高清电子警察及卡口系统解决方案分析
2011-12-05   来源：来源：中国安防网    点击：1133

　　近年来，随着社会经济的高速发展，机动车普及发展进程不断加快，机动车社会保有量与日俱增，道路供给与交通需求之间的矛盾日益尖锐。交管部门希望通过利用先进的智能交通系统来有效地提高交通管理水平，缓解警力不足带来的困难，实现“科技强警”，提高现有执法水平，为促进社会经济发展提供良好的道路交通环境。
电子警察与交通治安卡口系统作为先进的“科技强警”手段之一，日益发挥其重大作用，尤其在规范道路交通行驶，治安侦破等方面取得了有目共睹的成效。电子警察系统主要目的在于制止交通违章，规范车辆行驶，为整治车辆违章提供全天候、严格且可行的解决方案。
而卡口系统主要服务于交通治安管理，国安安保，公安刑侦等不同业务部门，提供完整、清晰、有效的取证依据。
国内的"电子警察"和卡口系统从最初的90年代初期发展至今，目前市面上的产品种类繁多，针对不同的用户对象和应用环境，有不同的组成配置、安装方式和功能特点。由于技术发展水平的不断提高，各种新技术的发展和成熟也日渐被应用到智能交通领域，引领了智能交通的技术革命，极大地促进了智能交通行业的大发展。
然而，现有电子警察与卡口系统存在着的问题也相当多，特别是在早期建设的系统中，问题显得尤为突出，如图像的清晰度不高，导致车牌识别率不能得到有效保证、前端设备大多采用工控机模式，环境适应能力与系统稳定性差，全天候工作能力有限，系统部署和运行维护较复杂等。
随着数字化、高清化和IP网络化的各种摄像技术的不断发展，促进了国内智能交通领域各种智能化监测设备的更新换代，智能交通系统正逐步由标清向高清、嵌入式一体化时代迈进。
系统主要由前端采集子系统、网络传输子系统、中心管理子系统三部分组成：
前端采集子系统：对经过路口的违章车辆进行抓拍，获得车辆图像，并自动实时地识别车牌字符，记录下车辆经过的时间、车牌号、方向等数据;并全部汇入网络传输子系统，传输至中心管理平台。
网络传输子系统：主要实现前端采集部分和指挥中心管理部分的数据和图像信息的传输。系统采用标准的网络传输协议，支持以太网、光纤等多种传输方式。
中心管理子系统：中心管理子系统主要实现对前端设备进行远程管理、网络的监控、抓拍图像和数据的处理、可疑黑名单车辆的布控，图片和视频的集中存储，图片视频的关联以及违章车辆的处罚等工作，并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题。
一、前端采集单元设计系统
前端高清相机全系列采用一体化嵌入式设计，感光器件全部采用高灵敏度、高信噪比百万像素CCD，集数据采集、视频编码、数据分析、图片存储为一体，无需工控机，功耗低，环境适应性强，系统稳定可靠。
支持高清高帧率H.264与MJPEG码流输出硬件上采用强大的高性能嵌入式DSP处理器，实现高清视频编码，支持H.264与MJPEG双码流输出，在保证图片抓拍的同时能实现24小时录像功能。
MJPEG是一种简单的帧内JPEG压缩，压缩图像质量较好，在画面变动情况下无马赛克，但是由于这种压缩本身技术限制，无法做到较大的压缩比，会耗费大量的硬盘容量和带宽，不适合长时间连续录像。而H.264编码具有较高的压缩比，且网络适应性强，具备差错恢复能力，能够很好地适应IP网络的应用。因此将MJPEG和H.264编码结合，高清录像与图像抓拍功能同时实现，互不影响，既能满足输出高清图片用于执法取证，又能很好地满足了对高清视频监控的需求。
利用先进的ISP技术，不断提升图像质量具备自动曝光，自动白平衡，色彩平衡，图像去噪，坏点补偿、伪色消除、背光补偿，饱和度，对比度，亮度调整，边缘增强，伽玛校正，镜头畸变校正，暗角校正等大量先进图像处理技术，对采集图像进行优化处理，最大限度地保证输出高品质的图像质量。
内置强大的智能化分析算法利用主频高达900MHz的DSP实现对前端采集视频数据的智能化分析检测，具备对车辆检测，号牌识别，交通事件行为分析等各项智能化算法，使用了纹理加模型的检测算法，具有定位精准，识别速度快，识别精度高，误识率低等特点。
支持信号灯相位同步，保证红绿灯色彩还原的真实性内置电源相位同步功能，实现交流电源输入的垂直同步，防止因信号灯相位与相机基准时钟不同步而引起的误抓拍，有效防止相位不同步而引起的信号灯无色和偏色，最大程度地保证了取证图像的合理性和有效性。
