1.引言

    随着全球经济的高速发展，道路建设规模不断加大，机动车和驾驶员不断增长，传统的交通管理方式将无法满足日益增长的交通需求，在此前提下，大力推广和发展智能交通系统(ITS，IntelligentTransportationSystem)，将有效提高城市交通管理水平，提高交通管理人员的工作效率。从20世纪60年代开始，欧美和日本等发达国家便开始了智能交通系统的研究和应用，我国从上世纪90年代初开始逐步在一些大中城市推广和使用智能交通系统，经过20年左右的发展，系统建设已经初具规模，并已取得良好的社会效益。

    在智能交通系统中，对于交通道路上的目标对象的相关特征信息进行采集、传输和汇总是最重要的一个环节，只有采集到足够多的信息，才能为系统的分析决策、预案生成、自动控制等智能化处理手段提供真实、有效的数据基础。在总多的信息来源中，视频图像是最直观有效的信息，就像人类的视觉系统一样。为了在各种复杂的道路环境下看的更清晰、更准确，这就需要有良好的“眼睛”，道路监控摄像机就是这样一种专业化的“眼睛”，其重要性不言而喻，“眼睛”性能的优劣将直接影响到整个系统的使用效果。

    本文将对道路监控摄像机的发展及其在国内智能交通领域中的应用情况进行一些浅析探讨，疏漏之处，敬请指出。

    2.道路监控摄像机发展现状及趋势

    2.1道路监控摄像机简介

    道路监控摄像机作为一种视频图像信号的采集设备，专门用于监视交通道路上运动中的车辆、驾驶员、行人及标志物等目标对象，要求全天候不间断运行，并能够实时、清晰地捕获到目标对象的特征信息（如号牌、颜色、脸型、轮廓、形状等）。由于使用环境比较复杂、恶劣、不可预测，道路监控摄像机的设计、生产和制造必须符合工业化标准。

    伴随着国内智能交通产业的发展，道路监控摄像机在交通领域的应用进一步深入，并继续发挥着重大的作用。为了在各种复杂的道路环境下有效使用，使得采集的视频图像质量更清晰、更准确，对于道路监控摄像机的性能要求越来越高，产品形态也更加专业化和系列化。近年来，根据各种不同应用需求相继推出了高清摄像机、红外摄像机、自动跟踪摄像机、网络摄像机、强光抑制摄像机、宽动态摄像机等技术含量较高的新产品。

    道路监控摄像机在智能交通系统中的主要作用是用来采集视频图像信号，并通过传输线路将图像信号传输到信号采集主机进行图像存储和分析处理。主要应用归纳为如下几点：

    1.路况监视

    前端摄像机将所监控区域的实时图像通过传输线路传回交通指挥中心，交通指挥人员实时掌握各路口和路段的交通状况，例如：路段人车流量、信号灯状态、机动车违法情况和交通事故情况。这些信息能帮助交通管理部门及时采取合适的处理方式和处理预案，并通过由广播电视媒体和前方交通诱导显示屏及时发布信息，告知路面驾驶员和行人，进行有效的交通疏导。

    2.实时录像

    传输到交通指挥中心的视频图像会自动保存到录像服务器上，作为处理交通事故、机动车违法行为、治安犯罪等各种突发事件的取证依据。

    3.信息采集

    根据特定的监视要求，专门采集交通道路上运动中的车辆、驾驶员、行人及标志物等目标对象的特征信息（如号牌、颜色、脸型、轮廓、形状、运行状态等），提供给控制软件或设备进行分析处理，按照设定算法输出分析决策方案和处理预案，并能自动控制整个系统进行联动处理。在能够有效获得实时、清晰的图像信息基础上，衍生了诸多基于视频图像的智能化电子设备和控制系统，例如：电子警察、道路卡口、视频检测、号牌识别、人脸识别、自动布控等等。

    经上述介绍，大家对道路监控摄像机的应用已经比较清楚，下面以一个视频监控系统的简单架构，对其应用作简单介绍：

    (1)摄像部分（高速球形摄像机、枪式摄像机）

    (2)传输部分（光端机、线路）

    (3)控制部分（矩阵、键盘、智能化软件）

    (4)存储部分（硬盘录像机、视频服务器）

    (5)显示部分（监视器、大屏幕）

    (6)辅助设备（箱体、支杆等）

    系统控制流程见图1：

    2.2国内外道路监控摄像机发展及现状

    2.2.1摄像机发展历史

    国内外的摄像机主要采用CCD和CMOS作为成像传感器，由于CCD的发展比较迅速一些，已有成型的摄像机产品也比较多，当前用于道路监控的主流摄像机大部分都是采用CCD传感器作为摄像机的核心部件，也有部分高清摄像机采用CMOS传感器，这也代表了未来的一种发展方向。下面分别对这两种传感器的发展历史作一些简介：

    2.2.1.1CCD的发展简介

    由于CCD的生产工艺复杂，因此至今为止，世界上只有索尼、富士、柯达、飞利浦、松下和夏普等几个厂商可以批量生产，而其中最主要的供商是索尼。索尼是最早从事CCD制造的厂商，从70年代就开始研发CCD了，它从开始生产CCD至今累积计算，生产量已超越了1亿片以上，以50%的市场占有率成为CCD市场领导厂商。所以，下面着重介绍一下索尼的CCD技术发展历程。

    1969年，美国的贝尔电话研究所发明了CCD，它是一个将“光”的信息转换成“电”的信息的魔术师，就是运用大规模的集成电路技术，将几十万个甚至几百万个以上元件完美无缺地生产在一个集成块上。日本索尼公司独具慧眼，从70年代初期开始着手从美国引进晶体管，并且成立专门研发团队进行研究，克服重重困难，在80年代初期终于造出了世界上第一个CCD彩色摄像机。从开始着手CCD的研究，直到生产出第一台8毫米CCD摄像机，已经经历了15年的岁月了，这一种执著和眼光不是所有的公司都能够做到的。

    以下是索尼公司进入80年代后，在CCD传感器技术方面的发展简介：

    (1)HAD（HOLE-ACCUMULATIONDIODE）感测器（80年代初期），拍摄移动快速的物体也可获得清晰的图像。

    (2)ON-CHIPMICROLENS（80年代后期），使CCD感亮度大幅提升。

    (3)SUPERHADCCD（90年代中期），使索尼CCD在感觉性能方面得到了进一步的提升。目前用于道路监控的1/4英寸、1/3英寸CCD摄像机主要采用此CCD技术。

    (4)NEWSTRUCTURECCD（1998年）

    在摄影机光学镜头的光圈F值不断的提升下，使CCD的感光度不受到限制。

    (5)EXVIEWHADCCD（1999年），在黑暗的环境下也可得到高亮度的照片。目前用于道路监控的1/2英寸CCD摄像机主要采用此CCD技术。

    (6)四色滤光技术（2003年7月），全新的四色滤光标准则被称为RGBE，相对RGB而言，RGBE模块设计将整体提升现有CCD产品的性能表现。