當(dāng)前，以“標(biāo)清攝像機(jī)+工控機(jī)”為主的單點(diǎn)式卡口建設(shè)模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前用戶(hù)對(duì)卡口系統(tǒng)的要求。嵌入式一體化高清卡口系統(tǒng)整體解決方案優(yōu)勢(shì)盡顯，將在智能交通領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。南京“320項(xiàng)目”中的大華高清智能卡口系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、功能強(qiáng)大，為“智慧南京”護(hù)航。

　　南京“320項(xiàng)目”概述

　　項(xiàng)目概述

　　大華股份參與了南京市智能交通(一期)項(xiàng)目建設(shè)，該項(xiàng)目涉及206個(gè)點(diǎn)位，包括部分桿件、接電、光纖通訊等重新建設(shè)。新建系統(tǒng)兼超速抓拍功能，能對(duì)過(guò)往車(chē)輛進(jìn)行無(wú)縫隙抓拍(應(yīng)包括機(jī)動(dòng)車(chē)道和非機(jī)動(dòng)車(chē)道)并自動(dòng)號(hào)牌識(shí)別，清晰抓拍車(chē)輛及前排司乘人員臉像，并準(zhǔn)確對(duì)車(chē)輛的行駛速度進(jìn)行檢測(cè)，并將被盜搶、違法等車(chē)輛信息通過(guò)中心實(shí)時(shí)比對(duì)和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警。

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　大華前端高清車(chē)牌識(shí)別抓拍設(shè)備選用高清晰度的工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī);主控設(shè)備采用工業(yè)級(jí)嵌入式計(jì)算機(jī);補(bǔ)光方式選用LED光源;機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)方式選用高可靠性環(huán)形線圈/視頻檢測(cè)冗余模式(平時(shí)以線圈檢測(cè)為主，出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)轉(zhuǎn)換為視頻檢測(cè)模式)，可全天候記錄車(chē)輛特征及號(hào)牌，為系統(tǒng)提供高質(zhì)量信息源。詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)情況、光照度、道路情況等請(qǐng)投標(biāo)方自行勘查確定。

　　前端每個(gè)車(chē)道架設(shè)基于RFID技術(shù)的射頻天線和車(chē)輛數(shù)據(jù)讀取設(shè)備。射頻采集數(shù)據(jù)與視頻采集數(shù)據(jù)進(jìn)行雙基匹配后存入中心及接入市局指揮中心系統(tǒng)平臺(tái)。

　　系統(tǒng)組成

　　南京智能交通系統(tǒng)由大華檢測(cè)線圈、車(chē)輛檢測(cè)器、高清智能抓拍攝像機(jī)、高清全景球機(jī)、補(bǔ)光燈、射頻天線、射頻讀寫(xiě)器、工業(yè)交換機(jī)、終端服務(wù)器等組成。前端基站視頻識(shí)別部分完成車(chē)輛的抓拍、測(cè)速、車(chē)牌的識(shí)別工作，射頻部分完成車(chē)輛電子標(biāo)簽的捕獲工作。然后通過(guò)通信傳輸系統(tǒng)將采集到的車(chē)輛信息，包括車(chē)輛圖片、經(jīng)過(guò)的時(shí)間、車(chē)型、車(chē)輛牌照、車(chē)型、速度、行駛方向、是否超速違章等信息發(fā)送中心服務(wù)器同時(shí)也能夠?qū)⒅行牡目刂菩盘?hào)傳輸至前端。

　　系統(tǒng)功能

　　電子標(biāo)簽采集功能：通過(guò)桿件上安裝的讀卡器和RFID射頻天線識(shí)別車(chē)輛上安裝的電子車(chē)牌，捕獲電子車(chē)牌內(nèi)的相關(guān)信息，并實(shí)時(shí)發(fā)送至后臺(tái)，幫助后臺(tái)做進(jìn)一步的處理。

