高清电子警察解决方案-500万线圈+视频V3.0

500万线圈视频文件编号：（由系统方案对外发布时统一管理）高清电子警察解决方案500万线圈检测+视频辅助版 本 号：Ver 2.0编 写 人：郑 鹏编写时间：2012.11.5部 门 名：产品中心-智能交通审 核 人：审核时间：浙江大华技术股份有限公司修订历史（Revision history）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1.02修改20郑鹏3目 录1.系统概述61.1 系统设计意义61.2 概要介绍61.3 设计原则61.4 设计依据72.需求分析92.1 行业现状92.2 存在问题92.2.1 产品类型繁多，稳定性较差102.2.2 缺少统一标准，数据难共享102.2.3 信息孤岛剧增，形不成合力102.3 发展趋势102.3.1 高清化102.3.2 集成化112.3.3 网络化112.3.4 智能化113.整体设计123.1 数据采集子系统133.2 网络传输子系统143.3 中心管理平台144.详细设计164.1 系统原理164.1.1 系统工作原理164.1.2 线圈检测原理174.1.3 视频检测原理204.1.4 车牌识别原理244.1.5 中心平台原理264.2 系统技术指标264.3 前端设计274.3.1 前端结构示意图274.3.2 前端系统功能列表284.3.3 前端系统功能详解294.4 平台软件系统设计384.4.1 系统设计思路394.4.2 系统设计亮点394.4.3 遵循的标准与接口424.4.4 系统总体框架434.4.5 系统平台组成464.4.6 系统功能534.4.7 软件系统关键特色694.5 第三方软件及服务器部署714.5.1 系统运行环境714.5.2 服务器能力735.系统特点755.1 行业内首家推出高帧率摄像机755.2 自主开发的智能交通专用ISP算法，图像质量更优765.3 接口丰富，摄像机集成度高775.4 全过程数据安全加密处理775.5 多重冗余的数据安全保障技术785.6 全系列产品自主研发785.7 全嵌入式结构、无风扇设计，全机身散热785.8 摄像机内置车牌识别等智能算法795.9 低功耗，适合太阳能供电815.10 安装、维护简单，工作量小815.11 工业级设计适应室外恶劣环境825.12 前端设备的智能化825.13 单车道独立运行能力835.14 先进的视频检测算法835.15 对光照气候环境良好的适应性845.16 准确抓拍无牌或者号牌遮挡车辆845.17 多车道、多车辆同时号牌识别855.18 车牌识别速度快855.19 车牌识别像素、角度容忍度高855.20 车牌识别准确率高855.21 双码流摄像机，同步支持抓拍和录像865.22 强光抑制功能865.23 Linux系统防病毒875.24 模块化设计，稳定性和扩展性强875.25 全系统设备运行状态自动监测875.26 采用工业级或军工级器件，超长寿命885.27 系统扩展性好885.28 解决方案灵活，最大程度满足客户需求886.主要设备介绍896.1 高清抓拍摄像机896.2 高清镜头906.3 智能交通终端管理设备916.4 LED补光灯926.5 智能闪光灯936.6 信号检测器946.7 车辆检测器957.配置清单968.案例介绍（待增加）1028.1 梧州电子警察项目1029.售后服务承诺1069.1 三级售后服务体系1079.2 售后服务机构和人员情况1081. 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，浙江大华技术股份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 概要介绍浙江大华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，该摄像机为我公司自主研发，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；抓拍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：采取选用高集成设备，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. 道路交通安全违法行为视频取证设备技术规范（GA/T 995-2012）24. 机动车区间测速技术规范（GAT959-2011）25. 最新国家和地方标准规范。2. 需求分析第2章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、违章停车检测、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。3. 整体设计该系统采用线圈检测模式为主、视频检测模式为辅的方式。当线圈链路工作异常时，系统自动切换至视频检测模式。系统采用500万CCD高清一体化摄像机为采集主体，单台摄像机可覆盖单向3车道；同步支持闪光灯和LED频闪灯进行夜间补光。在线圈检测模式时，系统通过信号检测器判断红绿灯状态，通过地感线圈来检测是否有车辆通行。当处于红灯状态且有车辆经过时，车辆检测器触发高清智能摄像机来对违章车辆进行抓拍。设备稳定可靠，捕获率、识别率高。在视频检测模式时，系统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。设备稳定，结构简单，便于安装维护。系统主要由前端数据采集子系统、网络传输子系统和中心管理平台构成。系统整体结构如下：系统整体结构示意图第3章3.1 数据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）、车辆及红绿灯信号检测设备、辅助光源（补光灯）、智能交通终端设备、智能终端管理设备、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：本系统采用500万像素高清抓拍摄像主机，分辨率高达25922048。