān)管系統(tǒng)可以解決本系統(tǒng)設(shè)計(jì)可檢測多種道路交通違法行為，包括超速違法監(jiān)測、壓線違法監(jiān)測、假（套）牌車輛違法監(jiān)測、逆行違法監(jiān)測，車輛盜搶違法監(jiān)測、無牌照車輛違法監(jiān)測、無駕駛證駕駛違法監(jiān)測、車輛逾期年審違法監(jiān)測、駕駛?cè)擞馄趯徍诉`法監(jiān)測管理等。

（1）假（套）牌車輛違法監(jiān)測流程

當(dāng)車輛從監(jiān)測點(diǎn)經(jīng)過時(shí)，讀寫器從行駛中的機(jī)動車RFID卡中讀取車輛信息，同時(shí)視頻分析與抓拍一體機(jī)拍攝機(jī)動車高清圖片，并自動識別車牌號，根據(jù)通過核對檢測到的機(jī)動車RFID卡信息從后端數(shù)據(jù)庫讀取車牌號，是否與車牌識別軟件識別出車牌號碼是否一致，從而判別是否為假（套）牌車。

圖3 ：假（套）牌車輛違法監(jiān)測流程

（2）超速違法監(jiān)測流程

當(dāng)車輛從第一監(jiān)測點(diǎn)經(jīng)過時(shí)，讀寫器從行駛中的機(jī)動車RFID卡中讀取車輛信息并記錄時(shí)間，同時(shí)視頻分析與抓拍一體機(jī)拍攝高清機(jī)動車圖片，當(dāng)車輛從第二監(jiān)測點(diǎn)經(jīng)過時(shí)，讀寫器從行駛中的機(jī)動車RFID卡中讀取車輛信息并記錄時(shí)間，同時(shí)視頻分析與抓拍一體機(jī)實(shí)時(shí)拍攝高清機(jī)動車圖片，根據(jù)“時(shí)空差分法”計(jì)算車輛平均行駛速度，讀寫器讀取實(shí)時(shí)車道信息，確定本時(shí)段車道限速時(shí)速，如果車輛平均行駛速度>本事段車道限速時(shí)速，判別機(jī)動車超速。

圖4 ：超速違法監(jiān)測流程

（3）壓線違法監(jiān)測流程

讀寫器讀取標(biāo)線RFID卡信息，如判定標(biāo)線為不允許車輛壓線，當(dāng)標(biāo)線RFID卡共振信號變?nèi)趸蛳r(shí)，觸發(fā)視頻分析與抓拍一體機(jī)，抓拍一張高清圖片。

（4）逆行違法監(jiān)測流程

讀寫器讀取車道RFID卡車道行駛方向信息，當(dāng)標(biāo)線RFID卡共振信號變?nèi)趸蛳r(shí)，觸發(fā)視頻分析與抓拍一體機(jī)，抓拍一張高清圖片。

圖6：逆行違法監(jiān)測流程

（5）車輛盜搶違法監(jiān)測、無牌照車輛違法監(jiān)測、無駕駛證駕駛違法監(jiān)測、車輛逾期年審違法監(jiān)測、駕駛?cè)擞馄趯徍诉`法監(jiān)測流程

視頻分析與抓拍一體機(jī)過車自動抓拍車輛的高清圖片，RFID讀寫器讀取機(jī)動車、駕駛?cè)薘FID卡信息，判定是否有駕照和車牌照，如有機(jī)動車RFID信息和駕駛?cè)薘FID信息，通過與車輛盜搶數(shù)據(jù)庫、機(jī)動車年審數(shù)據(jù)庫和駕駛?cè)藢徍藬?shù)據(jù)庫對比，判定是否有違法行為。

4 總結(jié)

隨著RFID技術(shù)在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，具體與實(shí)際交通管理業(yè)務(wù)相結(jié)合的應(yīng)用發(fā)展尤為重要，本文RFID技術(shù)和圖像識別技術(shù)相結(jié)合，闡述了RFID技術(shù)在交通違法領(lǐng)域的具體應(yīng)用，可以為各地區(qū)交通違法管理系統(tǒng)的工程化建設(shè)提供指導(dǎo)，在提升交通違法監(jiān)管能力的同時(shí)，拓寬了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用。進(jìn)一步的工作是構(gòu)建基于RFID技術(shù)的更多交通領(lǐng)域相關(guān)應(yīng)用，提出RFID在交通管理的綜合解決方案。