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智慧交通系統（ITS）的用例，如 ALPR、交通監控和停車場管理，依靠攝影機來執行人員和車輛計數、臉部辨識、人口統計分析等。探索 ITS 應用的關鍵攝影機功能，以及如何選擇合適的攝影機。

城市交通堵塞、過度擁擠和致命事故的增加，需要一個協調的交通管理系統。現在智慧交通系統（ITS）已成為城市規劃中的必需品，而不僅僅是奢侈品，並且已經在世界各地的各個城市都得到了使用。在這些中，可靠的視覺系統，透過幫助準確獲取車輛和行人的資料，在智慧交通管理中發揮著重要作用。

許多 ITS 應用，如自動車牌辨識（ALPR）、交通監控、停車場管理、交通訊號燈中的人數計數等，都需要能夠讀取數字和文字，並執行臉部辨識和人數統計分析的攝影機。在本報導中，我們探討了在 ITS 中，使用攝影機的主要優勢，更重要的是，如何為 ITS 或智慧交通管理解決方案，選擇合適的攝影機。

ITS 中可靠的視覺系統的主要好處：

在我們學習如何為，智慧交通管理選擇合適的攝影機之前，必須瞭解為什麼 ITS 裝置需要視覺系統，或者更確切地說，ITS 裝置配備攝影機有什麼好處。以下是一些最重要的優勢：

基於視覺的智慧交通系統，啟用了 ALPR 和速度控制，提供即時分析，有助於高效的交通違規控制。
將攝影機整合到智慧交通系統中，會增加系統可能涵蓋的應用案例範圍。這也將導致系統的效能價格比的整體提高，整合攝影機以更少的增量成本提供更好的效能。
交通監控系統中，具有 HDR 功能的攝影機，可以在具有挑戰性的照明條件下全天候監控。

如何為智慧交通管理選擇合適的攝影機

既然我們對在智慧交通系統中使用攝影機的好處，有了相當的瞭解，讓我們學習如何選擇完全適合應用的攝影機。

每個智慧交通應用都執行獨特的功能，因此需要集合具有不同功能的攝影機。以下是為智慧交通系統選擇合適的攝影機解決方案時，需要考慮的關鍵因素：

解析度和感測器尺寸
高動態範圍（HDR）
快門類型和幀率
介面

現在讓我們詳細瞭解一下這些因素。

高解析度和感測器尺寸

田納西州交通部在高速公路和隧道中佈署了 ITS 系統，以監控交通並解決塞車。運輸領域面臨的挑戰之一，是覆蓋高速公路交叉口的 FOV（Field of View，即寬敞視野）或區域。這意味著系統需要一個高解析度的攝影機，來提供可以放大的影像輸出，以查看場景的必要細節。

現在，這種系統的建議解決方案是什麼？

雖然全高畫質曾經是覆蓋寬廣 FOV 的首選技術，但當放大時，它會導致細節的顯著損失。因此最近，解析度為 3840×2160 的 4K 攝影機更受歡迎。與全高畫質攝影機相比，它改變了遊戲規則，畫素數量是全高畫質攝影機的四倍（800 萬對 200 萬）。

但僅 4K 解析度就足以覆蓋大面積嗎？

並不完全是。感光元件尺寸也決定了攝影機覆蓋寬視野的能力。大感測器具有大像素尺寸，由於其大像素更好，可以捕獲更多光子。光子數量越多，吸收的光就越多，因此捕獲的細節就越好。

讓我們試著透過舉個例子，來理解這個概念。

考慮兩支 4K 攝影機，一支帶 1/2.8 英寸感測器，另一支帶 1/2 英寸感測器。雖然兩支攝影機支援的解析度相同，但 1/2.8 英寸感測器的對角線僅為約 6.4 毫米，因此畫素尺寸為 1.45 μm x1.45 μm。而 1/2 英寸感測器的對角線尺寸為 ~ 9.5 毫米，導致畫素尺寸為 2.1μm x 2.1μm。

