文/周同偉 杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司

　　前言

　　車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)(俗稱卡口系統(tǒng))是采用先進的光電技術(shù)、圖像處理技術(shù)、模式識別技術(shù)對過往的每一輛汽車均拍下車輛的圖像，并自動識別出車輛的牌照，所采集到的車輛的信息數(shù)據(jù)均保存在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中?？谙到y(tǒng)對機動車全天候不間斷的自動記錄并進行車輛特征識別的智能化設(shè)備，為提高交通管理和治安管控水平，確保道路的高效運行和交通綜合管控發(fā)揮重要的作用。被廣泛應(yīng)用于治安、測速、高速路徑二義性識別、擁堵收費等領(lǐng)域。

　　卡口系統(tǒng)組成

　　卡口系統(tǒng)由卡口前端子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)和后端管理子系統(tǒng)組成。實現(xiàn)對通行車輛信息的采集、傳輸、處理、分析與集中管理。

　　卡口前端子系統(tǒng)

　　負責(zé)完成車輛綜合信息的采集，包括車輛特征照片、車牌號碼與車牌顏色等。并完成圖片信息識別、數(shù)據(jù)緩存以及壓縮上傳等功能。主要由車輛檢測單元、卡口抓拍單元、補光燈、終端服務(wù)器、外場工業(yè)交換機、光纖收發(fā)器、開關(guān)電源、防雷器等設(shè)備組成。

　　車輛檢測單元

　　卡口系統(tǒng)多采用線圈檢測、視頻檢測、雷達檢測，根據(jù)相關(guān)部門的數(shù)據(jù)顯示，這3種檢測方式占所有產(chǎn)品的99.5%，其優(yōu)缺點對比見表1。

　　表1、3種檢測方式優(yōu)缺點對比

　　卡口抓拍單元

　　卡口系統(tǒng)目前主流的卡口抓拍單元按照分辨率有300萬像素、600萬像素、700萬像素3種。

　　300萬像素高清抓拍單元有效像素達到2048×1536，能夠完整覆蓋1~2個車道，并且能夠看到貨車的載貨情況，所拍攝的圖片能清晰的分辨車型、車輛車身顏色、司乘人員面部特征等(見圖1)。

　　圖1、300萬像素高清抓拍單元畫面

　　600萬像素高清抓拍單元有效像素達到2752×2208，能夠完整覆蓋1~3個車道，并且能夠看到貨車的載貨情況，所拍攝的圖片能清晰的分辨車型、車輛車身顏色、司乘人員面部特征等(見圖2)。

　　圖2、600萬像素高清抓拍單元畫面

　　700萬像素高清抓拍單元有效像素達到3392×2008，圖像下邊沿能夠完整覆蓋1~3個車道，可以支持覆蓋4個車道，并且能夠看到貨車的載貨情況，所拍攝的圖片能清晰的分辨車型、車輛車身顏色、司乘人員面部特征等(見圖3)。

　　圖3、700萬像素高清抓拍單元畫面

　　卡口補光單元

　　卡口補光單元，目前卡口系統(tǒng)采用的有閃光燈補光、LED燈補光、紅外燈補光3種補光燈，其優(yōu)缺點對比見表2。

　　表2、3種補光燈優(yōu)缺點對比

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，卡口系統(tǒng)采用高清一體化攝像機架構(gòu)和嵌入式終端服務(wù)器架構(gòu)2種方式，根據(jù)相關(guān)部門數(shù)據(jù)顯示，在卡口系統(tǒng)應(yīng)用中，高清一體化攝像機的比例達到了52.9%。

　　高清一體化攝像機采用高清CCD+高清ISP+高性能DSP架構(gòu)設(shè)計，集高清視頻采集、高清視頻處理、車輛特征識別等核心功能于一體，識別結(jié)果由高清抓拍攝像機直接輸出，提高了識別準確率及識別響應(yīng)時間，也降低了前端控制主機(終端服務(wù)器)的工作量，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　嵌入式終端服務(wù)器，主要應(yīng)用于對已建的卡口系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)對抓拍圖片進行二次識別，提取更精細的車輛特征信息，提高原系統(tǒng)的附加價值。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

