闯红灯系统解决方案(视频检测)

深圳中兴力维技术有限公司视频检测闯红灯自动记录系统解决方案深圳中兴力维技术有限公司2011年8月目 录第1章 系统概述51.1 系统设计意义51.2 概要介绍51.3 设计原则51.4 设计依据6第2章 需求分析82.1 行业现状82.2 存在问题82.2.1 产品类型繁多，稳定性较差82.2.2 缺少统一标准，数据难共享92.2.3 信息孤岛剧增，形不成合力92.3 发展趋势92.3.1 高清化92.3.2 集成化92.3.3 网络化102.3.4 智能化10第3章 整体设计113.1 前端采集子系统113.2 网络传输子系统123.3 中心管理子系统12第4章 详细设计144.1 系统原理144.1.1 系统工作原理144.1.2 视频检测原理144.1.3 车牌识别原理174.2 系统技术指标184.3 前端设计204.3.1 前端结构示意图204.3.2 前端系统功能204.4 平台软件系统设计274.4.1 系统设计思路274.4.2 系统设计亮点284.4.3 遵循的标准与接口304.4.4 系统总体框架314.4.5 系统平台组成344.4.6 系统功能394.4.7 软件系统关键特色514.5 第三方软件及服务器部署534.5.1 系统运行环境534.5.2 服务器能力54第5章 系统特点585.1 全嵌入式结构稳定可靠585.2 领先的双处理器设计595.3 前端设备的智能化605.4 强大的ISP处理能力605.5 先进的视频检测算法615.6 强大的视频分析功能615.7 红绿灯信号同步（避免红灯泛黄或无颜色）625.8 对光照气候背景良好的适应性645.9 准确抓拍无后车牌或者后车牌遮挡的车辆655.10 多车道、多车辆同时号牌识别655.11 车牌识别速度快665.12 车牌识别像素、角度容忍度高665.13 车牌识别准确率高665.14 摄像机内置水印加密防篡改665.15 双码流摄像机，同步支持抓拍和录像675.16 单系统独立运行能力675.17 LINUX系统防病毒695.18 模块化设计，稳定性和扩展性强695.19 多重冗余的数据安全保障技术695.20 全系统设备运行状态自动监测695.21 采用工业级或军工级器件，超长寿命705.22 工业级设计适应室外恶劣环境705.23 低功耗，适合太阳能供电705.24 安装、维护简单，工作量小715.25 系统扩展性好715.26 解决方案灵活，最大程度满足客户需求71第6章 主要设备介绍736.1 200万高清一体化摄像机736.2 500万高清一体化摄像机746.3 高清镜头 （根据实际情况会有调整）756.4 智能闪光灯766.5 LED频闪灯77第1章 系统概述 1.1 系统设计意义 在“向科技要警力、向科技要效率”的今天，随着城市机动车数量的不断增长，带来诸多便利的同时，也存在着一些问题，城市道路交通事故频频发生，给城市交通管理造成了一定的难度。作为智能交通行业的设备供应者，深圳中兴力维技术有限公司要实现的总体目标是：通过采集、处理、显示及发布交通流参数、事件等动态交通流信息，为城市道路现代化监控系统的建立提供一流的交通信息支持与技术服务。利用科技手段实现对道路交通进行有力的治理，既能有效的防止此类交通违章行为，减少由此引起的事故，又能对违章的驾驶员起到威慑作用，促进交通秩序良性循环，同时能将部分交警解放下来，在一定程度上缓解警力不足，真正体现向科技要警力的无穷力量。1.2 概要介绍中兴力维高清闯红灯自动监测记录系统主要设备由前端信息采集部分，网络传输部分和中心管理部分组成，系统核心设备为嵌入式一体化高清摄像机，该摄像机采用LINUX操作系统，集抓拍、录像、传输于一体，每个车道摄像机都能独立正常工作，结构简单、性能稳定，环境适应性强。从系统、整体的范畴考虑，将交通中的各要素综合考虑，做到人、路、车三者的有机结合，充分应用闯红灯记录系统使交通监控真正实现智能化，极大地提高交通管理的效率，确保交通安全。1.3 设计原则 1、标准化：闯红灯系统按照公安部相关标准规范规定的技术要求进行设计，同时，在采用高清摄像技术方面又进行了功能和性能上的扩展。2、可扩展性和兼容性：由于用户以后的需求会不断增加，系统建设的规模将随之扩大，在设计上，既要在功能上推陈出新，又要兼容旧的系统，以保护用户的投资，因此我们采用模块化设计，模块间数据传输均采用标准的传输协议，任何一个模块的升级短期内都不会影响到其它模块的正常应用。 3、可用性：我们的方案在充分考虑用户实际情况，针对大多数用户的需要，设计出可满足各种需要的方案，并充分考虑了人为不可抗拒的其他因素造成故障的可能性；系统采用嵌入式一体化设计，模块化的设计使安装使用非常方便。