　　雙基匹配功能：對(duì)所有經(jīng)過(guò)車(chē)輛進(jìn)行捕獲，將其視頻數(shù)據(jù)與射頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行匹配，匹配結(jié)果存入數(shù)據(jù)中心。

　　車(chē)輛捕獲功能：對(duì)所有經(jīng)過(guò)車(chē)輛進(jìn)行捕獲，除了能夠捕獲在車(chē)道上正常行駛的車(chē)輛外，還具備捕獲跨線行駛車(chē)輛的功能，并且具有自動(dòng)選擇有效圖片(有汽車(chē)牌照)、刪除垃圾圖片的功能。

　　車(chē)輛測(cè)速功能：在進(jìn)行抓拍的同時(shí)測(cè)定車(chē)輛的行駛速度。在采用地感線圈作為檢測(cè)車(chē)輛的方式時(shí)，一個(gè)車(chē)道上安裝有前后兩個(gè)地感線圈檢測(cè)車(chē)輛，測(cè)量通過(guò)車(chē)輛的行駛速度。該硬件主要由車(chē)檢器卡、測(cè)速卡等組成，專(zhuān)門(mén)用于測(cè)量車(chē)輛的速度，測(cè)速結(jié)果送給智能工業(yè)攝像機(jī)處理。

　　車(chē)輛特征和車(chē)輛駕駛?cè)嗣娌刻卣鞲咔逦恼展δ埽涸谲?chē)輛通過(guò)時(shí)，高清抓拍機(jī)能準(zhǔn)確拍攝包含車(chē)輛全貌、駕駛室內(nèi)司乘人員面部特征的圖像，并將圖像和車(chē)輛通行信息傳輸給智能工業(yè)攝像機(jī)終端服務(wù)器，并可選擇在圖像中疊加車(chē)輛通行信息(如時(shí)間、地點(diǎn)、車(chē)速、方向等)。

　　車(chē)輛牌照自動(dòng)識(shí)別的功能：自動(dòng)對(duì)車(chē)輛牌照進(jìn)行識(shí)別，包括車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)牌顏色的識(shí)別。在實(shí)時(shí)記錄通行車(chē)輛圖像的同時(shí)，還具備對(duì)民用車(chē)牌、警用車(chē)牌、軍用車(chē)牌、武警車(chē)牌的車(chē)牌計(jì)算自動(dòng)識(shí)別能力。

　　車(chē)輛顏色的自動(dòng)識(shí)別功能：自動(dòng)對(duì)車(chē)身深淺和顏色進(jìn)行識(shí)別，可供用戶(hù)根據(jù)車(chē)身顏色來(lái)查詢(xún)通行車(chē)輛,為公安稽查和刑偵案件偵破提供了科技新手段。自動(dòng)區(qū)分出車(chē)輛為深色車(chē)輛還是淺色車(chē)輛;并識(shí)別出9種常見(jiàn)車(chē)身顏色，9種顏色包括：白，灰(銀)，黃、粉、紅、綠、藍(lán)、棕、黑。

　　高清數(shù)字錄像的功能：卡口系統(tǒng)利用前端高清攝像機(jī)對(duì)每車(chē)道進(jìn)行視頻錄像，幀頻不低于每秒5幀，錄像數(shù)據(jù)是對(duì)圖片數(shù)據(jù)的一種有力補(bǔ)充。

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　　南京“320項(xiàng)目”特點(diǎn)

　　嵌入式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠

　　目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)智能卡口系統(tǒng)均采用工控機(jī)+高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)圖像的抓拍，這種方式在研發(fā)上較為便捷，容易實(shí)現(xiàn)，但穩(wěn)定性較差，體積龐大，使用不便。本方案充分利用大華股份在視頻圖像監(jiān)控領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用嵌入式結(jié)構(gòu)，主機(jī)硬件電路采用大華股份已在安防領(lǐng)域產(chǎn)品上應(yīng)用成熟的硬件平臺(tái)，并根據(jù)卡口抓拍實(shí)際應(yīng)用需要，對(duì)硬件電路進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，保證了系統(tǒng)在惡劣條件下長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行。

