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线圈视频卡口 文件编号:文件编号:(由系统方案对外发布时统一管理) 高清卡口解决方案高清卡口解决方案 500 万线圈检测万线圈检测+视频辅助视频辅助 版版 本本 号:号:VerVer 2.02.0 编编 写写 人:应人:应 健健 编写时间:编写时间:2012.1.52012.1.5 部部 门门 名:名:产品中心-智能交通 审审 核核 人:人: 审核时间:审核时间: 浙江大华技术股份有限公司 修订历史(修订历史(RevisionRevision historyhistory) 编号修订内容描述修订日期修订后版本号修订人批准人 1 创建创建20应应 健健 2修改修改20朱克玉朱克玉 3 浙江大华技术股份有限公司 目 录 1.概述概述1 1.1.系统概述1 1.2.设计原则1 1.3.设计依据3 2.需求分析需求分析5 2.1.行业现状5 2.2.存在问题5 2.2.1.图片清晰度低.5 2.2.2.应用技术水平低下.5 2.2.3.系统功能扩展性差.5 2.2.4.环境适应性差.6 2.2.5.功能简单,缺乏深度应用.6 2.3.发展趋势6 2.3.1.高清化.6 2.3.2.集成化.6 2.3.3.网络化.6 2.3.4.智能化.7 3.整体设计整体设计8 3.1.系统架构8 3.2.系统组成8 3.2.1.前端采集子系统.9 3.2.2.网络传输子系统.10 3.2.3.中心管理子系统.11 4.详细设计详细设计13 4.1.系统原理13 4.1.1.线圈检测原理.13 4.1.2.视频检测原理.15 4.2.系统功能17 浙江大华技术股份有限公司 4.2.1.系统功能列表.17 4.2.2.前端系统功能详解.19 .车辆捕获功能.19 .高清图像记录功能.19 .速度测定功能.21 .压、骑线抓拍功能.22 .逆行抓拍功能.23 .全天候高清成像.23 .智能补光功能.24 .号牌自动识别功能.24 .车身颜色识别功能.25 0.高清录像功能.26 1.数据存储功能.26 2.图像记录防篡改功能.26 3.数据传输与断点续传功能.26 4.远程系统管理维护功能.27 5.Web 数据浏览功能27 4.3.系统性能29 4.4.平台软件系统设计30 4.4.1.系统设计思路.30 4.4.2.系统设计亮点.31 .SOA 为主体的架构设计31 .业务集成的 Web Service 框架32 .高性能的外场设备接入服务设计.33 .结合 Ajax 和 RIA 技术的更好用户体验33 4.4.3.遵循的标准与接口.33 4.4.4.系统总体框架.34 .系统总体架构.34 .系统网络架构.36 4.4.5.系统平台组成.37 浙江大华技术股份有限公司 .系统管理服务软件(CMS) .37 .视频流媒体转发服务软件(VMTS).37 .视频流媒体集中存储服务软件(VSS).38 .WEB 远程管理软件(WMS) 39 .GIS 系统集成模块(GIS)39 .网络数字矩阵软件(SNVD).40 .智能卡口接入软件模块(BAS)40 .市局级联网关服务模块.41 4.4.6.系统功能.42 .基本业务功能.42 .实战业务功能.47 4.4.7.软件系统关键特色.58 .多业务融合.58 .快速布控.58 .录像追踪.58 .三维定位.58 .预案管理.59 .设备兼容.59 .多级联网.59 .无线应用.59 .提高的安全性.59 0.灵活的媒体存储.59 1.系统部署方式.60 4.5.第三方软件及服务器部署60 4.5.1.系统运行环境.60 .硬件运行环境.60 .软件运行环境.62 4.5.2.服务器能力.62 .系统能力.62 .显示能力.62 浙江大华技术股份有限公司 .管理能力.63 .图片处理能力.63 .数据库能力.63 .单电子地图容量.63 .校时服务器.63 5.特点优势特点优势65 5.1.全嵌入式结构、无风扇设计,系统稳定可靠65 5.2.全系列产品自主研发65 5.3.领先的双处理器设计65 5.4.前端设备的智能化66 5.5.强大的 ISP 处理能力 66 5.6.线圈检测与视频检测双重保证,系统运行更加可靠67 5.7.单车道独立运行能力67 5.8.先进的视频检测算法67 5.9.摄像机内置车牌识别功能68 5.10.对光照气候环境良好的适应性69 5.11.准确抓拍无牌或者号牌遮挡车辆70 5.12.多车道、多车辆同时号牌识别70 5.13.车牌识别速度快71 5.14.车牌识别像素、角度容忍度高71 5.15.车牌识别准确率高71 5.16.图像源头水印加密防篡改71 5.17.双码流摄像机,同步支持抓拍和录像72 5.18.强光抑制功能72 5.19.LINUX系统防病毒.72 5.20.模块化设计,稳定性和扩展性强73 5.21.多重冗余的数据安全保障技术73 5.22.全系统设备运行状态自动监测73 5.23.采用工业级或军工级器件,超长寿命73 5.24.工业级设计适应室外恶劣环境74 浙江大华技术股份有限公司 5.25.低功耗,适合太阳能供电74 5.26.安装、维护简单,工作量小74 5.27.系统扩展性好75 5.28.