4、合理性：严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，使系统的各部分合理配置，有机融合并尽可能的发挥设备潜力和软件功能，最大限度地提高性能价格比。5、先进性：充分利用科技进步成果，采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。6、可靠性：选用高集成设备，采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性。系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。1.4 设计依据 1. 中华人民共和国道路交通安全法2. 中华人民共和国道路交通安全法实施条例3. 公路交通安全实施设计技术规范 (JTJ074-2003)4. 闯红灯自动记录系统通用技术条件（ GA/T496-2009）5. 道路交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T8322009）6. 机动车号牌图像自动识别技术规范（GA/T8332009）7. 公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求（GA/T651-2006）8. 公安交通管理外场设备基础施工通用要求（GA/T652-2006）9. 公安交通指挥系统工程设计制图规范（GA/T515-2004）10. 安全防范工程技术规范(GB503482004)11. 安全防范系统雷电浪涌防护技术要求（GA/T 670-2006）12. 交通电视监视系统工程验收规范（GA/T 514-2004）13. 机动车测速仪(GBT21255-2007)14. 报警图像信号有线传输装置(GBJ115-87)15. 计算机信息系统安全保护等级划分准则(GB17859-1999)16. 建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)17. 安全防范工程程序与要求(GA/T75-1994)18. 安全防范系统验收规则(GA308-2001)19. 安全防范系统通用图形符号(GA/T74-2000)20. 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21. 公安部城市报警与监控系统建设“3111”试点工程实施方案22. 公安部交通管理信息系统建设框架23. 最新国家和地方标准规范。第2章 需求分析2.1 行业现状电子警察系统诞生于上世纪九十年代中期国民经济高速发展、汽车保有量快速增加、道路交通建设与管理水平严重滞后的背景之下，旨在通过科技手段的应用提高道路通行能力，目前已成为各级道路交通管理部门科技强警的重要手段。随着经济的持续发展与科技的不断进步，电子警察系统在产品构成、实现方式、功能应用等方面都有了翻天覆地的变化。产品构成上，图像采集设备经过了光学胶卷相机、数码相机、模拟视频摄像机+数码相机、标清摄像机、高清网络摄像机等几个发展阶段，目前百万像素以上的高清网络摄像机已成为主流。实现方式上，地感线圈触发抓拍已经应用多年，目前仍广泛使用，与此同时，部署更简单、功能更强大、技术含量更高的视频分析触发方式发展迅猛，即将成为新的主流。功能应用上，单一的闯红灯违章抓拍已经无法满足需求，卡口、禁左/禁右、压线、逆行、变道等行为的全方位抓拍记录，乃至流量分析、车道占有率统计、道路拥塞检测等应用也越来越多地被纳入到电子警察系统的功能要求当中。2.2 存在问题电子警察系统在发展变化的过程中，也不可避免地产生了一系列与技术、系统规划部署密切相关的问题，这些问题不仅影响了电子警察系统效能的发挥，对交管部门道路交通管理水平的提升也形成了较大的制约，需要我们引起关注并跟踪解决。2.2.1 产品类型繁多，稳定性较差电子警察系统是一种系统集成类型的产品，没有固定的产品形态和设备配置，导致产品运行不稳定的不可预测因素较多。由于各地用户有不同的使用要求，很多实现功能都不是标准的做法，也有部分安装使用环境不规则，要求厂商需要根据各种特定条件进行产品定制，部分厂商按照自己的理解和偏好来进行产品的研发和实施，在实际使用中带来了诸多问题，系统的稳定性较差。2.2.2 缺少统一标准，数据难共享由于行业标准的定义未做明确要求，不同厂商研发的电子警察系统的控制单元和摄像单元都不尽相同，各家的数据接口、证据格式和管理软件更是五花八门，无法达到统一，资源难以实现共享，给用户带来诸多不便。