电子卡口的基本原理
虽然目前电子卡口出现了多种形式，但究其基本原理可概括为：
车辆检测
车辆检测功能主要提供车辆到达（触发）信号以及车辆速度、车型等信息。目前在实际工程中大量使用的车辆检测方式有线圈、视频、雷达、激光，从安装方式、检测精度、稳定性、可维护性和性价比等方面考虑，每种检测方式都有自己的特点和不足，因此国际上已经有将多种类检测器的技术组合起来作为主要的发展方向。从系统整体的角度取长补短来解决单一检测方式遇到的问题，国内目前也已经有公司采用线圈检测器与视频检测组合，相互验证和故障代替的组合处理方式，达到了很好的效果。
成像与补光控制
由于智能卡口需要实现全天候对高速行驶的车辆进行清晰抓拍和智能识别，因此单纯依靠摄像机的自动调节成像是难以满足要求的，而普通摄像机的背光补偿和超低照度在实际野外高速运动成像条件下的作用往往与车牌识别要求差距甚远，实践证明采用智能反馈成像控制和补光技术，再加上后期软件图像处理便可以达到相对理想的效果，但这要求设备厂家具备二次开发摄像机和配套补光灯的技术能力，国内能够真正达到技术要求的寥寥无几。\r\n远景视频摄像机一般要求有恒定照明灯作为补光即可。
图像识别与处理
1）人眼识别\r\n以目前人工智能的水平，对于抓拍图像中的元素（车牌、车标、人脸等），如果人眼尚无法分辨，则自动识别的效果无从谈起。\r\n2）自动识别\r\n对于抓拍图像的自动识别主要包括车牌识别、车型识别以及进一步人脸识别等.目前应用比较成熟的是车牌识别，其识别准确率和设备稳定性已经基本能够满足公安系统的业务要求。\r\n人脸识别作为一个技术热点，实际上在银行等室内环境下已经得到了大量应用，但对于卡口这种野外环境而言，首先要解决的是全天候清晰成像的问题。
判断与比对
同样,自动比对与人工判断比对一般要求实现根据监测点速度限制进行超速判断，以及根据车牌照与稽查黑名单、布控车辆进行自动比对。将来在成像系统达到要求的前提下，发展为前排司乘人员的人脸识别与自动比对。
通信
随着通讯行业的迅速发展，适用于卡口宽带数据（包括远景视频图像）传输要求的组网方式有了多种选择，但目前组网仍以光纤网络和窄带的无线网络较为普遍。随着第三代移动通信技术的成熟。宽带无线网络与光纤网络结合使用，将是必然趋势。
存储
鉴于公安网络对于数据安全要求的特殊性，数据库一般都与外网严格隔离，并且数据库服务器的配置要充分考虑冗余性和灾难恢复机制，做好数据备份工作。
交通卡口的应用
系统结构
控制主机设置于远端室内，整个系统分为七个模块，该系统的大致工作流程如下：\r\n1、车辆检测模块检测到车辆通过，就输出触发信号给车速检测模块和成像与控制模块；\r\n2、车速测量模块计算出车辆行驶速度，通过光端机传输给室内控制主机；\r\n3、抓拍与识别模块处理视频信号，通过视频检测方式从中检测车辆是否到达并与线圈检测器触发信号进行验证，然后根据触发信号采集车辆图像（牌照识别和视频测速所需的图像），识别车辆牌照信息，将识别结果馈送给控制主机，并发送控制指令给成像与控制模块；同时根据线圈测速结果判断车辆是否超速，如果超速，再通过视频测速软件对该车速进行验证，并将验证的车速结果发送给控制主机。\r\n4、车辆信息管理模块接收图片、牌照识别结果、车速、工作状态等信息，进行判断、存储等工作。\r\n5、通信模块将处理过的车辆信息（时间、地点、图片、牌照、车速、报警信息等）通过适当手段传输到指定地点。
主要功能需求
主要提供车辆及车辆行驶的信息，其主要功能包括：\r\n* 实时采集车辆图像、识别车辆信息包括车牌、车型、车速、流量；\r\n* 现场数据存储和上传，包括车辆图像，卡口名称，地点，时间，车牌号和车牌颜色等； \r\n* 根据速度限制对超速车辆的记录和处罚功能；\r\n* 黑名单车辆和布控车辆的实时比对、报警功能；\r\n* 多个卡口实现路段超速处罚和旅行时间检测功能；\r\n* 逆行、违章变道车辆的检测和处罚；\r\n* 车辆行驶路径标记；\r\n* 收费稽查。
治安卡口的应用
交通卡口与治安卡口的区别
* 交通卡口主要测流量、车速；识别车牌照、车辆类型；与违法车辆库进行比对；以JPEG图像照片为主，前端识别、比对；超速等违法车辆照片上传，其余照片本地存储，远端调用。
* 治安卡口除具有交通卡口的功能外，还需对前排司乘人员头像进行拍照摄录，以JPEG图像照片为主，以MPEG流媒体文件为辅；所有图像照片均需上传，中心后端识别、比对，当与违法车辆库比对中的，自动转发报警至110中心。全景摄像机的视频流图像还可作为日常动态监视用。
多功能智能型卡口系统的功能、技术分析
多功能智能型卡口是指在交通卡口的基础上，同时实现治安卡口的功能，下面针对其中的关键技术进行分析：
辅助灯光的调整与改进
如前所述，卡口设备采用辅助灯光的目的是得到清晰的车牌图片、前排司乘人员图片和动态视频图像。\r\n补光灯的特点和分类\r\n<0>补光灯按发光器件进行分类如下表：
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\r\n\r\n \r\n在卡口系统中的补光设备主要包括以下几种：