解决方案灵活,最大程度满足客户需求75 6.主要设备介绍主要设备介绍76 6.1.高清一体化摄像机76 6.2.镜头77 6.3.智能交通终端管理设备80 6.4.智能闪光灯80 6.5.LED 频闪灯 .81 6.6.车辆检测器82 7.配置清单配置清单84 8.应用案例应用案例86 8.1.江苏沭阳 320 项目86 8.2.义乌市公安局卡口项目87 8.3.太仓卡口项目89 8.4.江门卡口项目90 9.售后服务承诺售后服务承诺92 9.1 三级售后服务体系.93 9.2 售后服务机构和人员情况.94 浙江大华技术股份有限公司 1 1. 概述概述 1.1. 系统概述系统概述 近年来,随着社会经济的不断发展,人们的生活发生了天翻地覆的变化, 车辆的普及程度也越来越高,但同时治安问题也越来越突出,尤其是与车辆相 关的刑事和治安案件。在此情况下,如何利用先进的科技手段来抑制交通事故、 打击预防涉车案件、震慑犯罪份子、进而提高整个城市交通综合管理水平成为 了当前摆在公安交通部门面前的一道大难题。卡口系统正是在这种大环境下孕 育而生的。 多年来,以机动车图片抓拍、车辆号牌识别、车辆速度检测、布控比对报 警、查报站出警拦截为主要目的的卡口系统在城市治安及交通管理过程中发挥 了重要的作用。而与此同时,我们也清晰的认识到传统卡口系统自身建设模式 的局限性,极大的限制了系统的功能扩展及性能提高。以“标清摄像机+工控机” 为主的单点式卡口建设模式,已经不能满足当前用户对卡口系统的要求。 浙江大华通过深入分析公安交通部门的业务需求,结合我国的道路特点, 创造性的推出了新一代嵌入式一体化高清卡口系统整体解决方案。方案包含了 “线圈+视频辅助检测”、“雷达+视频辅助检测”、“纯视频检测”三套系统, 可根据用户自身的需求特点自主匹配。本文主要介绍嵌入式一体化高清线圈卡 口系统。系统采用线圈为主,视频为辅的检测方式,前端相机通过地感线圈探 测过往车辆,并进行触发抓拍;抓拍的照片中可显示车辆的通过时间、地点、 行驶方向、车牌号码、车牌颜色等车辆的所有细节信息以及司机的面部特征。 当线圈故障时,系统可以自动切换到视频检测模式,待恢复正常后再切回线圈 检测模式。该系统已在全国多个省份的卡口项目中成功应用,并获得了良好的 效果。 1.2. 设计原则设计原则 结合当前技术发展状况及趋势,在系统的设计过程中我们严格遵循以下原 则: 经济性经济性 浙江大华技术股份有限公司 2 充分利用成熟的先进技术,采用性价比较高的产品; 避免盲目性追求最新技术,导致配套设备跟不上,避免某些新技术欠成 熟和欠稳定,同时又要防止系统处理能力不够; 软件符合管理需要,界面友好、易维护,整个系统易用、实用。 可靠性可靠性 系统硬件上全部选用主流产品,保证了系统的高质量和高稳定性,能够 适应野外恶劣环境工作,同时采取有效的防雷、接地、稳压等措施; 系统最大限度集成国内先进的技术及组件,采用成熟技术以降低系统的 不稳定因素; 对系统中的硬件、操作系统、网络、数据库部分设计尽可能详尽的故障 处理方案,以保证系统的快速恢复性; 系统采用容错技术提高系统的可靠性。 先进性先进性 在系统可靠性的前提下,先进性也至关重要,系统的网络平台、硬件平 台、系统软件平台技术代表了当今计算机技术发展的方向,并经实践证明具有 很强的实用性,符合当今计算机科学的发展潮流。 系统各平台提供二次开发接口,可以保证各项技术可以不断的更新和升 级以维持系统的先进性。 安全性安全性 系统具有防计算机病毒的能力,有较强的抗干扰能力,具有密码、多级 控制级别、撤设防级别,避免出现遭到恶意攻击和数据被非法提取使用的现象, 保障了系统网络的安全。 可扩展性可扩展性 在系统软硬件上的设计和选型上,我们充分考虑其可扩展性,系统结构 易于扩充,以适应今后可能出现的更大任务负载。硬件平台具有可升级性,当 需要时可以增加新的计算机设备同原有计算机设备一起工作以提高系统的处理 能力,保证原有资源的充分利用。 规范性规范性 由于本系统是一个严格的综合性系统,在系统的设计与施工过程中我们 浙江大华技术股份有限公司 3 参考各方面的标准与规范,严格遵从各项技术规定,做好系统的标准化设计与 施工。一切从实际出发,使智能系统具有较高的实用效能。这也是高清监控系 统在当今之所以能迅速兴起并发展的关键所在。 易维护性易维护性 采用业内通用的易于维护的系统平台; 应用软件界面友好,安装、使用、维护简单便捷; 业务流程清晰,符合常规业务处理习惯。 系统数据维护方便,备份及数据恢复快速简单; 系统软件配置简单方便,尽量避免复杂的系统配置文件 1.3. 