貴陽城管高清卡口智能識別解決方案（上）

　系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)自上到下分為三層，依次為：市區(qū)城管應(yīng)急指揮中心、區(qū)城管指揮中心和前端設(shè)備(具體結(jié)構(gòu)見圖7)。

圖7 系統(tǒng)組成圖

　　· 市區(qū)城管指揮中心：負責全市城管視頻監(jiān)控平臺及卡口監(jiān)控平臺的支撐，統(tǒng)一協(xié)調(diào)各區(qū)城管工作;

　　· 區(qū)城管指揮中心：負責轄區(qū)內(nèi)所需圖像的監(jiān)控及卡口監(jiān)控平臺的支撐。

　　1、前端采集系統(tǒng)

　　本次系統(tǒng)規(guī)劃對城區(qū)外部20個主要出入口及中華路等路段作為布點原則，圖像質(zhì)量需滿足高清視頻監(jiān)控識別的需求，達到1920×1080的分辨率水平。

　　從高清綜合監(jiān)測系統(tǒng)的工作性質(zhì)考慮，系統(tǒng)對運動狀態(tài)的目標不但要有高清圖像捕獲率，還必須抓拍到清晰的圖像(車牌、前排司乘人員、行人)作為事后查詢、特征搜索和取證的重要依據(jù)。而非機動車道的攝像機作為整個斷面的全景攝像機，其高清視頻通過編碼器壓縮后傳送到中心端，提供實時視頻監(jiān)控功能。

　　如圖8所示，本系統(tǒng)分為機動車道和非機動車道。對機動車道，本方案采用200萬像素的高清晰攝像機，一臺高清晰攝像機抓拍兩個機動車道的車輛并兼顧相鄰車道的交叉，同時提供全景照片，徹底解決了跨線漏車問題，可以清楚記錄車輛圖像，同時還可以清晰地顯示前排司乘人員的面貌和行人特征信息，充分體現(xiàn)了高清晰系統(tǒng)的優(yōu)勢。非機動車道采用200萬像素的高清晰攝像機抓拍非機動車道上的非機動車、行人和機動車，同時提供全景照片。

圖8 前端信息采集子系統(tǒng)圖[nextpage]

　　通過本系統(tǒng)，可以在城市進出口的道路上通過視頻和圖片獲取車牌、駕駛員面部特征等相關(guān)信息以對渣土車的漏渣、掉渣進行管理。

　　前端信息采集子系統(tǒng)主要組成部分包括控制主機、高清攝像機、輔助照明設(shè)備、軟件及設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施等，安裝在外場路段，通過采集控制軟件實現(xiàn)全天候不間斷的機動車、前排司乘人員、非機動車和行人的圖片抓拍和信息處理、存儲、通信等功能，對于抓拍的機動車圖片實現(xiàn)號牌、顏色、車型等特征自動識別等功能，所有信息在前端控制主機內(nèi)進行存儲，并由專用通信軟件將獲取的所有信息實時傳遞給指揮中心。

　　現(xiàn)對前端信息采集子系統(tǒng)組成圖(圖8)做如下具體說明：

　　· 前端設(shè)置的高清晰攝像機，控制主機完成了圖像抓拍、號牌、顏色、車型等特征識別到圖片信息采集處理的一個完整過程;

　　· 對應(yīng)每兩條機動車道設(shè)置一套高清攝像機，對應(yīng)每一非機動車道和非機動混合車道設(shè)置一套高清攝像機，用于捕捉機動車、前排司乘人員、非機動車和行人的信息。機動車道的高清攝像機除了拍攝車牌、車頭信息、車型信息和前排司乘人員特征信息，也用于采集行駛車輛的完整外形和斷面情況。每一臺機動車道用的高清攝像機在布設(shè)時，應(yīng)考慮變道車輛對系統(tǒng)的影響，相鄰抓拍攝像機視場要有一定交叉;

　　· 每一套高清攝像機還需要配以輔助照明設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場照度不同進行補充照明，白天克服太陽光過強造成的環(huán)境照度問題，夜間增強駕駛?cè)四樝窈蛙囕v輪廓及號牌圖片效果，確保圖片的清晰捕獲和有效識別，但同時必須保證輔助照明設(shè)備對人和環(huán)境的光污染極少;