2.2.3 信息孤岛剧增，形不成合力一方面由于技术水平、规划部署方面的原因，电子警察系统本身处于孤立，未能与公安、交警部门相关业务系统实现有效的对接与资源整合，另一方面各地公安信息化建设发展水平存在差异，电子警察系统也难以实现跨地区的联网，系统的使用上也相对地封闭与孤立，难以发挥整体作用和综合效益。2.3 发展趋势2.3.1 高清化从违法行为取证的合规性、违法行为记录的全面性与完整性、对于路口通行状况细节信息辨认的需求等角度来看，电子警察系统前端设备的高清化都是大势所趋，获取高质量的信息能够为系统后端的各类应用奠定良好的基础。2.3.2 集成化实现由工业控制计算机作为系统处理核心向嵌入式一体化设备功能集成的方向转变，实现ISP图像处理、视频分析、车牌识别、车身颜色识别、行为检测等关键技术在电子警察系统前端摄像机内的集成，对于简化系统前端结构、便利施工与维护、减少故障点、提升系统前端整体稳定性与可靠性都具有非常重要的意义。2.3.3 网络化网络化包含两层含义，一是区域系统的网络化，旨在满足特定区域如某个城市的交通管理需求；二是跨区域联动的网络化，实现省际乃至全国范围内的信息与资源共享，联动应用。这将随着电子警察系统应用的不断延伸和扩展而演变为现实的需求。2.3.4 智能化电子警察系统的智能化体现在系统前端功能和系统后台应用两个方面，前者要求电子警察系统除了实现单一的闯红灯抓拍功能以外，还要能实现卡口、禁左、禁右、压线、变道、逆行等行为的全面记录，同时具备车牌识别、车身颜色识别、视频分析等综合智能化功能；后者要求电子警察系统不仅仅是一个违章处罚系统，更要逐步向交通诱导管理的方向演进，以智能化的应用切实提升道路交通管理水平，为方便公众出行服务。第3章 整体设计 该系统采用采取纯视频检测方式，自动对视频流中运动物体进行实时逐帧检测、锁定、跟踪，根据车辆运动轨迹判断车辆是否违章并进行记录，无需破坏路面，埋设线圈。采用200万/500万CCD高清一体化摄像机为采集主体，单台摄像机覆盖单向2/3车道；同步支持闪光灯和LED频闪灯进行夜间补光。设备稳定，结构简单，便于安装维护。系统整体分为三部分：前端采集部分，网络传输部分和中心管理部分。整体框架图如下：系统整体结构示意图3.1 前端采集子系统数据采集子系统主要由图像采集设备（高清摄像机）、辅助光源（补光灯）、网络传输设备（光端机或光纤收发器）等组成，完成红绿灯状态检测、机动车违章行为检测、违章图片抓拍、补光灯控制、违章记录本地储存、相关信息网络上传等任务。n 高清抓拍摄像主机：本系统主要采用200/500万像素高清抓拍摄像主机，分辨率高达16001200/2432*2048。单台高清摄像机可覆盖2/3个车道，提供红绿灯检测、车辆检测及高清录像的视频流。n LED补光灯：辅助光源采用LED灯，光敏控制模块设计可自动启动，当环境光低于预设亮度，光源自动打开，为摄像机补光，保证夜间的摄像效果。发光器件为大功率LED，寿命在额定功率下达到30000小时。 n 智能终端管理设备：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。n 网络传输设备：包括交换机、光纤收发器等，承担将前端设备记录的车辆违法信息传输到后端管理中心的任务。3.2 网络传输子系统主要承担将前端设备记录的车辆违法信息传输到后端管理中心的任务，同时操作人员在中心平台应用远程管理软件通过该网络可对前端设备进行远程管理、状态监测及设备参数设置。该传输网络可以采用数据专线、宽带网络、光纤网络、无线GPRS/CDMA等方式。如果与视频监视系统共用光端机，可采用数模复用光端机，即在一根单模光纤上传输视频监控系统前端摄像机的视频信号及控制信号，同时提供100M的以太网口用以传输系统前端设备记录的违法车辆信息。3.3 中心管理子系统中心管理子系统主要实现对电子警察前端路口设备进行远程管理、网络监控、抓拍图像和数据的处理，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。管理中心采用一个中心管理服务器连接多个客户端的模式，中间架设了一个代理服务器，用来处理前端设备网络数据，一个代理服务器管辖多台前端设备。数据库用来记录中心服务器的各类参数和代理服务器的网络和识别信息。存储阵列用来存储前端设备抓拍的图片及相关数据信息。第4章 详细设计 4.1 系统原理4.1.1 系统工作原理 系统中主要设备由嵌入式一体化高清摄像机、补光单元、车辆检测单元、网络传输和中心管理等部分组成，系统核心设备为嵌入式一体化高清摄像机，该摄像机集抓拍、录像、压缩、传输于一体。