设计依据设计依据 道路交通安全违法行为图像取证技术规范 GA/T832-2009 机动车号牌图像自动识别技术规范 GA/T833-2009 公路车辆智能监测记录系统通用技术条件 GA/T497-2009 公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求 GA/T651-2006 公安交通管理外场设备基础施工通用要求 GA/T652-2006 安全防范工程技术规范 GB50348-2004 报警图像信号有线传输装置 GB/T 16677-1996 公路交通安全实施设计规范 JTG D81-2006 公路交通安全设施施工技术规范 JTG F71-2006 机动车测速仪 GB/T21255-2007 民用闭路电视监控系统工程技术规范 GB50198-94 计算机信息系统安全保护等级划分准则 GB17859-1999 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB50343-2004 安全防范工程程序与要求 GA/T75-1994 视频安防监控系统技术要求 GA/T367-2001 安全防范系统验收规则 GA308-2001 安全防范系统通用图形符号 GA/T74-2000 邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收暂行技术规范 浙江大华技术股份有限公司 4 公安部城市报警与监控系统建设“3111”试点工程实施方案 公安部交通管理信息系统建设框架 道路交通安全违法行为视频取证设备技术规范 (GA/T 995-2012) 机动车区间测速技术规范 (GAT959-2011) 遵循国家现行的其他相关规范和标准要求 浙江大华技术股份有限公司 - 5 - 2. 需求分析需求分析 2.1. 行业现状行业现状 目前,国内卡口系统建设已经具备了一定的规模,取得了一系列的成果; 但进一步观察我们就会发现,目前存在的卡口系统很多都还是早期遗留下来的 标清卡口,并且几乎都是相对独立设置的卡口点位,信息散落在各处,无法有 效统一整合起来。 2.2. 存在问题存在问题 正因为全国治安卡口建设目前呈现出的现状,导致了各种技术和规划部署 上的问题,这些问题日益凸显,亟待我们解决。 2.2.1.图片清晰度低图片清晰度低 常规标清摄像机图片像素 704576,所能容纳的视频信息很少,由于图片 清晰度不够,会影响车牌自动识别的准确率,也无法看清司乘人员面部特征,直 接影响了公安交警部门对交通违法行为的判定以及刑事案件线索的准确性。 2.2.2.应用技术水平低下应用技术水平低下 当前很多早期遗留下来的卡口系统,对于车辆特别是不按道行驶车辆的抓 拍率不高,存在不低的漏拍现象;车辆类型(大、小、客、货)、车牌颜色和 车辆号牌(含汉字、数字、字母和号牌颜色)等车辆关键特征的准确识别率不 够高;卡口系统的远程监控、远程维护与远程报警(含防盗报警)以及其它网 络管理功能也不够完善;应用技术水平与相关业务工作的实际需求差异较大 。 2.2.3.系统功能扩展性差系统功能扩展性差 随着公安交通部门业务需求的不断深化,相关技术指标要求越来越高。以 往的标清卡口在性能指标和应用接口方面与主流标准协议的差别越来越大,可 升级扩展的余地越来越少。 浙江大华技术股份有限公司 - 6 - 2.2.4.环境适应性差环境适应性差 摄像机+工控机的模式过去一度是主流的选择,但随着科技的发展,在同嵌 入式一体化相机的比较中,工控机模式的劣势日渐显露。全天侯特别是高温、 雨天、雾天、白天强逆光和高速尤其是严重超速行驶等诸多情形下的系统适应 性与正常工作能力都有待于大大改善和提高。 2.2.5.功能简单,缺乏深度应用功能简单,缺乏深度应用 当前遗留的大部分独立卡口,都只能进行单点的布控和对比报警功能,彼 此之间缺少信息互通,也缺乏一个统一平台将这些信息资源整合。大量的信息 资源被浪费,各解决方案商们也没有足够的有效信息资源进行应用深度挖掘, 极大的延缓了行业的前进步骤。 2.3. 发展趋势发展趋势 2.3.1.高清化高清化 随着工业级数字高清成像技术的发展、普及,利用高清晰数字成像技术进 行治安卡口监控,可以获取更多更准确的有效信息,如车牌信息、车辆信息以 及车辆前排人员的人脸信息,以进一步拓展卡口系统的应用。 2.3.2.集成化集成化 系统集成的技术路线正由原来基于工业控制计算机为系统处理核心的技术 路线向以可靠性更高、专业化程度更高的嵌入式技术路线发展。 2.3.3.网络化网络化 当前已经进入高速网络时代,更快的传输速度,更大的网络带宽为卡口系 统未来的发展提供了一辆高速列车,以前高清图片、高清视频流传输等以前制 约卡口系统发展的瓶颈问题都由于网络技术的大力发展而消失,卡口系统将正 式走入一个网络化的时代。 浙江大华技术股份有限公司 - 7 - 2.3.4.智能化智能化 随着现代电子信息技术的全面发展,图像采集、分析、处理及数据存储、 处理、传输等技术在智能交通领域得到了越来越广泛的应用,为全面提升卡口 系统的智能化发展提供了有力保障。而卡口系统所应对的任务需求也越来越复 杂,迫切需要越来越智能化的系统来完成科技强警的目标。 浙江大华技术股份有限公司 - 8 - 3. 整体设计整体设计 3.1. 系统架构系统架构 立足于综合卡口系统的现状和未来的发展趋势,系统设计基于分布式集中 管理策略,通过多层次立体式结构,把系统前端物理层、传输网络层、数据处 理层和用户应用层有机结合起来,根据具体的单点应用、区县级应用、地市级 应用、乃至省级规模的大范围联网应用来灵活部署,强化上级部门的管理职能、 突出业务部门的应用职能,做到全网资源的统一管理。 