LED补光灯在智能交通中的应用

发布时间：2017-04-05

　 LED补光灯在智能交通中的应用

　ITS智能交通的意义

　　维护交通秩序：随着我国经济的快速增长，机动车辆的数目还在呈爆炸式增长。所以在我国城市道路中交通拥堵现象严重。“智能交通”是一个时代的产物，它的数字化、智能化手段，可快速的完成交通违章的抓拍和交通秩序的维护。可在一定程度解决交通的拥堵现象。

　　数据采集：智能交通还有交通信息数据的采集和引导作用：收集路网信息、处理事实信息来实现交通信息的采集和诱导，可方便与车载导航等，给出行者选择路径起到很好的作用。一般来说交通信息采集和引导的作用体现在为出行者交通提供辅助交通路径，为管理者提供数据积累和决策支持。

　　智能交通补光系统

　　卡口电警所应用的环境恶劣，室外光环境复杂，系统要求满足全天候抓拍图像的质量要求。虽然目前 CCD 技术和高清摄像机的发展日新月异，但在晚上或光线不足的时候，系统抓拍率还是不高，还必须采用外部光源进行辅助补光，才能拍清驾驶员的脸部图像和车牌，并且尽可能减少补光灯带来的光污染。

　　补光系统的作用

　　卡口电警在夜间要求必须拍摄清楚车牌，所以此时照片的清晰度是很重要的，在夜晚光线较差的情况下，环境光在车辆上漫反射到摄像机的光线是很少的，这就需要借助外部辅助光源来增加照射物体的亮度，以满足摄像机对光线的要求。

　　智能交通领域为了满足抓拍需求就设置了补光灯。

　　补光灯按其特点可分为LED频闪灯、 LED 常亮灯、LED红外灯、气体爆闪灯。

　　LED频闪灯：一般是指给高清网络摄像机补光的照明设备。因其能与摄像机每帧图像的电子快门同步，授控于摄像机的帧同步信号，并适应摄像机的帧率做出相应的倍频，按照一定的频率闪亮给摄像机补光，应而叫做高清摄像机LED频闪灯。由于这类补光灯设备通常应用于智能交通监控领域，所以也被称做智能交通LED频闪灯。发光频率一般为 50-60HZ。主要应用于拍摄视频、图像抓拍及虚拟绊线场合。

　　LED频闪灯工作原理

　　LED频闪灯的原理：就是和相机的每帧图像的电子快门同步，当相机电子快门打开时，CCD同步曝光，这时LED频闪灯也同步点亮，给CCD补光;当相机电子快门关闭时，CCD曝光结束，这时LED频闪灯也同步灭灯。假如相机的帧率是每秒25fps，无倍频亮灯时，即LED频闪灯每秒只亮25次，每次只亮4ms，即1秒种内，LED频闪灯亮灯时间为100毫秒，灭灯时间为900毫秒。假定一台LED频闪灯的峰值功率是100W，实际应用上，LED频闪灯的功耗是25次×4毫秒=100毫秒=0.1秒×100W=10W，即占空比为10%，即LED频闪灯的平均功耗为10W。

　　因为每秒亮25次的频率会很晃眼，所以LED频闪灯通常设计为多倍于相机帧率的倍频方式亮灯，如果是倍两倍频亮灯，那么LED频闪灯每秒亮灯50次，这样人眼看上就和常亮灯差不多了。2倍频亮灯，通过计算，LED频闪灯的占空比为20%，即实际功耗为100W×20%=20W。

　　LED频闪灯峰值功率大(100W)，实际功耗小(20)，发热量也小，在满足补光要求的同时，也减小了光污染问题。简单的说，LED频闪灯就是人眼看上去不那么亮，相机的图像却可以得到很高亮度的图像。所以基于视频检测手段的电子警察和卡口项目一般都采用LED频闪灯给相机补光。

　　气体爆闪灯

　　曝闪灯：主要用于电子警察以及高清卡口路段的抓拍。所使用的灯芯为氙气灯(HID)，氙气灯(英文简称 HID Intensity Discharge Lamp)是将氙气填充到石英灯管内，取代传统的灯丝，发光原理是通过用23000V 高压电流刺激惰性气体氙气发光。在两极间形成白色的电弧，电弧中会产生 4000K-12000K 色温度的强劲光芒。由于灯管所散发出的光持续时间短，功率密度大，只要控制好与摄像机快门的同步措施，非常适合高速抓拍的补光场合。

　　不同补光灯的优缺点

　　曝闪灯：

　　由于其气体放电管本身的器件性能问题无法实现毫秒级别的连续闪烁，大的优点就是瞬间光强大，能够为摄像机的抓拍提供足够的亮度，以保证较佳的图像质量;但缺点就是光线刺激性强，容易给司机及附近的居民带来不适。曝闪灯主要用于抓拍。

　　频闪 LED 灯：

　　属于半导体发光器件，相对于曝闪灯优点是发光时对司机眼睛造成刺激小，缺点是虽然也能实现曝闪功能，但是瞬间亮度小，弱于曝闪灯，无法为抓拍摄像机提供足够的亮度。

　　红外LED补光灯：

　　普通可见光的波长范围是380nm~780nm，红外光是一种不可见光，其波长范围大于780nm 。能达到晚上隐蔽性监控的要求。传统的补光灯不仅会引起别人的注意，而且易造成光源污染，影响周边居民，在道路监控时易使驾驶员及行人产生眩目的感觉，而红外光源则能很好的解决这些问题。但是会产生红暴。

　　常亮LED补光灯：

　　就是不用连接其它触发信号，只要一通电就一直亮或夜间一直亮(加光控电路)的LED补光灯。功率一般只做到有几十瓦，摄像机感应到的光照度也不如LED频闪灯，特别是为了拍清高速移动的车辆，电子快门调快后，CCD的曝光时间缩短，很难达到补光的要求。同时也会对司机产生剌眼的干扰。通俗的讲，就是人眼感觉很亮，但是相机出来的图像并不亮。

　　正白LED补光灯的弊端：

　　1、冷白光线色温高，灯光偏蓝，相对比较刺眼，人眼看到极强的冷白光线时;会短时间内看不到前方道路，存在一定的安全隐患。

　　2、光污染严重，对居民的生活出行造成极大的困扰。当行人眼睛看到极强的冷白光线时，身体会产生极大的不适。

　　暖色温LED补光灯的优点：

　　1、暖白光色温低，灯光偏黄，对人眼刺激小。补光效果接近常规路灯，光线柔和，减少周边环境的光污染。

　　2、对驾驶员干扰小，能保障驾驶行车安全。当驾驶员看到黄色光线时，眼睛刺激小，依然能看清前方的道路，保障了驾驶安全。

　　3、暖色温LED灯珠的显色指数高，对CCD图像还原更逼真，可有效提升图片的对比度。画面效果更柔和，更容易被人眼接受。

　　应用领域：

　　电子警察系统

　　卡口系统

　　收费站系统

　　道路监控视频补光