　　· 控制主機對高清晰攝像機捕獲和自動識別的圖片、數(shù)據(jù)信息進行實時采集和處理，同時保存圖片和數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的信息在本地保存的同時輸出到通信傳輸系統(tǒng)送到信息中心?？刂浦鳈C主要包含車輛檢測，圖像采集，號牌、顏色、車型等特征識別，中央控制、數(shù)據(jù)傳輸和其它輔助功能模塊，其處理能力與斷面的高峰交通量有關(guān)，需要結(jié)合每一斷面的具體位置和車道實際情況考慮設(shè)置控制主機的數(shù)量，配置原則如下。

表1 項目中涉及到的主要產(chǎn)品

　　機動車道：該類型前端設(shè)備每套包含工業(yè)級高清攝像機×1、高清鏡頭×1、補光燈×2、高清視頻檢測器(控制主機)×1、防護罩×1等;每一套前端設(shè)備覆蓋2個機動車道。

　　機動車道采用視頻檢測觸發(fā)的方式。通過此種方式，抓拍機動車道上的機動車輛和非機動車輛及行人。檢測到的車輛圖片則被發(fā)送到號牌識別模塊識別后壓縮成易于保存和傳輸?shù)腏PEG格式圖片，其余物體則直接通過目標跟蹤的方式選擇合適的圖片壓縮成JPEG格式。同時在圖片下方疊加地點、車道、時間、號牌、顏色、車型等信息，并保證圖片的不可修改性。同時也可以通過視頻檢測輸出交通流量和車輛速度，機動車道的高清視頻檢測器同時實現(xiàn)事件檢測功能。

　　非機動車道：該類型前端設(shè)備每套包含工業(yè)級高清攝像機×1、高清鏡頭×1、補光燈×1、高清視頻檢測器(控制主機)×1、防護罩×1等;每一套前端設(shè)備覆蓋1個非機動車道。

　　非機動車道采集對象主要為非機動車、行人和混行的機動車輛，同時提供斷面全景監(jiān)控功能。對于非機動車道采用視頻檢測進行觸發(fā)抓拍的方式，即通過軟件在整個斷面設(shè)置環(huán)形檢測區(qū)域，高清晰攝像機根據(jù)環(huán)境條件進行補光控制，將一定幀速率拍攝的視頻流傳送至抓拍模塊，抓拍模塊通過對實時視頻進行分析的方式檢測所有運動物體并抓拍高清晰圖片。

　　工業(yè)級高清攝像機采用200萬像素的逐行掃描CCD，具備10比特數(shù)模轉(zhuǎn)換以及數(shù)字電路處理技術(shù)(DSP)，有高的靈敏度、好的信噪比、以及極小的垂直拖尾電平，輸出1920×1080P/25幀的高清圖像。

　　攝像機的使用可滿足現(xiàn)場環(huán)境的照明情況，前端攝像機的防護措施與現(xiàn)場環(huán)境相適應(yīng)。

　　攝像機的安裝位置，以實際工作需求為準，安裝時無視角盲區(qū)，能有效防止人為破壞。

　　以一個單側(cè)斷面(單向四條機動車道，一條非機動車道)為例，前端設(shè)備安裝示意圖如圖9。

　　2、傳輸系統(tǒng)

　　根據(jù)項目需求，本系統(tǒng)基于綜合業(yè)務(wù)傳輸平臺完成IP接入、光纖接入等多種形式視頻信號的傳輸、交換和管理。[nextpage]

　　3、中心應(yīng)用系統(tǒng)

　　視頻檢測應(yīng)用：

　　· 信息處理相關(guān)業(yè)務(wù)功能：對獲取的車輛、非機動車、行人信息的有效組織與存儲管理。信息的統(tǒng)計分析與查詢檢索可對記錄的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，生成統(tǒng)計報表、平面圖或三維圖(餅圖、折線圖、直方圖等)，為管理者提供決策參考。系統(tǒng)支持按時刻、時間段、特定號牌、顏色、車型等條件查詢以及帶通配符的模糊查詢(特征搜索);支持B/S架構(gòu)下的中央遠程查詢;

　　· 信息的輸出：信息互聯(lián)與交換功能;為了實現(xiàn)公安數(shù)據(jù)共享，系統(tǒng)必須預留與其它系統(tǒng)進行信息互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換的接口。

　　網(wǎng)管：系統(tǒng)設(shè)置統(tǒng)一網(wǎng)管平臺，監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)、配置系統(tǒng)參數(shù)等。