WEB 网络存储 防火墙 核心路由器 DLP控制器 管理 存储 省监控中心 转发 光纤接 收器 光纤接 收器 汇聚交换机 网络存储 客户端 客户端 市监控中心 光纤 发射器 车辆信号检 测器 智能交通 终端管理设备 应用 管理 数据库 卡口主机 交换机 闪光灯 LED灯 LED灯 闪光灯 LED灯 光纤 发射器 车辆信号检 测器 智能交通 终端管理设备 卡口主机 交换机 闪光灯 LED灯 LED灯 闪光灯 LED灯 系统架构图 3.2. 系统组成系统组成 线圈卡口系统主要由前端数据采集子系统、网络传输子系统、中心管理子 系统等部分组成。前端数据采集子系统通过视频跟踪和分析技术获取车辆的经 过时间、速度、图片、车牌号码、车身颜色等数据。数据通过网络传输子系统 传输到中心管理子系统。中心管理子系统对数据进行集中管理、存储、共享等 处理。 浙江大华技术股份有限公司 - 9 - 3.2.1.前端采集子系统前端采集子系统 前端数据采集子系统对经过的所有车辆的综合信息进行采集,包括车辆特 征照片、车牌号码与颜色、车身颜色、司乘人员面部特征等。并完成图片信息 识别、车辆速度检测、超速判别、数据缓存以及通过网络向中心管理平台传送 数据等功能。 该部分系统由 500 万嵌入式高清一体化摄像机、LED 频闪灯、闪光灯、车 辆检测器、智能交通终端管理设备、以太网交换机、光传输设备等组成。 500 万高清一体化摄像机:万高清一体化摄像机:系统采用的 500 万高清抓拍摄像主机,采用嵌 入式一体化结构,独特铝制外壳,外壳相当于一块大型散热片,可保证设备在 高温条件下的稳定运行;内置高性能 DSP 芯片,支持内置智能算法、可实现视 频检测、车牌自动识别功能; 智能智能交通交通终端管理设备:终端管理设备:采用嵌入式高性能处理平台,内置大容量硬盘, 可接收来至高清摄像机的 JPEG 流、H.264 视频流,并进行图片、录像的前端存 储。支持 140 万、200 万、500 万高清监控摄像机的接入,具有图片断点续传、 图片录像检索等功能。内置工业级交换机。 车辆检测器:车辆检测器:检测是否有车辆通行,通过 485 接口与主机相连。 补光灯:补光灯:当前大华卡口系统的辅助补光设备主要有闪光灯和 LED 频闪灯两 种方式,可根据前端现场的实际情况选择最佳的补光方案。 LED 频闪灯采用进口封装高亮度 LED,内置灯泡全部采用原装进口的美国 CREE 灯泡,发光效率为普通补光灯的两倍以上,防护等级为 IP66,等够适应 在室外的恶劣环境下长时间无故障作业。 闪光灯使用高亮、高性能灯管,通过散热型、便捷安装结构设计,具有过 压、欠压、过流保护功能,主要用于满足要求看清车牌和车内司机人脸效果等 应用。 网络传输设备:网络传输设备:由以太网交换机、光传输设备等设备组成,实现前端卡口 子系统到后端中心管理平台之间数据的互联互通。 嵌入式一体化摄像机和补光设备采用同杆安装的方案,该方案成本较低, 安装实施方便。安装示意图如下图所示: 浙江大华技术股份有限公司 - 10 - 传输网络 光传输设备 以太网交换机 配电箱 闪闪光光灯灯 行行驶驶车车辆辆 行行驶驶车车辆辆 车车道道1 车车道道2 行行驶驶车车辆辆 车车道道3 网络线 电源线 闪闪光光灯灯 闪闪光光灯灯 车辆检测器 UPS 220v 信号线 卡卡口口一一体体化化摄摄像像 主主机机 线圈馈线 线线 圈圈 线线 圈圈 线线 圈圈 智智能能交交通通终终端端 管管理理设设备备 LED补补光光灯灯 LED补补光光灯灯 LED补补光光灯灯 线圈型卡口同杆安装示意图 3.2.2.网络传输子系统网络传输子系统 网络传输子系统主要包括交换机、光传输设备等,实现前端采集子系统与 中心管理子系统之间的数据和图像信息传输。 (1)光纤传输:如果线路可到达,且施工成本可以承受,推荐建设光纤链 路作为前端与中心的数据传输通道,保证数据传输的实时性和可靠性。 浙江大华技术股份有限公司 - 11 - 光纤组网图 (2)无线接入:使用 3G 等无线数据传输方式,不需要架设线路。推荐通 信线路无法到达或者架设线路成本较高,而卡点数据量不大、实时性要求不高 时使用。 (3)运营商线路:使用运营商的专用线路,以 ADSL/ISDN 等方式接入。 推荐卡点数据量不大,附近有运营商专线时使用。 3.2.3.中心管理子系统中心管理子系统 中心管理子系统主要由设备接入、数据存储、集中管理和用户应用四大块 组成。主要实现前端数据的接收与存储、前端设备的管理、数据的应用等功能。 从系统的可用性和可扩展性上考虑,整个系统采用 C/S 和 B/S 相结合的模 式。C/S 模式可以提供友善的用户界面和方便的设备管理功能,B/S 增强了系统 的可部署性和可用性。结合两种模式的优点可以将整个系统的可用性提升到一 个新的高度。数据库服务器为功能强大的 ORACLE 11G 数据库,提高数据的可 浙江大华技术股份有限公司 - 12 - 操作性。 在中心系统中可以查看各设备实时上传的图片信息,实现对路面的实时图 片监控。通过客户端可以完成设备参数的设置,实现远程升级和系统维护。 根据用户需要,系统提供黑名单功能,实时将前端上传的图片与黑名单库 比对,发现布控车辆后通过软件界面、声音、短信等方式报警;系统按车牌、 地点、车道、时间等信息,进行单条件查询、组合查询和模糊查询等;系统可 按日、周、月、年等时间段,统计不同点位、不同设备的车辆信息,并以报表、 曲线图、柱状图等各种直观的方式显示出来。 