　　先進(jìn)的智能化視頻分析算法

　　系統(tǒng)采用了大華自主研發(fā)的視頻分析技術(shù)，首先構(gòu)建背景模型，然后通過(guò)背景分離(背景減除)技術(shù)來(lái)進(jìn)行圖像變化的檢測(cè)(目標(biāo)闖入、逆行、變道等都是一種模式的圖像變化)，其思路是對(duì)視頻幀與基準(zhǔn)背景圖像進(jìn)行比較，相同位置的像素(區(qū)域)變化則認(rèn)為是變化了的區(qū)域，對(duì)這些區(qū)域進(jìn)一步處理、跟蹤、識(shí)別，得到包括目標(biāo)位置、尺寸、形狀、速度、停留時(shí)間等基本形態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息。白天，該系統(tǒng)主要通過(guò)車(chē)牌照定位+車(chē)輛模型分析方式進(jìn)行車(chē)輛運(yùn)行軌跡跟蹤，進(jìn)而獲取有效的信息。夜間，系統(tǒng)則通過(guò)車(chē)輛牌照定位+車(chē)燈運(yùn)行軌跡分析方式來(lái)獲取有效信息。取得目標(biāo)的有效信息之后，再根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的觸發(fā)條件判斷是否給出觸發(fā)信號(hào)。

白天車(chē)輛軌跡跟蹤示例圖

夜間車(chē)燈軌跡跟蹤示例圖

　　攝像機(jī)內(nèi)置車(chē)牌識(shí)別功能

　　大華高清一體化攝像機(jī)內(nèi)置車(chē)牌識(shí)別功能，將傳統(tǒng)模式中后端服務(wù)器的車(chē)牌識(shí)別算法移植到前端相機(jī)中。采用動(dòng)態(tài)視頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻流每一幀圖像進(jìn)行識(shí)別，從而達(dá)到增加識(shí)別比對(duì)次數(shù)，提高識(shí)別準(zhǔn)確率的目的。

　　識(shí)別的具體步驟分為車(chē)牌定位、車(chē)牌提取、字符識(shí)別。在自然環(huán)境中，相機(jī)首先對(duì)采集到的視頻圖像進(jìn)行大范圍相關(guān)搜索，找到符合汽車(chē)牌照特征的若干區(qū)域作為候選區(qū)，然后對(duì)這些侯選區(qū)域做進(jìn)一步分析、評(píng)判，最后選定一個(gè)最佳的區(qū)域作為牌照區(qū)域，并將其從圖象中分割出來(lái)。

車(chē)牌定位與識(shí)別示意圖

　　完成牌照區(qū)域的定位后，再將牌照區(qū)域分割成單個(gè)字符，然后進(jìn)行識(shí)別。大型項(xiàng)目中，車(chē)牌識(shí)別算法分散到每個(gè)相機(jī)中，可大幅提高整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)速度，降低后端服務(wù)器的壓力、節(jié)省項(xiàng)目成本、同時(shí)降低了傳輸占用帶寬、避免了因服務(wù)器故障而造成的系統(tǒng)癱瘓問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　雙碼流攝像機(jī)，同步支持抓拍和錄像

　　采用的高清抓拍攝像機(jī)支持雙碼流，即在保證圖片抓拍的同時(shí)能實(shí)現(xiàn)24小時(shí)錄像功能，以200萬(wàn)索尼CCD攝像機(jī)為例，錄像分辨率可達(dá)到1600*1200?？梢栽诎滋?、夜間有輔助光源情況下實(shí)現(xiàn)清晰錄像，錄像中能清晰地反映車(chē)輛的顏色，車(chē)輛類(lèi)型，運(yùn)動(dòng)軌跡;并提供錄像查詢(xún)、錄像下載等功能。且高清錄像與圖像抓拍功能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，互不影響