　　負責(zé)系統(tǒng)組網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)、圖片的傳輸與交換。

　　因卡口系統(tǒng)的安全性需要，一般通過租用運營商光纖鏈路組建專網(wǎng)，每個前端點位到中心一條裸光纖，對于市區(qū)較密集的點位可通過EPON方式組網(wǎng)，對于偏遠地區(qū)也可采用無線方式組網(wǎng)。

　　后端管理子系統(tǒng)

　　負責(zé)實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、處理、存儲、應(yīng)用、管理與共享，由中心管理平臺和存儲系統(tǒng)組成。中心管理平臺由搭載平臺軟件模塊的服務(wù)器組成，包括：管理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、圖片服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等。

　  卡口系統(tǒng)功能及特點

　　目標(biāo)捕獲功能

　　卡口系統(tǒng)具備線圈檢測、視頻檢測、雷達檢測3種檢測模式，傳統(tǒng)卡口僅實現(xiàn)對機動車的捕獲。隨著視頻分析技術(shù)的發(fā)展，視頻檢測的技術(shù)種類和檢測精度得到了比較大的提升，目前大多新建卡口系統(tǒng)通過視頻檢測方式除了實現(xiàn)車輛捕獲功能，能對所有經(jīng)過車輛進行捕獲外，還可實現(xiàn)正背向車輛檢測抓拍、機非人分類檢測抓拍、逆行違法抓拍、壓線違法檢測抓拍等功能(如圖4-1,、4-2)。

圖4-1、正向抓拍

 圖4-2、背向抓拍

　　車輛圖像記錄功能

　　系統(tǒng)能夠準確捕獲、記錄通行車輛信息。記錄的車輛信息除包含圖像信息外，還包括文本信息，如日期、時間(精確到毫秒)、地點、方向、號牌號碼、號牌顏色、車身顏色等。車輛信息寫入關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，并將相關(guān)文本信息疊加到圖片上。

　　智能補光功能

　　系統(tǒng)綜合考慮了車輛前擋風(fēng)玻璃對光線的反射特性、貼膜情況、環(huán)境光線照射情況，采用了特殊的濾光鏡頭、專門的成像控制策略和補光方式，同時安排了合理的設(shè)備布設(shè)方式，使得系統(tǒng)全天候?qū)Ω黝愜囆投寄苡行Ы鉀Q前擋風(fēng)玻璃反光和強光直射等問題，確保車身、車牌都清晰可辨。

　　采用補光燈和攝像機成像控制模塊之間的反饋控制技術(shù)，滿足夜間拍攝要求。采用強光抑制技術(shù)，避免強逆光、強順光環(huán)境下對拍攝造成的影響(如圖5所示)。

　　圖5、現(xiàn)場真實拍攝效果圖

　　車輛牌照自動識別功能

　　傳統(tǒng)卡口系統(tǒng)的基本功能要求，可自動對車輛牌照進行識別，包括車牌號碼、車牌顏色的識別。

　　車牌號碼自動識別

　　在實時記錄通行車輛圖像的同時，具備對民用車牌、警用車牌、軍用車牌、武警車牌的車牌計算機自動識別能力，包括2002式號牌。所能識別的字符見表3。

　　表3、車牌計算機識別字符示意表

　　車牌顏色自動識別

　　系統(tǒng)能識別黑、白、藍、黃、綠五種車牌顏色。

　　系統(tǒng)識別的車牌類型部分示例

　　系統(tǒng)識別的車牌類型部分示例如圖6所示。

　　圖6、系統(tǒng)識別的車牌類型部分示例

　　前端識別技術(shù)