具有先进的视频检测功能，可以对视频图像进行逐帧识别，同时自动匹配对应车道，对过往车辆进行轨迹跟踪并做行为判断，如有违章车辆进行抓拍、车牌识别、录像、存储，处理结果上传到后台。同时系统兼顾卡口功能，即绿灯正常行驶的车辆，系统也可以进行记录。系统原理图4.1.2 视频检测原理 车辆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：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。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。 红绿灯检测原理视频分析算法对于红绿灯的检测综合运用了亮度比较算法与灰度比较算法，在场景中红绿灯所在位置划定检测区域，并对该区域的亮度与灰度的变化进行实时地检测与判断，从而获知当前的红绿灯状态。4.1.3 车牌识别原理车牌识别是基于图像分割和图像识别理论，对含有车辆号牌的图像进行分析处理，从而确定牌照在图像中的位置，并进一步提取和识别出文本字符。车牌识别过程包括图像采集、预处理、车牌定位、字符分割、字符识别、结果输出等一系列算法运算，其运行流程如下图所示：车牌识别原理示意图图像采集：通过高清摄像抓拍主机对卡口过车或车辆违章行为进行实时、不间断记录、采集。预处理：图片质量是影响车辆识别率高低的关键因素，因此，需要对高清摄像抓拍主机采集到的原始图像进行噪声过滤、自动白平衡、自动曝光以及伽马校正、边缘增强、对比度调整等处理。车牌定位：车牌定位的准确与否直接决定后面的字符分割和识别效果，是影响整个车牌识别率的重要因素。其核心是纹理特征分析定位算法，在经过图像预处理之后的灰度图像上进行行列扫描，通过行扫描确定在列方向上含有车牌线段的候选区域，确定该区域的起始行坐标和高度，然后对该区域进行列扫描确定其列坐标和宽度，由此确定一个车牌区域。通过这样的算法可以对图像中的所有车牌实现定位。字符分割：在图像中定位出车牌区域后，通过灰度化、灰度拉伸、二值化、边缘化等处理，进一步精确定位字符区域，然后根据字符尺寸特征提出动态模板法进行字符分割，并将字符大小进行归一化处理。字符识别：对分割后的字符进行缩放、特征提取，获得特定字符的表达形式，然后通过分类判别函数和分类规则，与字符数据库模板中的标准字符表达形式进行匹配判别，就可以识别出输入的字符图像。结果输出：将车牌识别的结果以文本格式输出。4.2 系统技术指标 1检测方式视频检测（前端识别可选）2覆盖范围200万2车道（含）以下500万3车道3摄像主机逐行扫描CCD, 解析度16001200（200万）2432*2048（500万）4图片像素16001200 JPEG2432*2048 JPEG5录像分辨率及帧率200万：1600*1200 1-12.5帧可调500万：2432*20486摄像机存储容量SD卡可选7违章捕获率90%8记录有效率80%9号牌识别率全天90%10闯红灯违章图片3张/车11记录内容多张车辆图片、车牌号码、车牌颜色、时间、地点、车道、行驶方向、红绿灯状态等12平均无故障连续工作时间3,0000小时以上(MTBF)13工作温度-20+7014工作相对湿度20%95%（非凝结）4.3 前端设计4.3.1 前端结构示意图前端结构示意图4.3.2 前端系统功能 系统功能列表：功能名称功能概述车辆捕获功能对进入场景的车辆进行捕获抓拍；视频检测功能采用视频检测技术，自动检测抓拍到机动车违反交通安全法行为的连续照片，同时具有卡口功能对所有过往车辆进行图像记录；闯红灯记录功能系统对闯红灯的违法车辆记录三张不同位置的高清全景图像以显示违法过程；卡口记录功能在绿灯、黄灯状态时，对通过每个车道的所有车辆进行检测、抓拍、记录、保存和识别；信号灯状态视频检测功能通过视频检测分析的方式判定红绿信号灯状态；信号灯相位同步功能与路口红绿灯信号进行同步，确保抓拍到的图片中红绿灯颜色显示准确，避免红灯泛黄或无颜色；智能补光功能通过摄像机控制LED频闪灯为视频检测与录像补光，控制闪光灯为图片抓拍补光；号牌自动识别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；图片合成与防篡改功能支持将三张违章数据进行合成的功能，所有图片都经过水印加密处理，可检测是否被篡改过；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；远程系统管理维护功能故障自动检测、权限管理功能、日志记录、主动校时、远程维护及参数的设置等； 车辆捕获功能系统除了能够捕获违法闯红灯的车辆外，还能捕获在车道上正常行驶的车辆（卡口功能），能捕获记录车辆闯红灯过程中三个不同位置的信息以反映机动车闯红灯违法全过程。 