　　強(qiáng)光抑制功能

　　晚間車(chē)輛行駛時(shí)，前置大燈的強(qiáng)光正面照射攝像機(jī)，在畫(huà)面上會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的眩光。一般攝像機(jī)拍攝的圖片，會(huì)在畫(huà)面上產(chǎn)生很大的光暈。大華智能交通卡口系統(tǒng)采用了特殊補(bǔ)光技術(shù)，并對(duì)攝像機(jī)作必要的改進(jìn)，使攝像機(jī)拍攝的圖片具有獨(dú)特的、效果極佳的強(qiáng)光抑制能力，完全克服了大燈眩光造成的大片光暈，車(chē)輛大燈周?chē)耆床坏焦鈺?并且畫(huà)面異常清晰，大大地改善了夜間車(chē)輛圖像的質(zhì)量，從而保證了夜間車(chē)輛的牌照識(shí)別率。夜間拍攝的畫(huà)面效果(見(jiàn)下圖)。

　　環(huán)形線圈/視頻檢測(cè)冗余模式

　　傳統(tǒng)線圈檢測(cè)方式依靠埋設(shè)在地下的線圈，而國(guó)內(nèi)道路情況較為復(fù)雜，由于過(guò)往重型車(chē)輛的碾壓導(dǎo)致的路面損傷，或者由于路面維護(hù)、施工等都有可能導(dǎo)致埋設(shè)在地下的感應(yīng)線圈受到破壞而失效。

　　一旦它出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致整套卡口系統(tǒng)形同“瞎子”，無(wú)法捕捉過(guò)往車(chē)輛。在以前的傳統(tǒng)應(yīng)用中，一旦發(fā)生此類(lèi)問(wèn)題，往往幾天后才能發(fā)現(xiàn)，而此時(shí)已經(jīng)漏拍了大量過(guò)車(chē)，在這些漏拍車(chē)輛中很可能有相關(guān)的涉案車(chē)輛。

　　為了解決這種因地感線圈失效而導(dǎo)致整套系統(tǒng)徹底失靈的問(wèn)題，大華股份采用了感線檢測(cè)+視頻觸發(fā)檢測(cè)的冗余檢測(cè)模式。當(dāng)車(chē)檢器或線圈的鏈路發(fā)生故障時(shí)，相機(jī)無(wú)法檢測(cè)到來(lái)自于車(chē)檢器的型號(hào)，則默認(rèn)判斷為線圈模式發(fā)生故障，并自動(dòng)切換到純視頻檢測(cè)模式;待車(chē)檢器或線圈鏈路修復(fù)后，相機(jī)重新檢測(cè)到了來(lái)自于車(chē)檢器的型號(hào)，則又自動(dòng)恢復(fù)到線圈檢測(cè)模式。整個(gè)過(guò)程全部由相機(jī)自動(dòng)處理，無(wú)需人為干預(yù)，真正做到了檢測(cè)機(jī)制智能化。

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　　結(jié)束語(yǔ)

　　行業(yè)里早期傳統(tǒng)的方式是采用標(biāo)清相機(jī)+工控機(jī)或者數(shù)碼相機(jī)+工控機(jī)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這類(lèi)方式根本不支持工業(yè)化的應(yīng)用。這種方式智能交通行業(yè)探索了很多年，為什么遲遲解決不了?實(shí)際上最根本的原因是沒(méi)有辦法做到諸多技術(shù)的整合。大華股份進(jìn)入智能交通行業(yè)做的第一件事，就是把工控機(jī)的處理能力、智能化算法、高清抓拍相機(jī)等諸多技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化、整合、創(chuàng)新，使得整個(gè)系統(tǒng)的可使用性、可維護(hù)性大幅提升。

　　市場(chǎng)與技術(shù)往往是相輔相成的，智能交通市場(chǎng)有著巨大的需求，但是如果沒(méi)有良好產(chǎn)品供應(yīng)，那么這個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展就會(huì)受到技術(shù)條件的制約，而現(xiàn)在正由于智能交通行業(yè)解決方案在可靠性、可使用性、可維護(hù)性上的不斷增強(qiáng)，才造就了今天智能交通市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)。