　　車輛牌照自動識別算法(車牌識別、車牌顏色識別)集成在卡口抓拍單元中，識別結(jié)果由卡口抓拍單元直接輸出。

　　車身顏色識別功能

　　系統(tǒng)可自動對車身深淺和顏色進行識別，可供用戶根據(jù)車身顏色來查詢通行車輛，為公安交通管理和刑偵案件偵破提供了科技新手段。

　　自動對車身顏色的深淺和常見車身顏色進行識別的原理簡介如圖7、8所示。

　　圖7 顏色歸類直方圖示例

　　圖8 車身顏色識別圖例

　　車輛特征識別功能

　　僅僅靠提取車牌識別已經(jīng)不能滿足交通管理和治安管理的需求，所以對車輛特征的更精細化描述要求提高，例如：開車打電話、未系安全帶等大大提高了交通事故的發(fā)生幾率，僅僅靠警力現(xiàn)場執(zhí)法遠遠達不到監(jiān)管的目的;在肇事逃逸車輛的查找中，如果能夠知道更多的車輛細節(jié)特征，則能夠更高效的找到肇事車輛，比如車型、車輛子品牌等。

　　前端備份存儲功能

　　系統(tǒng)前端采用大容量工業(yè)級硬盤作為存儲介質(zhì)，能夠保存200萬輛以上通行車輛信息 或 100萬輛以上的違法車輛信息記錄，當(dāng)超出最大存儲容量時，自動對車輛信息和圖片進行循環(huán)覆蓋。

　　數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳功能

　　系統(tǒng)支持斷點續(xù)傳功能。網(wǎng)絡(luò)傳輸通道故障時，終端服務(wù)器能在一定時間內(nèi)臨時緩存完整的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)通信恢復(fù)以后，臨時存儲的數(shù)據(jù)能自動續(xù)傳，補錄到中心管理平臺集中存儲。續(xù)傳策略有兩種：歷史數(shù)據(jù)優(yōu)先上傳、最新數(shù)據(jù)優(yōu)先上傳。

　　圖像防篡改功能

　　系統(tǒng)記錄的原始圖像信息具備防篡改功能，避免在傳輸、存儲、處理等過程中被人為篡改。

　　機柜智能監(jiān)測功能

　　在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行過程中難免會遇到設(shè)備“卡死”的情況，需要維護人員出勤維護，往往到現(xiàn)場后只需要斷電重啟就可以恢復(fù)，浪費大量的人力、物力。而機柜智能監(jiān)測記錄設(shè)備，具有環(huán)境量傳感器接入、供電檢測、供電控制、短時斷電續(xù)航等功能，作為遠程監(jiān)測控制用設(shè)備，可以在中心進行手動斷電喚醒，大大減少維護人員的出勤工作量。

　　網(wǎng)絡(luò)遠程維護功能

　　卡口前端子系統(tǒng)預(yù)留了時間校正接口、參數(shù)設(shè)置接口、運行情況的診斷接口和恢復(fù)接口，可對前端設(shè)備進行設(shè)置、調(diào)試及維護。管理員可以實時查看前端設(shè)備的運行狀態(tài)?？赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程維護、遠程設(shè)置和遠程升級等功能。

　　結(jié)語

　　目前卡口系統(tǒng)的應(yīng)用，已基本上普及了高清化、智能化，特別是在《GA/496-2014闖紅燈自動記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》頒布以后，其中的駕駛?cè)嗣娌刻卣饔涗浀囊螅瑯?biāo)志著智能交通產(chǎn)品的更高清發(fā)展，相信后續(xù)要更新的《GA T497公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》也會提出更高清的要求?？谙到y(tǒng)的本質(zhì)功能，是對過往的目標(biāo)進行圖像抓拍，并對車輛信息進行描述。隨著交通管理需求的變化，科技的進步和快速發(fā)展，車輛信息的描述從最初的僅僅是車牌信息，向越來越精細化發(fā)展，是卡口系統(tǒng)發(fā)展的又一大趨勢。