视频检测功能 系统采用视频检测技术，可以检测23个车道，车辆捕获率全天96%以上。能自动检测抓拍到机动车违反交通安全法行为的连续照片，违章照片能清晰地反映“红灯、停车线、车型、车牌、时间、地点”等违法车辆的基本情况，同时具有卡口功能对所有过往车辆进行图像记录。视频检测可实现如下功能：n 视频检测红绿灯状态，无需接红绿灯控制信号。n 视频检测车辆，无需埋设线圈。n 实时智能识别车辆牌照 闯红灯记录功能 系统采用国际领先的计算机智能跟踪算法技术，对图像中每一辆车都能进行实时跟踪并记录其运动轨迹，并结合红绿灯状态智能判断车辆运行是否闯红灯违章。当判定车辆有闯红灯违章时，记录车辆闯红灯过程中三个位置的信息以反映机动车闯红灯违法过程。第一幅图片中清晰辨别闯红灯时间、红灯信号、车辆类型、车牌号码、车身颜色、车身未越过停止线的情况；第二幅清晰辨别闯红灯时间、红灯信号、车辆类型、车身颜色、车牌号码和整个车辆已越过停止线的情况；第三幅能够清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、车身颜色、车辆越过相邻方向的道路中心延长线并且在相应红灯相位继续行驶的情况。三张图片中车辆位置保持适宜的距离反映车辆闯红灯的过程。 卡口记录功能系统兼顾卡口功能，当车辆在其对应的绿灯或黄灯相位时越过停车线，系统会根据运动状态轨迹跟踪的情况，拍摄一张图片对过往车辆进行记录。图片能清晰的清晰辨别红绿灯信号、车辆类型、车牌号码、车身颜色等信息。卡口功能拍摄效果图如下：卡口效果图 信号灯状态视频检测功能 系统同时支持外接判定红绿灯和视频识别红绿灯功能，更加广泛的适用在各种现场情况下。 其中外接红绿灯通过信号检测器来识别，可适用在红绿灯部分被遮挡或者红绿灯特别昏暗的路口，同时支持视频检测识别红绿灯信号，可区分直行、左转、右转、掉头等不同类型的红灯、黄灯、绿灯信号，这种方式无须接入红绿灯信号，消除施工困难，红绿灯信号判断时间： 0.5秒。 信号灯相位同步功能摄像机能够与路口红绿灯信号进行同步，确保抓拍到的图片中红绿灯颜色显示准确，避免红灯泛黄或无颜色，进而避免引起处罚争议。 智能补光功能 为了更好的提高夜间模式的检测率，在夜间情况，LED补光灯路口进行补光，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。同时LED补光灯与相机同步，在相机捕获图像时，LED灯补光强度增强，而且对人眼不造成影响。 号牌自动识别功能 系统具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌计算机自动识别能力，白天车辆号牌识别率大于95%，夜间车辆号牌识别率大于90%。在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌计算机自动识别能力，包括2002式号牌。所能识别的字符包括:“09”十个阿拉伯数字;“AZ”二十六个英文字母;省市区汉字简称(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、港、澳、台);2004新军用车牌汉字(军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成);号牌分类用汉字(警、学、领、试、农、挂、拖、境) ;武警车牌字符；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，能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色。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，就利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。系统识别的车牌类型部分示例： 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，分辨率可达1600*1200(200万相机SONY)。