中心管理子系统拓扑图如下: 中心管理子系统示意图 浙江大华技术股份有限公司 - 13 - 4. 详细设计详细设计 4.1. 系统原理系统原理 系统正常时,采用感应线圈检测车辆,但当车检器或线圈的链路发生故障, 摄像机在一段时间内无法检测到来自于车检器的信号时,则默认判断为线圈模 式发生故障,并自动切换到纯视频检测模式;待车检器或线圈链路修复后,摄 像机重新检测到了来自于车检器的信号,则又自动恢复到线圈检测模式。整个 过程全部由摄像机自动处理,无需人为干预,真正做到了检测机制智能化。 4.1.1.线圈检测原理线圈检测原理 当车辆(金属物体)经过埋设在路面的地感线圈时,将导致地感线圈电感 值减小。电感值的变化,使得车辆检测器的 LC 振荡电路的振荡频率变化。通 过公式,可以看出,在车辆检测器中,值是一定的,来自线圈的 1 2 f LC C 值是随着有车辆(金属物体)经过而变化的,则值变化,因此有 L f ,式中为无车辆(金属物体)经过时线圈的电感量, 21 11 22 f L CL C 1L 为有车辆(金属物体)经过时线圈的电感量,车检器通过精确检测振荡 2LLC 电路的频率变化可以准确判断是否有车辆经过。 地感线圈检测具有检测稳定可靠、检测速度准确等特点,配合高性能车辆 检测器,可以在 1ms 内检测到线圈中任一线圈发生的 0.01%的电感量变化,能 够准确地捕获车速在 5180 公里/小时的车辆,捕获率达 99%以上,并且可以 准确地检测到经过线圈的摩托车、轿车、卡车、工程车等各种车辆。 大华地感线圈检测技术具有如下优势: 1)抗干扰能力强,有效地解决了相邻车道之间的干扰,极大减少了误抓现象; 2)车辆检测器响应时间更短,运算速度更快,检测精度更高; 3)车辆检测器采用宽温器件,受环境影响小,具有更高的工作稳定性。 浙江大华技术股份有限公司 - 14 - 系统工作流程图如下: 车辆通过地感线圈时,车辆检测器检测到车辆通过的信号,并根据两线圈 间距和通过的时间差计算出车辆速度,并将抓拍信号发送给摄像机,从而触发 摄像机进行抓拍,摄像机将抓拍到的图片通过网络传输至中心服务器。 浙江大华技术股份有限公司 - 15 - 系统原理示意图 车辆触发 B 线圈时,系统记录下当前的时刻 TB; 当车辆触发线圈 A 时,系统记录下当前的时刻 TA,同时计算车辆的速 度,其中 DB为 B 线圈与 A 线圈之间的距离; BA B B TT D S 车辆检测器给出触发信号,触发高清摄像机进行图像捕捉; 同时,高清摄像机给出触发信号同步闪光灯补光; 高清像机捕捉到车辆图像,并生成图像储存在主机或智能交通终端管理 设备中。 系统对车辆图像进行处理,识别出车辆的信息,通过网络上传至控制中 心服务器中。 4.1.2.视频检测原理视频检测原理 采用基于运动检测的车辆检测方法,其核心原理是通过学习建立道路背景 模型,将当前帧图像与背景模型进行背景差分得到运动前景像素点,然后对这 些运动前景像素进行处理得到车辆信息。该方法效果的优劣依赖于背景建模算 法的性能。其流程图如下所示: 浙江大华技术股份有限公司 - 16 - 摄像机视频序列 前景区域检测 背景更新 车辆跟踪 是否到达触发线 触发 车辆检测 是 否 车辆检测流程图 整个检测过程分为以下几个步骤: 1、由高清摄像抓拍主机获取实时的视频流。 2、利用背景差分算法检测运动前景。首先通过初始多帧视频图像的自学习 建立一个背景模型,然后对当前帧图像与背景模型进行差分运算,消除背景的 影响,从而获取运动目标的前景区域。 3、根据背景差分运算中运动目标检测的结果,有选择性地更新背景模型, 并保存背景模型。 4、过滤噪声,并获取准确的车辆位置。 5、运用时空信息、匹配和预测等算法,对车辆进行准确的跟踪,得到车辆 对象的运动轨迹,并保存车辆对象的轨迹信息。 6、判断车辆是否到达触发线位置,如是没有到达,则进行下一帧的检测, 如果到达则发出触发信号。 浙江大华技术股份有限公司 - 17 - 车辆的抓拍触发综合运用了车牌检测算法和车辆检测算法,如下图: 车辆到达触发线 是否有牌照输出信息 输出牌照信息对应输出车辆检测模式对应输出 是 否 车辆抓拍触发原理示意图 系统首先采用车牌检测算法,在车辆到达触发线的时刻,若系统检测到图 像中存在车牌,则触发抓拍,并进行车牌识别;对于无后车牌或后车牌遮挡的 车辆,系统无法检测到车牌,此时将启用车辆检测算法,若运动对象与系统内 建的车辆模型相匹配,则触发抓拍,并记录为无牌车辆。 4.2. 系统功能系统功能 系统功能及性能规划严格按照公安部颁标准公路车辆智能监测记录系统 通用技术条件(GA/T 497-2009)中的有关规定执行,并进行部分功能扩展。 4.2.1.