我國從70年代初開始高速公路修建工作，經過幾十年的發展，我國的高速公路已經建成橫貫東西南北的五縱七橫高速公路網，成為經濟建設不可缺少的基礎設施，甚至是國民經濟的命脈。但在高速公路蓬勃發展的同時，高速公路的管理問題也日益凸顯。高速公路的收費系統、安全保障系統、緊急救援系統都面臨著嚴峻的考驗。

　　高速公路具有行駛速度高，通行能力大等特點，但由于高速公路上車速快，一旦發生事故，其嚴重性增大，高速公路事故的死亡率是一般公路的兩倍。高速公路事故給國家帶來了非常巨大的經濟損失，也給道路使用者帶來了無法彌補的生命和財產代價。降低事故的發生率，盡量防止二次事故的發生成為了非常重要的研究課題。

　　卡口系統

　　卡口系統全稱公路車輛智能監測記錄系統，它在高速公路上的應用，起始于在高速公路收費系統中的應用。隨著視頻采集處理技術，圖像識別技術、計算機人工智能技術、數據傳輸、數據挖掘技術的不斷發展，卡口系統不斷被注入新的技術要素，在事件檢測，超速監控方面也有了很多的應用，成為一個綜合系統，為高速公路的高效和安全運行保駕護航。

　　卡口系統是由能夠對受監控路面的車輛信息進行自動采集和處理的設備構成的系統。它一般由輔助照明單元、車輛檢測單元、攝像機單元、圖像處理和傳輸單元組成。主要功能包括：車輛圖像自動記錄;車輛號牌自動識別;車速測定與超速報警;布控車輛查緝與布控報警;數據檢索;流量檢測;數據傳輸和遠程維護等。

　　在卡口系統的發展過程中，攝像機從黑白到彩色，分辨率從標清到高清;抓拍目標從機動車擴展到非機動車及行人;目標特征的自動識別從單純的機動車號牌識別到機動車車身顏色、車標等特征的識別;特征的識別精度也不斷提高;管理軟件功能從簡單的監視查詢到數據挖掘。高分辨率的高清攝像機的應用，為卡口系統的應用帶來了技術變革，目前高清卡口成為市場主流。

　　高清卡口系統建成后可實現對監控點的實時監控，對過往目標(包括機動車、非機動車、行人)進行全面抓拍、特征識別、記錄和存儲。基于高清卡口采集系統，輔以先進的視頻檢測技術，還可以同時擴展事件檢測、測速功能。事件檢測包括：機動車逆行、機動車橫穿、機動車占用高速公路應急車道、機動車在高速公路的路肩上行駛、軋車道分界線、機動車在高速公路上穿越中央分隔帶掉頭、在高速公路上的車道內停車等事件進行檢測。測速功能則可實現斷面測速和區間測速，可對機動車超速和低速行駛進行檢測報警。

　　卡口車牌識別功能

　　車牌照識別(LPR)系統是以圖像處理、模式識別等技術為基礎的智能識別系統，通過攝像機所拍攝的道路上行駛的車輛圖像進行車牌號碼的識別。一個完整的車牌自動識別系統由車輛檢測、圖像采集、圖像預處理、車牌識別、結果輸出等模塊組成, 當車輛檢測部分檢測到車輛到達時, 觸發圖像采集裝置, 采集車輛清晰圖像,再把車輛圖像傳給車牌識別部分, 通過車牌識別技術識別出車牌。車牌識別技術是一個以特定目標為對象的專用計算機視覺系統, 能從一幅圖像中自動進行車牌定位、自動分割字符、進而對字符進行識別。該技術對采集到的汽車圖像進行處理, 能夠實時準確地自動識別出車牌的數字、字母及漢字字符, 并以計算機可直接運行的數據形式給出識別結果。

　　隨著高速公路的不斷發展，形成了規模不等的聯網收費系統。在系統運行中，面臨著一些費源流失現，路網內路徑多義性等問題。在高速公路路網內的所有收費站出入口車道以及多義性路徑的互通立交等關鍵標識點上安裝卡口系統，進行車牌自動識別，可以有效監控車輛是否具有作弊嫌疑及車輛行駛路徑，達到防止費源流失、增強系統效率的功效。

　　基于視頻的卡口事件檢測功能

　　基于視頻的卡口事件檢測功能是一種對事件進行直接檢測的方式。主要是通過卡口的前端視頻采集設備獲取視頻圖像，通過視頻和圖像處理的方法完成對目標的跟蹤、識別及事件檢測，是一種融合視頻圖像處理、模式識別及數據通信等多項技術為一體的計算機視頻檢測技術。這種方法相較于間接檢測方法(即交通流模型推斷法)而言，擁有可以對車輛跟蹤、分類，檢測率高，誤報率低等優勢，交通事件處理系統還可以實時獲取直觀現場狀況并在滿足條件的情況下為非現場執法提供證據。