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；可自动记录车辆通过时间、地点、所在车道、违法类型等信息；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 图片合成与防篡改功能 系统支持将三张违章数据进行合成的功能，使得图片存储上传和处罚更加方便，系统从前端摄像机的DSP上对图片加水印，也就是从数据的源头加密，防止在传输、存储、处理等过程中被人为修改，断绝了数据篡改的可能性。系统通过图片加水印的方法来实现图片防篡改功能。抓拍主机抓拍图片时会对原图加水印（水印在图片上不显示），图片通过网络传输到中心管理服务器，中心管理软件自动对每一张图片进行水印验证，在图片查询中列出正常图片、被篡改图片等信息。也可通过单独的验证工具软件，对前端单独拷贝出来的图片进行手动验证。3 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方式将违法数据、车辆通过信息（时间、地点、车牌号码等）、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，无法将数据由前端上传至中心，可暂时将数据存储在前端，待网络恢复后前端存储设备会自动上传网络中断期间的数据。4 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、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。4.4 平台软件系统设计中兴力维智能交通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 系统设计思路中兴力维智能交通集成管理平台的设计思路如下：n 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。n 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。n 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。n 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。n 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 中兴力维智能交通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为主体的架构设计在进行中兴力维智能交通集成管理平台的架构设计时，我们面临着如下的挑战：如何保证传统治安图像监控业务与新兴的智能交通管理业务的有机集成及信息共享和关联，实现该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，使得基于不同协议、针对不同应用需求实现的应用系统能够很好地进行信息交互，让应用系统变得更有弹性、更快速地响应业务需求。我们的选择是采用业界逐渐成熟的面向服务的体系架构（SOA）技术。SOA可以将应用程序的不同功能单元定义为服务，服务之间通过定义良好的接口和契约进行联系，接口是采用中立的方式进行定义的，独立于实现服务的平台，从而使得构建在各种各样的系统中的服务能够用统一和通用的方式进行交互。这样一方面能够将遗留系统整合到新的应用，新开发系统采用符合规范的接口设计后也能够很好地整合到应用当中。这些系统松散耦合，最终形成一个可扩展的新系统。 业务集成的Web Service框架我们的集成平台采用了基于SOA的体系架构设计，但SOA作为一种体系架构的设计风格，在针对具体的诸如治安监控、智能交通卡口系统等业务应用领域，我们该如何实现这种面向服务的体系架构呢？综合考虑各个可选的技术体系，在CORBA、DCOM、.Net、J2EE、Web Service等多个选择项中，最终我们认为采用.Net结合Web Services技术是实现整个平台SOA架构的最好选择。一方面Web Service是标准的，它保证了来自不同的Web服务即使运行在不同的平台上，底层的实现机理不同也可以顺利交互和共享，这是传统技术所不具备的，特别适合于智能交通集成平台这种复杂的应用环境。更为突出的是Web服务的定义和实现是分开描述的，即它的松耦合性，可以方便地修改Web服务内在的实现而不会对现有的系统造成破坏，这极大地促进了信息件架构的灵活性。基于Web Service这种标准的成熟和应用的普及为广泛的实现SOA架构提供了基础，而.Net的开发成熟度更为实现Web Service的成熟提供了催化作用。