单台高清摄像机可覆盖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 智能闪光灯：对违章车辆进行捕获时，同步触发闪光灯进行补光，确保图片质量。n 车辆检测器：配合地感线圈对通行车辆进行检测，并提供触发信号给信号检测器。n 信号检测器：对红绿灯状态进行判断，并结合车检器信号对摄像主机提供抓拍触发信号；当线圈链路工作异常时，触发相机切换至视频检测模式，确保系统继续有效运行。n 智能交通终端管理设备：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。n 网络传输设备：包括光纤收发器等，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100/1000M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 中心管理平台中心管理平台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。4. 详细设计第4章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、智能终端管理设备、智能交通终端管理设备及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，该摄像机为我公司自主研发，具有完全自主知识产权，集抓拍、录像、压缩、传输于一体；除正常线圈检测方式外，系统还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。系统原理图系统开通工作时，高清摄像机会对来自信号检测器的485信号实时进行检测，当线圈正常时，高清摄像机检测到485信息正常，系统工作在线圈检测模式，视频检测模式作为“独立”的系统处于“待命”状态。当车检器或线圈的链路发生故障时，相机在1分钟内无法检测到来自信号检测器的信号或检测到信号检测器的信号不正常，则默认判断为线圈模式发生故障，并立即自动切换到视频检测模式；待车检器或线圈链路修复后，相机重新检测到了来自于信号检测器的信号，则又自动恢复到线圈检测模式。整个过程全部由相机自动处理，无需人为干预，真正做到了检测机制智能化。4.1.2 线圈检测原理 车辆检测原理当车辆（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，来自线圈的值是随着有车辆（金属物体）经过而变化的，则值变化，因此有，式中为无车辆（金属物体）经过时线圈的电感量，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线圈检测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。图2.1、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； 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。 红绿灯信号检测原理本方案中红绿灯信号检测由信号检测器来完成。信号检测器是智能交通闯红灯系统的前端设备，放置在室外，它向后端的图像抓拍系统传输闯红灯抓拍触发信号，并可提供闪光灯信号的分路控制；实现全方位、无盲点监测十字路口的交通情况。信号检测器内置红绿灯检测电路，将被检测车道的红绿灯信号引入到信号检测器，220V的红绿灯交流信号被转换为低电压，通过光耦器件送至内部的数字逻辑门电路，从而完成红绿灯信号的检测。信号检测器收集车检器及红灯的信息，当有车辆在红灯期间驶过线圈，则通过RS485接口向摄相机发送抓拍指令，同时接收摄像机发出的闪光灯触发信号再转发给各车道相应的闪光灯进行补光。4.1.3 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。以下为车辆闯红灯过程检测示意图：车辆未越过停止线车辆已经越过停止线车辆在相应红灯相位继续行驶 红绿灯信号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。4.1.4 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。4.1.5 中心平台原理中心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。其业务应用主要是面对用户的系统客户端功能呈现，在这里，既有视频监控行业的基本型功能业务，如：实时监视、录像回放、日志管理等；也有为交通行业用户针对设计的行业应用功能业务，如：卡口管理、电子警察管理、车牌识别、布撤控等；还有为系统整体性、用户使用便捷考虑而增加的对系统一些监控外围扩展应用设备接入而设计的系统功能扩展业务，如：大屏接入、数字矩阵等。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。4.2 系统技术指标序号项目描述1检测方式视频检测线圈检测2覆盖范围500万3车道（含）以下3摄像主机1 500万逐行扫描CCD , 图片最大分辨率259221124图像压缩方式 JPEG5摄像机存储容量SD卡可选6车辆捕获率98%99%7闯红灯捕获率90%95%8记录有效率95%95%9号牌识别率白天95%，夜间90%10闯红灯违章图片3张/车11记录内容车辆图片、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-30+7014工作相对湿度10%90%（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 