　　保密安全：系統(tǒng)采用光接入/傳輸方式，杜絕造成公安網(wǎng)絡(luò)暴露于公安節(jié)點之外，確保系統(tǒng)的保密安全。

　　系統(tǒng)主要特點

　　1、前沿的視頻動態(tài)檢測技術(shù)，不需要埋設(shè)線圈

　　視頻檢測技術(shù)是攝像機和計算機圖像處理技術(shù)結(jié)合構(gòu)成的視頻檢測方式，是較先進的檢測技術(shù)。而項目中的卡口系統(tǒng)的視頻動態(tài)跟蹤檢測技術(shù)，是通過應(yīng)用高端算法，使檢測捕獲率更為優(yōu)秀，是目前國際上應(yīng)用最為成熟穩(wěn)定、最有發(fā)展?jié)摿Φ囊曨l檢測技術(shù)。其工作原理是通過視頻攝像機作為傳感器，在其視頻范圍內(nèi)通過各種檢測算法，計算目標(機動車輛、非機動車輛、人等)進入檢測區(qū)域時，系統(tǒng)判斷出目標的存在，并可通過檢測算法的改進和調(diào)整得到需要的各種交通數(shù)據(jù)信息。

　　視頻動態(tài)跟蹤檢測技術(shù)優(yōu)點是：

　　· 拍攝區(qū)域廣，可以獲得區(qū)域交通圖像信息，直觀了解現(xiàn)場狀況;

　　· 圖像信息量豐富，可實時獲得多車道的車輛信息;

　　· 安裝方便，不損害路面;

　　· 可擴展性好，運行效率高;

　　· 可以進行各種交通異常狀況的檢測、識別和報警。

　　本系統(tǒng)不需要埋設(shè)地感線圈，安裝施工方便，后續(xù)維護簡單，受車輛遮擋等外部因素影響小。

　　2、高像素攝像機清晰抓拍車輛特征和前排司乘人員

　　本系統(tǒng)應(yīng)用目前在監(jiān)控領(lǐng)域中前沿的高清晰度攝像機，與傳統(tǒng)的480線或者520線(約40萬像素)CCTV攝像機相比，高清晰度攝像機分辨率可達1920×1080(超過200萬像素)，在配合恰當?shù)溺R頭的條件下，可以超過1000線的清晰度。

　　3、識別技術(shù)先進，捕獲率及識別率高

　　在核心的車牌識別技術(shù)上，采用計算機圖像處理和模式識別技術(shù)，快速車牌定位分割，多幀圖像實時融合，識別結(jié)果的可信度判別，捕獲率≥99%，識別準確率≥95%。

　　采用了獨特的識別技術(shù)，對于車輛的前、后牌均能有效地識別，并對模糊、傾斜的車牌進行有效矯正，具備對民用、警用、軍用、武警、個性化車牌等號牌的自動識別能力。

　　4、不增加設(shè)備實現(xiàn)跨中線抓拍

　　該系統(tǒng)一個攝像機監(jiān)控兩個車道，單個攝像機視場范圍要求達到8米以上。相鄰兩個攝像機的視場范圍有一塊牌照寬度的重合，這樣保證至少有一張圖片有完整的車輛號牌，可以牌照識別，實現(xiàn)比對報警功能。

　　5、靈活的功能擴展，支持事件檢測，交通流數(shù)據(jù)采集等多種功能

　　本系統(tǒng)采取了視頻動態(tài)跟蹤檢測的檢測技術(shù)，這種檢測技術(shù)具有支持活動目標檢測的功能;系統(tǒng)集多種功能于一身，使其還可通過網(wǎng)絡(luò)向指揮中心提供實時交通信息如車速、車流量，占有率，交通密度等。

　　同時系統(tǒng)還具有交通事件檢測、卡口、超速、違停、違法掉頭、逆行、壓線及不按照車道行駛等多種交通行為的檢測功能。本項目中的卡口系統(tǒng)可根據(jù)實際需求，方便的升級實現(xiàn)上述任何一種或幾種功能，避免了反復投資浪費資源。[nextpage]

圖9-1 斷面設(shè)備安裝示意圖(機動車道和非機動車道混合模式)

 圖9-2 斷面設(shè)備安裝示意圖(機動車道唯一模式)

圖9-3 斷面設(shè)備安裝示意圖(非機動車道唯一模式)