系统功能列表系统功能列表 功能名称功能名称功能概述功能概述 线圈检线圈检 测模式测模式 视频检视频检 测模式测模式 车辆捕获功能车辆捕获功能对进入场景的车辆进行捕获抓拍; 高清图像记录高清图像记录 功能功能 准确拍摄包含车辆正面全部细节信息的高清图像; 浙江大华技术股份有限公司 - 18 - 视频检测功能视频检测功能 采用视频检测方式检测车辆通行,触发相机对通 过车辆进行抓拍记录 线圈检测功能线圈检测功能 采用地感线圈方式检测车辆通行,触发相机对通 过车辆进行抓拍记录 速度测定功能速度测定功能 对进入场景的车辆进行测速,并区分超速判别处 理; 压、骑线抓拍压、骑线抓拍 功能功能 对行使在两车道之间,压、骑车道线的车辆进行 抓拍记录; 逆行抓拍功能逆行抓拍功能对违法逆行车辆进行判别抓拍; 全天候高清成全天候高清成 像像 有效解决雨、雪、雾天以及反光和强光直射等问 题,全天候高清成像; 智能补光功能智能补光功能 通过摄像机控制 LED 补光灯或同步闪光灯进行 补光,提高捕获率,看清前排人脸特征; 号牌自动识别号牌自动识别 功能功能 根据捕获的目标照片,自动完成车牌号码识别和 车牌颜色识别; 车身颜色识别车身颜色识别 功能功能 从捕获的目标图像中识别出车辆的车身颜色和颜 色深浅; 高清录像功能高清录像功能 实现 24 小时高清视频录像功能,视频编码格式 支持主流的 H.264; 数据存储功能数据存储功能 系统采集的车辆图片、违章数据、高清录像等数 据支持前端存储和中心集中存储; 图片、视频防图片、视频防 篡改功能篡改功能 所有图片和视频都经过水印加密处理,并可检测 是否被篡改过; 数据传输功能数据传输功能 通过 FTP 或 TCP/IP 等多种方式将车辆图片等数 据信息上传到后端中心管理系统 断点续传功能断点续传功能 当前端网络从故障恢复正常之后,可以直接从故 障点续传数据; 浙江大华技术股份有限公司 - 19 - 远程系统管理远程系统管理 维护功能维护功能 故障自动检测、权限管理功能、日志记录、自动 校时、远程维护及参数的设置等; 4.2.2.前端系统功能详解前端系统功能详解 . 车辆捕获功能车辆捕获功能 采用先进的线圈和视频互补检测方式,能够对经过的所有车辆进行捕获, 除了正常行驶的车辆外,系统还可以捕获逆行、超速等违法车辆,以及压、骑 线车辆。 . 高清图像记录功能高清图像记录功能 系统对通过监测区域的车辆记录一张高清全景图像,对超速等违法车辆记 录两个不同时刻的两张高清全景图片,以作处罚依据。所记录的图像能清晰地 反映车辆的特征、车内前排驾乘人员的脸部特征及衣着面貌、行驶车道、周围 环境等。 全景图像的编码符合 ISO/IEC 15444:2000 的要求,单张分辨率(含 OSD 信 息)为 25922112,压缩因子小于 70,以 JPEG 格式存储于前端终端设备或 SD 卡内,并同时上传至中心进行存储。 系统记录的车辆信息除车辆图像信息外,还包括车辆的通行信息,如时间 (精确到 0.1 秒)、地点、车速、限速、方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜 色、车道号等。车辆通行信息写入关联数据库,并将相关信息叠加到图片上, 抓拍效果图如下所示: 浙江大华技术股份有限公司 - 20 - 500 万相机白天抓拍效果图 500 万相机晚上抓拍效果图 浙江大华技术股份有限公司 - 21 - . 速度测定功能速度测定功能 线圈测速原理已在前面章节表述过,视频检测时系统通过对视野中线和立 杆水平距离 L2,以及视野下沿和立杆水平距离 L1 的标定,并通过对视频流的 分析确定车辆经过的时间 t,最终计算出车辆的行驶速度 v。 浙江大华技术股份有限公司 - 22 - . 压、骑线抓拍功能压、骑线抓拍功能 系统除了能抓拍在正常车道上行驶的车辆外,还具有抓拍压线、骑线等各 类不规范行驶的车辆。尤其是在高速公路上或者某些不允许变道等控制路段, 采用本系统可对以上行为进行记录,有效遏制违法变道、超速等车辆违章行为, 促成驾驶员行车规范。抓拍效果图如下所示。 白天骑线抓拍效果图 . 逆行抓拍功能逆行抓拍功能 系统可对违法逆行车辆进行有效抓拍并记录,无论线圈或视频方式,都能 自动判断抓拍车辆是否属于逆行,对于逆行的图像可按违章类型进行单独区分。 . 全天候高清成像全天候高清成像 图像抓拍时不受雨、雪、雾等天气、环境光和相临车道通行车辆的影响。 浙江大华技术股份有限公司 - 23 - 在环境无雾包括雨雪天气下,监控区域内规范行驶的车辆被记录的图片能清晰 看清车辆前部所有特征、车内驾驶员、副驾驶位置情况,还能看清车辆类型、 颜色和所载货物等。 在环境照度比较低的情况下(例如夜晚),系统自动开启 LED 灯或闪光灯 进行补光,以增强图片亮度,保证图片足够清晰。在强光照射下(例如晴天正 午),系统会自动调整摄像机的成像模式,抑制强光影响,保证图片曝光正常, 成像清晰。在逆光情况下,系统也会自动调节拍摄主体的亮度,其宽动态功能 可保证车牌依然很清晰。这样,在各种环境和气候条件下,摄像机都可以拍摄 到清晰的图片,非常有利于人工辨认和机器识别牌照信息。 . 智能补光功能智能补光功能 补光是卡口系统的重要组成部分,关系到最终的图像质量,系统采用了高 性能、低功耗、无光污染的补光设备,配以光敏器件,白天可自动关闭,夜间 或光照弱时会自动打开。 同时为了更好的提高夜间模式的捕获率和号牌识别率,在夜间情况,通过 LED 补光灯对车道进行补光,依据车牌反光原理加大了视频检测的准确性,解 决了行人、自行车、大型车辆干扰问题。通过闪光灯则可将光照打到车内,对 车内进行补光,以达到看清人脸的目的,并且还能有效抑制车大灯的强光对镜 头造成的影响。 . 号牌自动识别功能号牌自动识别功能 系统采用国内领先的图像识别算法,对通过的所有车辆进行车辆号码识别、 号牌颜色识别、车身颜色及车型等自动识别。 