贵阳城管高清卡口智能识别解决方案（上）

　系统组成

　　系统总体结构自上到下分为三层，依次为：市区城管应急指挥中心、区城管指挥中心和前端设备(具体结构见图7)。

图7 系统组成图

　　· 市区城管指挥中心：负责全市城管视频监控平台及卡口监控平台的支撑，统一协调各区城管工作;

　　· 区城管指挥中心：负责辖区内所需图像的监控及卡口监控平台的支撑。

　　1、前端采集系统

　　本次系统规划对城区外部20个主要出入口及中华路等路段作为布点原则，图像质量需满足高清视频监控识别的需求，达到1920×1080的分辨率水平。

　　从高清综合监测系统的工作性质考虑，系统对运动状态的目标不但要有高清图像捕获率，还必须抓拍到清晰的图像(车牌、前排司乘人员、行人)作为事后查询、特征搜索和取证的重要依据。而非机动车道的摄像机作为整个断面的全景摄像机，其高清视频通过编码器压缩后传送到中心端，提供实时视频监控功能。

　　如图8所示，本系统分为机动车道和非机动车道。对机动车道，本方案采用200万像素的高清晰摄像机，一台高清晰摄像机抓拍两个机动车道的车辆并兼顾相邻车道的交叉，同时提供全景照片，彻底解决了跨线漏车问题，可以清楚记录车辆图像，同时还可以清晰地显示前排司乘人员的面貌和行人特征信息，充分体现了高清晰系统的优势。非机动车道采用200万像素的高清晰摄像机抓拍非机动车道上的非机动车、行人和机动车，同时提供全景照片。

图8 前端信息采集子系统图[nextpage]

　　通过本系统，可以在城市进出口的道路上通过视频和图片获取车牌、驾驶员面部特征等相关信息以对渣土车的漏渣、掉渣进行管理。

　　前端信息采集子系统主要组成部分包括控制主机、高清摄像机、辅助照明设备、软件及设备基础设施等，安装在外场路段，通过采集控制软件实现全天候不间断的机动车、前排司乘人员、非机动车和行人的图片抓拍和信息处理、存储、通信等功能，对于抓拍的机动车图片实现号牌、颜色、车型等特征自动识别等功能，所有信息在前端控制主机内进行存储，并由专用通信软件将获取的所有信息实时传递给指挥中心。

　　现对前端信息采集子系统组成图(图8)做如下具体说明：

　　· 前端设置的高清晰摄像机，控制主机完成了图像抓拍、号牌、颜色、车型等特征识别到图片信息采集处理的一个完整过程;

　　· 对应每两条机动车道设置一套高清摄像机，对应每一非机动车道和非机动混合车道设置一套高清摄像机，用于捕捉机动车、前排司乘人员、非机动车和行人的信息。机动车道的高清摄像机除了拍摄车牌、车头信息、车型信息和前排司乘人员特征信息，也用于采集行驶车辆的完整外形和断面情况。每一台机动车道用的高清摄像机在布设时，应考虑变道车辆对系统的影响，相邻抓拍摄像机视场要有一定交叉;

　　· 每一套高清摄像机还需要配以辅助照明设备，根据现场照度不同进行补充照明，白天克服太阳光过强造成的环境照度问题，夜间增强驾驶人脸像和车辆轮廓及号牌图片效果，确保图片的清晰捕获和有效识别，但同时必须保证辅助照明设备对人和环境的光污染极少;

　　· 控制主机对高清晰摄像机捕获和自动识别的图片、数据信息进行实时采集和处理，同时保存图片和数据，产生的信息在本地保存的同时输出到通信传输系统送到信息中心。控制主机主要包含车辆检测，图像采集，号牌、颜色、车型等特征识别，中央控制、数据传输和其它辅助功能模块，其处理能力与断面的高峰交通量有关，需要结合每一断面的具体位置和车道实际情况考虑设置控制主机的数量，配置原则如下。

表1 项目中涉及到的主要产品

　　机动车道：该类型前端设备每套包含工业级高清摄像机×1、高清镜头×1、补光灯×2、高清视频检测器(控制主机)×1、防护罩×1等;每一套前端设备覆盖2个机动车道。

　　机动车道采用视频检测触发的方式。通过此种方式，抓拍机动车道上的机动车辆和非机动车辆及行人。检测到的车辆图片则被发送到号牌识别模块识别后压缩成易于保存和传输的JPEG格式图片，其余物体则直接通过目标跟踪的方式选择合适的图片压缩成JPEG格式。同时在图片下方叠加地点、车道、时间、号牌、颜色、车型等信息，并保证图片的不可修改性。同时也可以通过视频检测输出交通流量和车辆速度，机动车道的高清视频检测器同时实现事件检测功能。