在平台中，我们特别在业务应用领域进行了Web Service的集成应用，主要有：外场设备接入服务、数据检索与数据共享等中间件服务。 高性能的外场设备接入服务设计本次平台我们实现了基于Web Service的独立外场设备接入服务层。一方面，独立的接入服务层，清晰地定义了中心平台与外场设备的边界。另一方面，它把接入功能从Oracle数据库的侦听服务进程中解放出来，由于采用独立的主从架构设计，能极大地提高集成平台的强壮性。整个接入服务使用Web服务来集成前端的各种外场设备信息。采用这种集成架构解决了我们以前智能交通管理平台采用的专用ITSIP协议实现前端外场数据接入而导致的接入其他厂家外场设备困难的问题。另外，整个外场设备数据接入服务的架构采用主/辅服务的方式： 主服务一直保持实时请求的接收状态，超过一定可配置的阈值后，主服务发出分流处理的消息，并从主队列中分流部分请求记录 消息侦测线程接收该消息，并启动辅助服务 辅助服务接收分流的请求记录，并持续处理，一直到处理完成后退出 结合Ajax和RIA技术的更好用户体验B/S计算模式随着互联网的爆发性增长，也同时成为目前应用软件最主流的运行模式。但相比传统C/S程序丰富的界面特性，纯粹B/S页面的显示技术也为集成平台的展现和用户体验带来了很大的困惑。对于平台软件，我们采用了纯粹的B/S页面显示技术,为了保证纯粹B/S页面显示更好的用户体验，我们大量采用了Ajax和RIA技术来增强软件界面的友好性： 平台大量采用了AJAX技术，用于无抖动刷新； Ajax技术用于更平滑地显示实时过车信息和实时报警信息，实现页面的无抖动刷新，增强了用户视觉体验；同时在图片切换过程中减少等待时间。 平台采用Flex技术，实现更多的RIA（Rich Internet Application）特性，来实现过车、报警等图片信息的展现。4.4.3 遵循的标准与接口1. 互联接口和通信协议为了在跨区域的社会治安动态视频监控系统中，实现不同设备及平台之间的互联、互通、互控，实现视频资源的共享和各警种之间的协同作战，平台完全按照跨区域视频监控联网共享技术规范（DB33/T629-2007）规定的视音频传输要求、联网接口技术要求和设备用户地址编码要求进行系统建设。2. 设备接口和控制协议保证在外场设备之间进行模拟联网的矩阵有足够输入和输出接口，PTZ的控制协议符合PELCO-D标准。3. 视音频编码标准整个平台的视音频编码采用统一的标准。联网系统的视频压缩编解码标准采用MPEG4/H.264/AVS;音频编解码标准采用G.711/G.723.1/G.729;重要的实时图像和历史图像在视音频编码算法中采取防篡改安全措施。4. 设备用户地址统一编码标准设备用户地址统一编码：为了确保设备与用户正常接入系统平台，保证系统平台建设质量,设备用户地址编码规范符合DB33/T629-2007要求，具体要求如下：4.4.4 系统总体框架 系统总体架构中兴力维智能交通集成管理平台是综合性、专业性很强的信息整合、业务管理与决策支持平台。整个平台综合运用了通讯、计算机、网络、信息处理等技术，实现了信息资源管理、设备管理、用户管理、网络管理、安全管理等业务功能。作为整合治安监控基础设施、交通管理基础设施、网络与计算机、交通管理信息应用系统的综合信息管理平台，其总体框架包括设备接入层、转发存储层、中间件层、业务应用层、用户界面层五个层次，如下所示：n 设备接入层：主要负责与外场设备、分局中心系统进行数据交互；完成采集图片/数据的入库存储、数据协议转换、数据预处理及控制信息发送功能；n 转发存储层：主要负责业务数据以及图片文件的存储和管理，负责实时视频图像的转发和历史图像的存储，数据库软件采用ORACLE, 采用RAID5磁盘阵列作为存储介质，采用负载均衡的策略将转发、存储、比对、查询任务分配到多台服务器上。n 中间件层：是支撑业务应用中间件服务层，主要负责数据检索引擎、数据共享服务和GIS访问等功能；n 业务应用层：是基于中间件层之上进行的各种业务处理、运算和管理服务层，包括实时监控、录像追踪、违章审核、布控报警、信息导入、GIS应用、查询统计、流量分析、车辆轨迹、全网协查、警情案情、系统对时等业务处理功能，同时提供丰富的系统配置管理功能；n 用户界面层：提供友好、易用的人机交互界面。 系统网络架构中兴力维智能交通综合信息管理平台主要是基于公安网部署，整个网络结构分为前端采集层、数据传输层、数据接入层、中心数据处理层、用户应用层等五个层次。具体网络结构如下图所示：1）前端采集层：通过前端外场设备：智能卡口系统、电子警察系统、测速抓拍系统、视频监控系统等，采集过车数据、道路违法数据、道路监控数据等，并将这些信息上传到数据接入层。