　　視頻事件檢測系統通常包括車輛檢測、車輛跟蹤、事件提取等功能模塊, 流程如下圖所示。首先由攝像頭拍攝得到實時交通場景的視頻序列圖像, 然后對序列圖像進行車輛檢測，根據一定的圖像處理方法和準則判斷車輛的位置。檢測出車輛后,可在跟蹤模塊對車輛進行跟蹤。由檢測和跟蹤的結果可以分析提取出交通事件信息和交通流量參數等。基本工作流程如(圖2)所示。

　　交通場景中車輛對象的實時檢測與跟蹤是基于視頻的交通監測系統中最重要也是最基本的步驟, 是視頻檢測法的核心。檢測與跟蹤的正確與否直接關系到事件檢測的正確性。針對視頻圖像傳感器所得到的交通序列圖像, 人們提出了許多視頻圖像處理和分析方法。

　　視頻車輛檢測技術主要有： 基于車輛分割的方法、背景差法、閾值法、檢測線法(虛擬線圈法)、 基于模型的方法等。

　　視頻目標跟蹤技術一般遵循以下基本原則, 即用空間距離判斷兩相鄰幀中的車輛是否為同一輛車(在判決時可以輔助以其它信息以增強魯棒性), 進而完成時域上車輛的跟蹤。跟蹤方法大致有以下四類：基于模型的方法、基于區域的方法、基于動態輪廓的方法、基于特征的方法等方法。

　　上述方法中，運動目標模型法采用模型匹配的方法來進行運動物體的提取和跟蹤，對消除運動目標陰影、場景光斑等環境因素的影響有較好的效果。

　　在完成車輛檢測和車輛跟蹤以后，可以通過在道路區域劃定檢測線或檢測區域的方法，判斷車輛跟蹤的軌跡通過這些檢測線或檢測區域的過程，即可判斷出各種交通事件。如果在監控場景允許的情況下，還可將事件檢測結果和車牌識別結果進行有效關聯，可以起到非現場執法的作用。

　　高速公路全封閉，禁止非機動車和行人上高速公路，但在一些高速公路通過農村的地方，因管理不嚴，沿途居民安全意識淡薄，經常可見行人翻越防護欄而橫穿公路或違章上路行走。這些因素對高速公路安全行車構成了嚴重威脅，而且這些無防護的交通參與者相對于機動車來說都是弱勢交通群體，在交通事故中最容易形成重傷或死亡的重特大交通事故。卡口系統對高速公路上行人出現的檢測也十分重要。

　　基于車牌識別技術的卡口區間測速功能

　　高速公路超速實時執法系統是高速公路智能交通管理系統的一個子系統。以前的超速違章檢測多為斷面測速，即測算出某一車輛通過某一斷面的瞬時速度判斷其是否超速違章。但是一旦司機對測速點熟悉后，就會可能會出現在高速路上見到測速提示牌后猛踩一腳剎車以躲避處罰的情況。基于車牌識別技術的區間測速能更好地監測并發現長距離超速違章現象，可避免斷面測速被人為規避，對駕駛員產生較大的威懾作用，促使其在監測區間路段內不敢長時間存在超速行為，否則違法行為可能由此來保證高速公路的行車安全。

　　基于車牌識別技術的卡口區間測速功能是利用車牌識別技術對所有通過兩個檢測斷面的車輛進行車牌識別，通過比對車牌號，計算出同一輛車通過兩個檢測斷面的旅行時間，根據兩點間的距離計算出此車在此路段上的平均車速，并將監測斷面檢測的原始數據提供給中心管理平臺，實現高速公路超速違章檢測功能。

　　結束語

　　隨著經濟的發展，道路基礎設施的建設會不斷的增加，高速公路的建設更是道路建設的重頭戲，如何加強已有高速公路的管理，并為規劃新建高速公路提供較好的實踐經驗是非常重要的課題。卡口系統在高速公路上的應用已經日趨成熟和標準化，如何把卡口系統建成開放綜合的系統是個值得深思的問題。開放和綜合的系統，不僅僅代表功能的增加，更需要不斷有先進和成熟的技術融入。我們有理由相信，卡口系統在高速公路上的應用會越來越貼近用戶需求，取得越來越多的成功經驗。