　　非机动车道：该类型前端设备每套包含工业级高清摄像机×1、高清镜头×1、补光灯×1、高清视频检测器(控制主机)×1、防护罩×1等;每一套前端设备覆盖1个非机动车道。

　　非机动车道采集对象主要为非机动车、行人和混行的机动车辆，同时提供断面全景监控功能。对于非机动车道采用视频检测进行触发抓拍的方式，即通过软件在整个断面设置环形检测区域，高清晰摄像机根据环境条件进行补光控制，将一定帧速率拍摄的视频流传送至抓拍模块，抓拍模块通过对实时视频进行分析的方式检测所有运动物体并抓拍高清晰图片。

　　工业级高清摄像机采用200万像素的逐行扫描CCD，具备10比特数模转换以及数字电路处理技术(DSP)，有高的灵敏度、好的信噪比、以及极小的垂直拖尾电平，输出1920×1080P/25帧的高清图像。

　　摄像机的使用可满足现场环境的照明情况，前端摄像机的防护措施与现场环境相适应。

　　摄像机的安装位置，以实际工作需求为准，安装时无视角盲区，能有效防止人为破坏。

　　以一个单侧断面(单向四条机动车道，一条非机动车道)为例，前端设备安装示意图如图9。

　　2、传输系统

　　根据项目需求，本系统基于综合业务传输平台完成IP接入、光纤接入等多种形式视频信号的传输、交换和管理。[nextpage]

　　3、中心应用系统

　　视频检测应用：

　　· 信息处理相关业务功能：对获取的车辆、非机动车、行人信息的有效组织与存储管理。信息的统计分析与查询检索可对记录的数据进行统计与分析，生成统计报表、平面图或三维图(饼图、折线图、直方图等)，为管理者提供决策参考。系统支持按时刻、时间段、特定号牌、颜色、车型等条件查询以及带通配符的模糊查询(特征搜索);支持B/S架构下的中央远程查询;

　　· 信息的输出：信息互联与交换功能;为了实现公安数据共享，系统必须预留与其它系统进行信息互联和数据交换的接口。

　　网管：系统设置统一网管平台，监测系统状态、配置系统参数等。

　　保密安全：系统采用光接入/传输方式，杜绝造成公安网络暴露于公安节点之外，确保系统的保密安全。

　　系统主要特点

　　1、前沿的视频动态检测技术，不需要埋设线圈

　　视频检测技术是摄像机和计算机图像处理技术结合构成的视频检测方式，是较先进的检测技术。而项目中的卡口系统的视频动态跟踪检测技术，是通过应用高端算法，使检测捕获率更为优秀，是目前国际上应用最为成熟稳定、最有发展潜力的视频检测技术。其工作原理是通过视频摄像机作为传感器，在其视频范围内通过各种检测算法，计算目标(机动车辆、非机动车辆、人等)进入检测区域时，系统判断出目标的存在，并可通过检测算法的改进和调整得到需要的各种交通数据信息。

　　视频动态跟踪检测技术优点是：

　　· 拍摄区域广，可以获得区域交通图像信息，直观了解现场状况;

　　· 图像信息量丰富，可实时获得多车道的车辆信息;

　　· 安装方便，不损害路面;

　　· 可扩展性好，运行效率高;

　　· 可以进行各种交通异常状况的检测、识别和报警。

　　本系统不需要埋设地感线圈，安装施工方便，后续维护简单，受车辆遮挡等外部因素影响小。

　　2、高像素摄像机清晰抓拍车辆特征和前排司乘人员

　　本系统应用目前在监控领域中前沿的高清晰度摄像机，与传统的480线或者520线(约40万像素)CCTV摄像机相比，高清晰度摄像机分辨率可达1920×1080(超过200万像素)，在配合恰当的镜头的条件下，可以超过1000线的清晰度。

　　3、识别技术先进，捕获率及识别率高

　　在核心的车牌识别技术上，采用计算机图像处理和模式识别技术，快速车牌定位分割，多帧图像实时融合，识别结果的可信度判别，捕获率≥99%，识别准确率≥95%。

　　采用了独特的识别技术，对于车辆的前、后牌均能有效地识别，并对模糊、倾斜的车牌进行有效矫正，具备对民用、警用、军用、武警、个性化车牌等号牌的自动识别能力。

　　4、不增加设备实现跨中线抓拍

　　该系统一个摄像机监控两个车道，单个摄像机视场范围要求达到8米以上。相邻两个摄像机的视场范围有一块牌照宽度的重合，这样保证至少有一张图片有完整的车辆号牌，可以牌照识别，实现比对报警功能。