1)号牌结构识别 系统能识别的号牌结构包括: 单排字符结构的号牌,如军队用小型汽车号牌、GA36-2007 中的小型汽车 号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌等; 武警用小型汽车号牌; 警用汽车号牌; 浙江大华技术股份有限公司 - 24 - 双排字符结构的号牌,如军队用大型汽车号牌、武警用大型汽车号牌、 GA36-2007 中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌等。 2)号牌字符识别 识别的字符包括: 数字:09; 字母:AZ; 省、自治区、直辖市简称:京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、 浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、 青、宁、新、渝; 军牌用汉字:军、海、空、北、沈、南、兰、广、成、济、京; 号牌分类用汉字:警、学、领、试、挂、港、澳、超、使; 武警号牌特殊字符:WJ、0034、练。 3)号牌颜色识别 系统能识别蓝、黄、白、黑四种底色的机动车号牌。系统采用车牌颜色和 视频检测技术结合的方法对车辆进行分型。对于民用车来说,蓝颜色车牌表示 的是小型车辆,而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此,我们首先利用车牌颜 色判断车辆类型,对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情 况,利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。 4)车辆号牌识别 号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。 系统识别的车牌类型部分示例: 浙江大华技术股份有限公司 - 25 - . 车身颜色识别功能车身颜色识别功能 系统可自动对车身深浅和颜色进行识别,可供用户根据车身颜色来查询通 行车辆,为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。系统可自动区分出车 辆为深色车辆还是浅色车辆;并识别出 9 种常见车身颜色,9 种颜色包括:白、 黑、红、黄、灰、蓝、绿、粉、棕。深浅分类准确率不小于 80;9 种常见车 身颜色识别准确率不小于 70。 0.高清录像功能高清录像功能 系统在支持抓拍高分辨率图片的同时,能实现 24 小时高清视频录像功能。 可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像,视频编码格式支持主流 的 H.264,录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹,并提供录 像查询、录像下载等功能。 1.数据存储功能数据存储功能 系统采集的车辆图片、违章数据、高清录像等数据支持前端存储和中心集 中存储。 前端存储设备包括抓拍摄像机内置的 SD 卡和智能交通终端管理设备内置 的大容量硬盘,系统在前端即可实现数据的备份存储功能。 中心存储是将数据保存在位于后端中心的集中存储系统,如大容量磁盘阵 列等。 2.图图片、视频片、视频防篡改功能防篡改功能 前端摄像机内置水印加密防篡改功能,利用数字水印加密技术,直接将加 密信息嵌入图片和视频数据流,也就是从数据的源头加密,断绝了前端数据被 篡改的可能性,从而确保了取证信息的准确可靠性。 数据信息在前端加密后,传输环节也采用安全性非常高的加密传输方式, 然后进入中心平台,中心管理软件自动对图片和视频数据进行水印验证,以确 认信息是否被篡改。也可通过单独的水印加密验证工具软件,对前端单独拷贝 出来的图片和视频进行手动验证。 浙江大华技术股份有限公司 - 26 - 经源头加密、传输加密、后端验证等多重环节,图片和视频数据的安全性 得到充分保障,具有极高的可信度。 3.数据传输与断点续传功能数据传输与断点续传功能 系统支持多种方式的数据传输:可通过 FTP 或 TCP/IP 方式将车辆图片、 违法图片、车辆通过信息(时间、地点、车牌号码、车身颜色等)、设备监测 数据等上传到中心管理系统;也可在中心通过网络调用或下载操控前端设备存 储的数据。 系统支持数据的断点续传:如因网络中断或其它故障,数据无法上传至管 理中心时,可暂时将数据存储在前端,待网络恢复后前端存储设备自动上传网 络中断期间的数据至管理中心。 4.远程系统管理维护功能远程系统管理维护功能 系统具备故障自动检测功能,能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常 工作。具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测主要设备(摄像机、终 端管理设备、车辆检测器、服务器等)和主要运行软件的工作状态(采集识别 软件、传输软件等)等功能。 系统具备权限管理功能,能够对不同对象分配不同类型的使用权限。 