目前应用比较多的补光方式为可见光卤素闪光灯，其成像效果已经得到了很好的验证，但对于高速行驶车辆的驾驶员而言，如果将瞬间大功率强光直接打在脸上，势必会造成安全隐患，这也是为什么现有的闪光灯均以较大角度（60度左右）将光线不直接打向人脸的原因之一。
为解决这个问题，市场上出现了红外闪光灯（需有配套的红外摄像机、红外镜头和红外防护罩玻璃），其具有隐蔽性好和对于驾驶人员无影响的优点，但红外成像抓拍的是黑白图像，无法分辨车牌颜色（不符合行业标准[2]），并且由于目前越来越多的车辆安装了防暴膜，很多防暴膜在增加安全性的同时也阻挡红外光的进入，因此红外补光对于车内前排司乘人员的成像效果尚需进一步验证。\r\n大功率恒定光源在实践中也有所应用，但效果一般，且对司机有直接影响，浪费电能也不符合国家节能要求。
目前LED作为新一代的照明光源已经开始进入家庭，对于车牌识别而言，高频脉冲LED已经得到成功应用，但其还是利用了车牌的反光特性，对于看清车内司乘人员特征难有贡献。而LED闪光灯的出现，综合了低功耗，柔性光和瞬间功率大的特点，目前已经在手机摄像方面得到广泛使用，但其有效距离较短（小于5米），对于大功率长距离的产品还未见到有实际应用。\r\n根据目前的技术发展情况，采用可见光卤素闪光灯是现实可行的方案，但应注意尽量在停车或者限制在低速行驶条件下使用。
摄像机成像控制策略的调整与改进
摄像机调节成像，一般从四个角度来考虑，即光圈、镜头、电子快门和摄像机内部成像处理。
调节光圈与调整快门值能够得到类似的成像效果，通用的做法是将光圈大小设置为一定值，主要通过程序调节电子快门的方法控制成像，但普通的摄像机由于电子快门的档数较少（一般不超过20档），且最快的快门速度不过几万分之一秒，尚不能满足任何条件下实现清晰成像，并且通常没有与补光灯同步的功能，因此需要采用对于摄像机的二次开发技术，增加快门的可控范围（100档以上，五十万分之一秒），并直接由摄像机控制补光灯同步补光的技术。目前国内已有厂家实现了对某些品牌摄像机的二次开发，取得了较好的应用效果。
纵观国外摄像机厂家近年的技术趋势，在摄像机内部进行成像控制、多幅图像合成和后期处理是研究的重点，以达到在一幅图像中既能看清强光部分也能看清偏暗的部分（类似于一幅图像的不同部分采用不同的快门和增益策略所得到的效果），应该说，对于多功能智能卡口的需求而言，这是非常值得研究的技术方向。
在镜头方面，主要考虑红外摄像机白天与夜晚的聚焦问题，利用滤镜（镀膜）解决镜面反射和色彩还原问题，当然，考虑这些问题的时候要和补光灯的设置角度和特点结合起来。\
摄像机分辨率
采用通用摄像机抓拍图像的分辨率为768*576（37万像素，长宽比4：3），由于车牌识别技术对于图像中车牌的分辨率长度方向要达到140个像素较佳，因此对于大车而言，想利用一个普通摄像机同时抓拍到足够大的车牌照和前排司乘人员面部特征是不可能的，于是采用高分辨率摄像机（百万像素以上）成为当前研究的热点。但目前产品价格过高、高分辨率图像的远距离实时传输和存储等问题也需要进一步解决。
图像上传
由于目前光纤通信产品的技术已经成熟稳定，因此多功能智能型卡口都将摄像机（远景、特写）的模拟视频图像通过光端机的视频接口集中传输到监控中心进行图像识别和处理，现场控制和触发信号也通过光端机的数据接口进行传输。这种完全集中模式的优点在于：\r\n* 现场设备（摄像机、光端机、车检器）均为成熟产品，而工控机等不适合野外工作的设备被放在指挥中心机房，能够保证整个系统有较高的稳定性； \r\n* 升级维护、调试方便，处理单元集中在指挥中心，避免分散在各检测点，免除了现场维护、调试的不方便； \r\n* 在指挥中心的局域网内，完成各检测点图片和数据的上传，真正保证了网络安全（现场没有网络接口），最大程度地避免了网络故障发生的可能性。
数据库比对
无论是车牌识别还是人脸识别，最终的目的在于能够自动对车辆性质进行判断（超速、黑名单）或实现车辆布控功能，为做到实时性的比对，要求对车牌比对算法进行优化设计，要做到每秒100条识别记录和30万辆布控车牌的比对，并且具有能够支持模糊比对和任意位比对的功能。
比对成功后要求实时报警，包含治安报警和交通报警、查控报警、临时报警。报警页面分开，不能相互干扰。对于盗抢机动车和突发治安案件嫌疑车辆等引起的报警通过治安报警显示；而对交通肇事逃逸机动车、报废车、未年检车等由交通原因引起的报警通过交通报警界面报警。同时将报警信息发送给相关部门（如治安报警信息发送给110，交通报警信息发送给管辖大队、中队等），报警信息显示记录应包括车牌图片，报警记录信息，识别信息，出现的地点，行驶方向轨迹，核实信息。
结语
本文通过对公安领域交通卡口与治安卡口的功能需求与技术现状进行分析，提出了结合二者功能需求的多功能智能型卡口系统的业务需求与技术难点，应该说主要是个提出问题和分析问题的过程，至于真正解决问题，还有待在相关产业技术进一步发展的基础上，由用户、集成商和设备厂家的共同努力来加以实现。
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