　　5、灵活的功能扩展，支持事件检测，交通流数据采集等多种功能

　　本系统采取了视频动态跟踪检测的检测技术，这种检测技术具有支持活动目标检测的功能;系统集多种功能于一身，使其还可通过网络向指挥中心提供实时交通信息如车速、车流量，占有率，交通密度等。

　　同时系统还具有交通事件检测、卡口、超速、违停、违法掉头、逆行、压线及不按照车道行驶等多种交通行为的检测功能。本项目中的卡口系统可根据实际需求，方便的升级实现上述任何一种或几种功能，避免了反复投资浪费资源。[nextpage]

图9-1 断面设备安装示意图(机动车道和非机动车道混合模式)

 图9-2 断面设备安装示意图(机动车道唯一模式)

图9-3 断面设备安装示意图(非机动车道唯一模式)

　　6、丰富的车辆特征识别和搜索功能

　　与传统卡口识别系统相比，本项目中的识别系统不但可以识别车型、车牌颜色、车牌号，还可以自动识别车身颜色、车辆厂商标志(车标)等，同时所有特征都支持搜索查询功能。

　　7、系统安全、嵌入式系统、工业级电子键盘

　　· 操作系统采用基于控制机的嵌入式Linux系统，具有系统保护和系统自恢复功能，可有效防止计算机病毒和黑客的恶意攻击，提高了系统安全性和稳定性;

　　· 系统设计有监控单元，可实现软硬件双重监测保护，当系统软件运行出现问题时可对系统进行复位，使软件恢复运行。一旦软件监测系统失灵，硬件监测系统可使整个主机系统复位，做到双重保护，提高了系统安全性和稳定性。

　　8、完善的后台应用系统和传输系统，扩展性强，满足大容量信息处理

　　具体表现在以下几个方面：

　　· 系统具有大流量吞吐性和大负载的接入能力，可以实现对海量数据的处理和融合，在一个统一的平台上对多种实现交通信息显示、调用、控制和管理;

　　· 系统可以根据用户的业务需求，对交通数据进行重新抽取、扩展和综合利用，实现业务平台的扩展;

　　· 系统采用灵活动态的处理模式，适用于多业务综合应用处理。

　　系统价值分析

　　业务统一

　　在以往的交通业务系统中，由于受技术条件的限制，交通流信息、交通视频信息、交通事件信息、治安卡口等交通信息分别由不同的系统完成，甚至由不同的部门进行建设与管理。这些都不可避免地给系统的整体应用带来缺陷与不足。

　　高清智能卡口检测系统应由一套系统提供多种交通信息和业务应用，避免系统建设规划多头、交通信息来源多头、管理服务多头等不利于因素，在信息业务应用层实现了统一，有助于更好地服务于智能交通应用。

　　服务统一

　　传统业务应用系统建设，交通流信息、交通视频信息、交通事件信息、治安卡口等系统自成系统，建设方不同、建设时间不同、系统提供方和设备供应方也不同。各系统采用的传输线路也不尽相同，有的是光纤接入，有的是租用电信宽带，有的是租用其他通信路由。尽管每个子系统、每个单位工程的参与各方的责任与义务是明确的，但从整个系统的角度上看，缺乏统一的管理、缺乏清晰的权责结构，责任方多、不确定因素多，这对系统长期可靠的运行带来了挑战。

　　这套高清智能卡口检测系统通过一个平台实现多种业务应用，整个系统结构清晰、服务统一，责任主体明确、维护管理便捷、服务明晰统一，有力地支撑系统长期可靠地运行。

　　信息标准化

　　目前，国内 ITS 界在标准化的发展方向和重要性方面已经取得了共识，认为当前必须尽快制订我国智能交通系统的有关标准，通过标准建设，实现信息的采集、处理、传输和共享等环节的标准化、规范化。

　　为了更好的适应系统的整合及多业务的融合，项目中使用的高清智能卡口检测系统通过一个平台实现多种交通信息的采集、传输和应用，信息的编码标准、通信标准、数据结构、中间件接口等均符合国家相关的建设标准。

贵阳城管高清卡口智能识别解决方案（上）