　　6、豐富的車輛特征識別和搜索功能

　　與傳統(tǒng)卡口識別系統(tǒng)相比，本項目中的識別系統(tǒng)不但可以識別車型、車牌顏色、車牌號，還可以自動識別車身顏色、車輛廠商標志(車標)等，同時所有特征都支持搜索查詢功能。

　　7、系統(tǒng)安全、嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)級電子鍵盤

　　· 操作系統(tǒng)采用基于控制機的嵌入式Linux系統(tǒng)，具有系統(tǒng)保護和系統(tǒng)自恢復功能，可有效防止計算機病毒和黑客的惡意攻擊，提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性;

　　· 系統(tǒng)設(shè)計有監(jiān)控單元，可實現(xiàn)軟硬件雙重監(jiān)測保護，當系統(tǒng)軟件運行出現(xiàn)問題時可對系統(tǒng)進行復位，使軟件恢復運行。一旦軟件監(jiān)測系統(tǒng)失靈，硬件監(jiān)測系統(tǒng)可使整個主機系統(tǒng)復位，做到雙重保護，提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。

　　8、完善的后臺應(yīng)用系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)，擴展性強，滿足大容量信息處理

　　具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　· 系統(tǒng)具有大流量吞吐性和大負載的接入能力，可以實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的處理和融合，在一個統(tǒng)一的平臺上對多種實現(xiàn)交通信息顯示、調(diào)用、控制和管理;

　　· 系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求，對交通數(shù)據(jù)進行重新抽取、擴展和綜合利用，實現(xiàn)業(yè)務(wù)平臺的擴展;

　　· 系統(tǒng)采用靈活動態(tài)的處理模式，適用于多業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用處理。

　　系統(tǒng)價值分析

　　業(yè)務(wù)統(tǒng)一

　　在以往的交通業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，由于受技術(shù)條件的限制，交通流信息、交通視頻信息、交通事件信息、治安卡口等交通信息分別由不同的系統(tǒng)完成，甚至由不同的部門進行建設(shè)與管理。這些都不可避免地給系統(tǒng)的整體應(yīng)用帶來缺陷與不足。

　　高清智能卡口檢測系統(tǒng)應(yīng)由一套系統(tǒng)提供多種交通信息和業(yè)務(wù)應(yīng)用，避免系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃多頭、交通信息來源多頭、管理服務(wù)多頭等不利于因素，在信息業(yè)務(wù)應(yīng)用層實現(xiàn)了統(tǒng)一，有助于更好地服務(wù)于智能交通應(yīng)用。

　　服務(wù)統(tǒng)一

　　傳統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，交通流信息、交通視頻信息、交通事件信息、治安卡口等系統(tǒng)自成系統(tǒng)，建設(shè)方不同、建設(shè)時間不同、系統(tǒng)提供方和設(shè)備供應(yīng)方也不同。各系統(tǒng)采用的傳輸線路也不盡相同，有的是光纖接入，有的是租用電信寬帶，有的是租用其他通信路由。盡管每個子系統(tǒng)、每個單位工程的參與各方的責任與義務(wù)是明確的，但從整個系統(tǒng)的角度上看，缺乏統(tǒng)一的管理、缺乏清晰的權(quán)責結(jié)構(gòu)，責任方多、不確定因素多，這對系統(tǒng)長期可靠的運行帶來了挑戰(zhàn)。

　　這套高清智能卡口檢測系統(tǒng)通過一個平臺實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)應(yīng)用，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、服務(wù)統(tǒng)一，責任主體明確、維護管理便捷、服務(wù)明晰統(tǒng)一，有力地支撐系統(tǒng)長期可靠地運行。

　　信息標準化

　　目前，國內(nèi) ITS 界在標準化的發(fā)展方向和重要性方面已經(jīng)取得了共識，認為當前必須盡快制訂我國智能交通系統(tǒng)的有關(guān)標準，通過標準建設(shè)，實現(xiàn)信息的采集、處理、傳輸和共享等環(huán)節(jié)的標準化、規(guī)范化。

　　為了更好的適應(yīng)系統(tǒng)的整合及多業(yè)務(wù)的融合，項目中使用的高清智能卡口檢測系統(tǒng)通過一個平臺實現(xiàn)多種交通信息的采集、傳輸和應(yīng)用，信息的編碼標準、通信標準、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、中間件接口等均符合國家相關(guān)的建設(shè)標準。

貴陽城管高清卡口智能識別解決方案（上）