系统具备日志记录功能。可记录主要设备、网络状态和主要运行软件的工 作日志,还能记录设备或者网络状态改变(重启、或者重新连接)、主要软件 发生重启或故障等事件日志。 系统具有主动校时功能,24h 内设备的计时误差不超过 1.0s。 系统具备远程维护及参数的设置等功能。 5.Web 数据浏览功能数据浏览功能 大华高清一体化摄像机,支持 WEB 浏览功能,用户可以通过 WEB 浏览, 查看并下载相机存储的图片、录像等信息,同时,可以查看相机的实时状态。 浙江大华技术股份有限公司 - 27 - 浙江大华技术股份有限公司 - 28 - 4.3. 系统性能系统性能 项目项目指标指标 车辆捕获率 (0km/h180km/h) 全天车辆捕获率99% 牌照识别率 车辆号牌识别率97%; 全天候号牌识别准确率95%; 车牌颜色:黑、白、蓝、黄、绿。 识别牌照种类 民用车牌(除 5 小车辆) ,警用车牌,04 式新军用车牌,07 式 武警车牌及 2002 式新车牌。 车身颜色识别准确率 深浅分类准确率80%; 9 种常见颜色车辆的识别率70%。 图片抓拍正常过车抓拍 1 张图片,超速车辆抓拍 2 张图片。 可识别的车身颜色类别 深色、浅色区分; 识别 9 种常见车身颜色。 测速精度 符合 GB21255-2007 机动车测速仪标准(100km/h 时,误差不 超过-6km/h0km/h,100km/h 时,误差不超过-6%0%) 图像分辨率(含 OSD 信息) 1600*1264(200 万) 1920*1144(200 万) 录像分辨率 1600*1200(200 万) 1920*1080(200 万) 图片格式及占用空间JPEG,24bit 彩色,每张约 300KB。 前端存储(智能交通终 端管理设备) 智能交通终端管理设备具有大容量图片存储功能,保证通讯故 障的情况下,通行记录图片不丢失,能至少存储 300 万张图片。 通讯接口通讯接口为标准 TCP/IP 接口 浙江大华技术股份有限公司 - 29 - 项目项目指标指标 供电电压220V AC,50Hz2Hz 环境温度 -3070 环境湿度93%,40(无凝露) 平均无故障连续运行时 间 MTBF 30000H 绝缘10M(常温下) 4.4. 平台软件系统设计平台软件系统设计 大华智能交通网络化图像监控系统 DSS-T 集成管理平台是一个融合公安信 息管理业务、智能交通应用、视频图像监控、高速网络传输、高性能比对计算 等多技术、多系统集成的复杂系统。 该系统平台是建立在公安视频信息专网系统协议层之上,可以作为各级公 安交通指挥系统的统一信息服务平台,在公安派出所、区公安局、市公安局和 省公安厅之间实现了实现信息授权交换与共享。平台通过对采集到的静态与动 态数据分析加工处理,来实施治安监控、交通管理控制和诱导。能够及时对交 通事件进行处理并通过多种渠道将治安、交通信息发布给各级公安部门。 整个平台的建设根据各警种各业务部门的职能要求并结合信息共享要求进 行设计,首先考虑了满足业务部门的需求,包括系统结构、功能、对信息的内 容要求和信息处理、发布等方面内容;其次考虑了信息共享的需求,平台预留 了大量与公安交通已有应用系统的数据接口。 4.4.1. 系统设计思路系统设计思路 大华智能交通网络化图像监控系统 DSS-T 集成管理平台的设计思路如下: 首先就是在功能设计上,采用了模块化设计,采用了松耦合的方式实现 应用系统、逻辑管理、标准接入、物理资源的联系。数据与程序相对独立,程 浙江大华技术股份有限公司 - 30 - 序与控制参数相对独立,以便于系统的调整与升级,适应不断发展的管理需求。 保证各项技术可以不断的更新和升级以维持系统的先进性,使系统软件具有较 长的生命周期。 其次是标准。标准是平台整合的基础。主要体现在统一编码的强制标准 性、应用开放接口及中间逻辑层的强制标准。此外标准还涉及制度和规章。 强化物理层。根据设计的需要追加相应的设备投入,保证系统的应用强 度。 强化平台管理。重点是建立全网统一、分级管理的权限管理、流控和调 度系统。建立协调交互支撑系统。 强化应用。系统将建立统一的、标准的、开放的调用接口,供各应用系 统调用,同时将建立预案视频监控支撑系统和警视联动系统等应用。 4.4.2. 系统设计亮点系统设计亮点 大华智能交通网络化图像监控系统 DSS-T 集成管理平台是一个融合公安传 统的图像监控业务和新兴的智能交通管理业务的集成管理平台,在整个平台的 设计开发过程中,我们尽可能追踪了目前业界主流的技术框架和技术方法: 首先,我们采用了基于面向服务的体系架构(SOA)技术进行主体架构设 计,以 SOA(Service Oriented Architecture)面向服务的特性,通过定义良好的 服务接口实现各子系统之间的松耦合,使平台既可以包容现有的应用又能满足 未来新的应用需求,实现信息的高度集成。 其次采用了基于 Web Service 的面向服务集成框架,实现了各个子系统平台 之间的应用、服务的集成,为用户提供了一个统一的面向服务的应用集成管理 界面。 .SOA 为主体的架构设计为主体的架构设计 在进行大华智能交通网络化

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