大畫素尺寸還具有短的曝光時間，這有助於以更少的噪音捕獲影像。這種更短的曝光時間，還允許減少因目標物體的快速運動，而導致的輸出影像中的運動模糊。

接下來，讓我們看看感測器的尺寸。

通常，在智慧交通管理應用中，使用具有寬場域的鏡頭。這意味著感測器也應該足夠大，能夠容納整個場景的光線，而不會丟失任何細節。

簡而言之，智慧傳輸系統推薦使用具有高解析度、大畫素尺寸和大感測器尺寸組合的攝影機。

高動態範圍（HDR）與非 HDR

想像一下，地下停車場的入口點有一個智慧停車系統，可以自動檢測進入車輛的車牌。這裡的挑戰是，由於白天的陽光和夜間車輛的大燈，目標場景的照明條件形成對比。在這些情況下，交通系統的攝影機必須從停車場內拍攝影像，場景部分黑暗，部分明亮。標準攝影機的設計是為了在一次曝光時間內工作，無法正確捕捉此場景。有了這樣的攝影機，明亮的區域將過度曝光，而場景的黑暗區域將保持模糊。

為了克服這一點，建議使用具有高動態範圍（HDR）的攝影機。

HDR 影像通常透過捕捉同一場景的三到四張影像來獲得，每張影像都以不同的快門速度，從而產生從黑暗到明亮的多張影像。然後，影像訊號處理器將所有這些影像組合起來，以獲得最終的輸出影像。雖然許多感測器都支援 HDR 功能，但拍攝一張影像或一系列影像，將它們組合起來，並用單個光圈和快門速度，調整對比度的後處理活動，需要專用的影像訊號處理器（ISP）。

HDR 攝影機可防止目標場景，在明亮區域曝光過度，和黑暗區域曝光不足。請檢視下圖，以更好地瞭解在明亮光線條件下，使用普通攝影機和 HDR 攝影機拍攝的影像之間的區別：

攝影機拍攝的影像

在照明條件固定的場景中，佈署 HDR 攝影機就沒有那個必要。對於沒有不同照明條件的情況，非 HDR 攝影機就足夠了。由於大多數交通管理系統都安裝在戶外，因此始終建議選擇帶有 HDR 的攝影機。

全域性快門（Global Shutter） vs 滾動快門 (Rolling Shutter) vs 幀率

想像一下，一個安裝在桿子上的攝影機，可以檢測快速行駛車輛的車牌。攝影機在捕捉此類移動物體時主要面臨兩個挑戰：

滾動快門器件
運動模糊

滾動快門鬼影是一種現象，因為在滾動快門攝影機中，一系列畫素會逐行依次曝光。很多時候，移動物體的位置會在最後一行曝光時發生變化。為了克服這種情況，建議使用全域性快門感測器。由於全域性快門攝影機同時曝光整個畫面，因此整個場景可以同時捕獲。

運動模糊

運動模糊是指當目標物件移動速度過快時，輸出影象中造成的模糊。捕捉快速移動的物體而不模糊，需要高快門速度或低曝光時間的攝影機。這將確保在儘可能短的時間內捕獲最大數量的幀畫面。請檢視下面的影像對比，以更好地瞭解運動模糊。用低快門速度攝影機拍攝的那個說明了運動模糊。

使用高快門速度攝影機的一個注意事項是，根據照明條件，這有時可能會導致鏡框曝光不足。在調整曝光時間以加快捕捉速度之前，考慮場景中的照明非常重要。可以在現場新增額外的照明，以補償曝光時間的減少。由於其大畫素佳，選擇具有大感測器的攝影機，是解決這個問題的另一種方法。

在全域性快門和高幀率的滾動快門攝影機之間做出選擇有時很棘手。如果解決滾動快門鬼影是你的目標，那麼你需要使用全域性快門攝影機。而你可以選擇高幀率的滾動快門攝影機來減少運動模糊。

介面

許多智慧交通應用的攝影機都安裝在桿子上，它們連線到通常放置在桿子底部的主機處理器。這很多時候需要遠距離傳輸捕獲的圖像和影像資料。視覺系統中最常用的介面是 USB 和 MIPI。MIPI 電纜線可以提供 1 米距離的資料傳輸，但最可靠的是在 50 釐米以內。與此同時，USB 可以可靠地傳輸資料，距離可達 3 米。

如果長度超過 3 米，建議使用 GMSL 或 FPD 連結等介面。然而，與 MIPI 和 USB 相比，它們更昂貴，因為使用它們需要在攝影機端安裝序列化板，在主機端需要反序列化板進行資料轉換。與 MIPI 和 USB 相比，GMSL 和 FPD 電纜也更昂貴。

簡而言之，你需要根據你的最終應用目的和成本考慮，來選擇介面。

結論

正如本報導所解釋的那樣，不同類型的 ITS 應用，需要不同的攝影機。快門類型、幀率、介面、HDR 功能、高解析度和感測器尺寸，是智慧交通系統中特定應用中，可以選擇攝影機的一些主要標準。