2）数据传输层：主要是指基于公安网络或运营商网络的数据传输网络。3）数据接入层：主要是实现接入前端外场设备采集的数据信息，并进行分类存储。该层作为中心管理平台与前端外场系统的信息转换枢纽与集成核心，主要用于存储各项交通管理业务信息的交换标准、接口规范，并通过信息交换平台完成业务处理与管理、接口交互的数据整合，建立综合应用的数据模型，为上层应用提供有关道路交通管理的业务驱动模型和决策支持数据。4）中心数据处理层：在信息接入代理层的信息交换整合的基础上，按照道路交通管理的业务管理、辅助决策、信息发布的要求，提供综合业务信息管理、信息展现与应用、辅助决策支持等服务。5）用户应用层：主要提供用户的访问接口和统一应用门户。此外，中心数据处理层通过安全隔离设备（一般是网闸），在保证安全的前提下，与公安八大基础信息资源库进行交互，完成智能交通综合业务信息的共享利用。4.4.5 系统平台组成中兴力维智能交通集成管理平台各软件模块组成如下：1. 系统管理服务软件(CMS)；2. 视频流媒体转发服务软件(VMTS)；3. 视频流媒体集中存储服务软件(VSS)；4. WEB远程管理软件(WMS)；5. GIS系统集成模块(GIS)；6. 网络数字矩阵软件(SNVD)；7. 智能卡口接入软件模块(BAS)；8. 市局级联网关服务模块； 系统管理服务软件(CMS)作为一个规模庞大，运行相对独立的公安专业系统，系统管理服务软件是一个基于数据库的后台管理信息软件，是系统的核心业务服务器。负责处理监控的业务逻辑，进行权限等控制。根据业务逻辑需要，会发送命令给VMTS、VSS等服务器进行处理。 视频流媒体转发服务软件(VMTS)视频流媒体转发服务软件能够对多客户端复用相同现场图像的流媒体转发管理和现场流媒体带宽限制管理，保证有限带宽下的多路同时访问和降低现场存储设备的网络负荷。视频流媒体转发服务器支持视音频流的转发，支持网内多用户对一个音视频流的访问，实现有多个网络客户端同时访问同一远程画面时，可以通过视频流媒体转发服务器进行转发，从而在网络上只占用一个通道的资源。上级单位需要查看下级单位图像时，宜访问视频流媒体转发服务器，不宜直接访问网络带宽资源有限的下级单位，从而解决多级浏览级联的问题。具体功能要求如下：1、流媒体转发管理和现场流媒体带宽限制管理，管理路数不限，单机支持并发转发200路D1图像，流媒体服务器应支持音视频流的转发；2、支持分布式部署流媒体转发设备，可以对客户端IP段和流媒体带宽进行有效的管理；3、能够解决多级浏览级联问题，需要查看越级机构的图像时，可以直接访问流媒体服务器，而不用都去直接访问网络带宽资源有限的下级机构，从而解决多级浏览级联的问题；4、支持动态IP变更自动捕捉、修正相关设置参数； 5、流媒体服务支持CLUSTER技术，并且具有网络自适应能力，能适应大并发量的视频流传输与存储； 视频流媒体集中存储服务软件(VSS)视频流媒体集中存储服务软件能够实现在监控中心集中录像功能，包括中心存储管理、录像备份管理和删除管理等，能够适用不同厂商的产品，用于解决动态视频监控系统中前端设备远程数字监控中心数据的存储问题。存储服务系统支持：中心存储、前端存储等多种存储方式；支持自动存储、周期存储、计划存储、手动存储等多种存储策略和存储策略的配置功能；支持ASF流媒体文件格式的存储和RTSP实时流媒体国际协议的回放。具体功能如下：1、软件可以对全网的设备进行计划存储、报警存储配置；2、集中存储（备份）管理前端设备的实时图像和历史录像，并提供集中检索服务，管理路数不限，单机支持并发存储200路图像(D1格式)；3、中心集中录像库设置，可设置需要备份的录像时间段和备份盘符，同时可以查看某路图像指定日期的录像内容；4、软件具备可执行录像计划和任务调度引擎，(目前一二类监控点建设只录像一次，不具备补录条件，三类监控点建设时再考虑补录，建议删除)；5、系统维护服务器将定时检查磁盘的情况，进行清盘任务、自动导出等功能；6、提供分散集中相结合的存储方式，但采用统一的检索服务，实现对全局范围所有信息的集中检索，检索的条件可以自行定义。 WEB远程管理软件(WMS)Web远程管理软件主要包括用户管理、日志管理、报警管理、系统对时、设备管理等方面的管理及应用，各功能如下：用户管理：系统管理员通过此功能，完成对用户进行名称、密码、权限管理、可以对用户做增、删、改、查功能。并可完成用户的名称、密码、权限及计算机IP绑定功能。日志管理：该模块对系统运行的所有状态，包括操作、调用、控制、调试等等均进行运行日志记录，其记录由系统管理员进行操作和管理。日志记录的大小由配置模块设定，先进先出。报警管