前端系统功能列表功能名称功能概述线圈检测模式视频检测模式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；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车辆闯红灯、逆行记录功能系统对闯红灯或逆行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；闯禁令、违反禁止标线记录功能系统可以通过对视频的智能分析判断车辆右/左转、压线、跨线、违反禁止线等违法行为；违章停车、道路堵塞报警系统通过对视频的智能分析、判断是否存在违章停车，及道路是否存在堵塞，对存在情况产生图片报警信息；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，所有视频、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；4.3.3 前端系统功能详解 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（视频检测模式）系统采用视频检测技术，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。车辆捕获率全天98%以上。视频检测有如下优势：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 精确跟踪车辆轨迹，判断车辆行驶方向功能 线圈检测功能 系统在正常情况下，采用地感线圈检测车辆通行，在检测到机动车违反交通信号灯行驶时，自动触发相机进行抓拍3张违章照片，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。车辆捕获率全天在99%以上。 闯红灯、逆行记录功能单台高清摄像机可以完整监控3个车道，图片分辨率达到25922112（含OSD信息），在红灯信号状态下，有车辆经过时，系统会快速地检测到车辆变化，并通过对这一变化进行分析处理来判断是否有车辆闯红灯，当检测到车辆有闯红灯或逆行行驶违章行为时，会立即抓拍反映该车辆违法信息的三张高清图片并对图片进行关联保存。闯红灯行为被抓拍的三幅全景图片，清晰记录车辆未越过停止线、已经越过停止线并且在相应红灯相位继续行驶的情况，清楚反映整个闯红灯过程。当切换至视频检测模式时，系统采用国际领先的计算机智能跟踪算法技术，对场景中每一辆车都能进行实时跟踪并记录其运动轨迹，并智能判断车辆运行是否违章。由于采用了车辆跟踪技术，本系统可以准确地抓拍左侧或者右侧混行车道的直行闯红灯行为，而对正常行驶时左拐或者右拐的车辆则不会误抓。逆行抓拍图 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。卡口抓拍图 闯禁令、违反禁止标线等违法行为抓拍（视频检测模式）系统可以通过对视频的智能分析判断车辆右/左转、压线、跨线、违反禁止线等违法行为，在禁止右/左转的路口可以对右转或者左转车辆进行跟踪判断并且对违法车辆进行抓拍三张违法图片，以记录违法的整个过程。抓拍效果图如下：不按车道行驶抓拍图压线抓拍图 违章停车、道路堵塞报警（视频检测模式） 系统采用视频智能分析算法，对路口违章停车行为及道路堵塞情况进行判断，并自动抓拍，发送图片进行报警。 信号灯状态视频检测功能 （视频检测模式）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。 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。0 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。当前端系统工作在线圈检测模式时，相机在抓拍图片的同时触发闪光灯进行补光，确保图像质量效果。1 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： 2 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。3 视频测速功能（视频检测模式）系统支持视频测速的功能。预先对图像范围进行速度点位标定，结合视频分析车辆轨迹，通过比对进行速度值的计算，同时将测速的值叠加在图片上，极大的提高了违章数据的有效性和合理性。系统支持的测速范围为0120km/h，测速精度为-100km/h。4 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2592*2048。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。5 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。6 图片合成功能系统支持电警违章图片合成功能，在系统前端即可完成多张违章过程图片的合成，减轻数据传输和后端图片存储的压力，同时可以避免后端图片合成带来的系统服务器运算负荷。7 图片、视频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。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。8 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。9 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：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 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为主体的架构设计在进行大华智能交通网络化图像监控系统DSS-T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DSS-T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DSS-T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DSS-T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