支持多种触发方式的接入，适应不同应用场景的需求具备多种抓拍触发输入接口，可实现对外部不同检测方式的快速响应，如线圈车检器、雷达等。同时还具备视频触发功能，实现虚拟线圈的功能，可根据不同的需求灵活进行配置，以满足各种不同的应用。
低功耗，无风扇设计，环境适应能力强全系列高清相机采用铝铸散热鳍片设计，无内置风扇，具有超强的散热性能，环境适应能力强，能在-30℃～+70℃温度范围下保持正常工作，满足全天候24小时工作的要求。
数字水印，图片防篡改全系列高清相机内置图片防篡改功能，利用数字水印技术，将重要特征标识信息直接嵌入图象流中，从源头就有效地杜绝了图片被纂改的可能，充分保证了取证信息的准确可靠。
二、前端存储单元设计系统
支持前端大容量存储，用于缓解因网络故障或其他系统故障造成的通讯异常而引起的视频和图片数据丢失，从而造成后期取证以及处罚困难。
高清视频图片接入存储前端存储设备可接入8路高清视频图片输入，满足前端多路视频图片集中存储的需求。
电警图片合成功能前端设备具备电警图片合成功能，在前端便可完成对多幅图片的合成，可以大幅度降低中心服务器的运算负荷，缓解数据处理压力。
大容量图片视频存储前端存储设备具备4个SATA接口，最大支持4-8TB存储空间，充分满足网络异常情况下数据备份存储的要求，有效保证因网络异常引起的数据丢失的风险，大大地提高了整个系统的稳定性。
网络交换传输功能前端存储设备具备8路百兆网络交换功能，2个千兆以太网接口并且可以通过模块转接为光纤通讯接口，支持断点续传功能。
三、智能化分析技术
自主开发全系列智能分析算法，利用基于车辆模型的检测算法对过往车辆进行检测，可实现对车辆交通行为的检测，如禁左禁右，直闯红灯，逆行，压线，变道等行为的检测。同时支持视频测速、车身颜色识别、视频触发抓拍检测、信号灯状态检测等功能。使用车辆模型算法的车辆检测，有效的过滤路口的行人，自行车的干扰，抗噪能力强，有效解决摄像机抖动、雨雪天气和环境光线变动引起的误报;通过不同颜色空间的特征提取，使用先进的识别算法识别出红绿灯，并利用视频稳定的算法解决红绿灯晃动的影响，在复杂的情况达到较高识别率。
违章或故障、事故停车：在车道或禁停区域出现停车现象，不论是因车辆故障停车或违章停车，都极易发生危险或引起交通阻塞，需要及时进行处理，而事故停车也需要管理部门及时知晓并尽快处理以恢复交通，通过视频分析技术可以及时发现停车行为，提醒交通管理部门及时处理。
违章左转右转：在某些路口不允许进行左转或右转，否则不但容易引起交通阻塞，也容易引起交通事故导致生命财产的损失，通过视频分析技术自动检测违章左转或右转行为，可以对这些违章行为进行行有效处罚，以提高交通监测系统的威慑力，从而减少违章行为的发生。
违章变线：在某些路段(如隧道内)，正在高速行驶的机动车辆随意变线是一种违章行为，容易导致交通事故的发生，应该及时发现和处理。视频分析技术通过监测车辆的行驶轨迹，并与车道线进行比较，可以发现违章变线行为。
压黄线行驶：在交通法规中，压黄线行驶是一种严重的违章行为，应该予以严肃处理。视频分析技术通过监测车辆的行驶轨迹，并与黄色分隔线进行比较，可以有效地发展违章压黄线行驶的行为。
违章逆行：在交通法规中，逆行是一种很严重的违章行为，不但容易引起交通的混乱，也很容易引起交通事故的发生，应当及时发现及时制止及时处理。视频分析技术通过监测车辆的行驶方向，与正常行驶方向比对，可及时发现违章逆行行为并及时报警，提醒交通管理部门进行处理交通流拥堵分析：对道路上车辆拥堵的情况进行分析，或实现信号灯的最佳控制，以及时疏导交通流。对于通过视频分析的交通流拥堵分析，不以拥堵车辆具体数目为依据，而往往只需定性地确认其拥堵状态，以实现信号灯的自动控制，缩短畅通方向的绿灯时间，而将拥堵方向的绿灯时间延长，有效地疏导车流，减少拥堵。
占用公交专用道检测：对非公交车占用公交专用车道的行为进行检测，采用固定和移动方式对占用公交车道的行为进行检测，判断当前占用公交车道的车辆类型，并进行抓拍存储，能较好地保证和规范公交专用车道的使用，解决因其他车辆占用公交车道而引起的道路拥堵。
斑马线礼让检测：对车辆在斑马线前不礼让行人的行为进行检测，判断车辆在斑马线前是否减速礼让行人。对斑马线的行人进行检测，同时判断车辆是否礼让行人，如遇不礼让行人的情况，进行抓拍处罚，最大限度的规范车辆驾驶，保证行人人生安全。
四、补光子系统设计
补光灯主要为各种视频抓拍或检测车牌系统提供辅助光源，主要解决电子警察闯红灯，卡口系统，出入口的摄像机经常在晚上出现虚焦和图像昏暗的现象，图像无法准确识别，目前补光灯普遍存在补光不足，使用寿命短等问题。