卡口解决方案

1、宇视高清智能卡口浙江宇视科技有限公司uniview目录1系统总体设计 31.1. 统整体设计 31.1.1. 前端采集子系统 31.1.2. 网络通信子系统 41.1.3. 中心管理子系统 41.2. 系统功能设计 51.2.1. 系统功能汇总 51.2.2. 系统性能指标 61.2.3. 关键技术分析 72. 系统特点优势 92.1. 高清晰图像效果 92.1.1. 双处理器工业摄像机 102.1.2. 多模式一体成像技术 102.1.3. 内置光学和防尘设计 102.1.4. 自动强光抑制设计 102.2. 偏振镜自动升降 112.3. 系统高度智能化 112.4. 同步支持视频流 112

2、.5. 数据ISCS直存122.6. 系统一体化设计 122.6.1. 硬件的一体化 122.6.2. 软件的一体化 132.6.3. 三级独立作战 132.7. 多车牌同步识别 132.8. 信息全覆盖功能 142.8.1. 全对象监控 142.8.2. 全区域监控 152.8.3. 全时间监控 152.9. 系统高稳定可靠 152.9.1. 前后端双冗余模式 162.9.2. 工业级软硬件平台 162.9.3. 专业电气安全设计 162.9.4. 补光方式科学有效 172.10. 安装维护方便 182.11. 前端节能环保 182.12. 平台多业务融合 182.13. 系统多级联网 19

3、2.14. 专业的解决方案 193. 实拍图片 201 .系统总体设计1.1. 统整体设计整体系统由前端信息采集子系统、网络通信子系统、中心管理平台子系统三部分组成。前端采集子系统完成检测判定、图像采集、图像处理、车牌识别、图像存储、事件检测和图像传送等功能；网络子系统完成将采集的信息传输到中心管理子系统的功能；管理子系统完成记录的查询、布控、统计、轨迹分析、视频关联、设备管理、数据的存储及共享、权限控 制，日志审计和平台对接等功能。兆光电厂东1.1.1前端采集子系统前端子系统主要由高清摄像机单元、补光单元和供电辅件等组成。高清摄像单元分为卡口摄像机和监控摄像机，根据本次项目的需求，卡口摄像机

4、部署4台，监控摄像机部署20台，全部采用高清网络摄像机。卡口摄像机完成记录车辆的车牌信息、机动车违章行为检测、补光灯控制、违章记录本地储存、相关信息上传等任务。主要部署在磅的前方，对过 磅车辆进行信息采集；监控摄像机完成对车辆的行驶信息的记录。监控摄像机部署在大门、 磅前后及煤场大门处， 分别对车辆的载货情况、 司机或其他车辆是否在磅、 车辆的进出情况 进行视频监控。前端采集系统主要功能为信息采集和处理，采集并记录所有经过本断面的机动车、非 机动车和行人的图片和数据信息， 通过视频分析技术获取车辆的经过时间、 地点、车牌号码、 车身颜色、 车辆内部特征等信息， 并完成图片信息识别及通过网络向中

5、心管理平台传送数据 等功能。对正常经过的车辆进行记录并且车牌识别，对违章事件进行检测， 记录和报警、并 与信息中心通讯。1.1.2. 网络通信子系统完成前端采集子系统与中心子系统之间的数据传输。将前端采集的各种数据、图片及 视频流实时的传送给后端， 满足系统对前端系统内的各种数据的调用和指令传送， 操作人员 通过平台软件对前端设备进行远程管理、状态监测及设备参数设置等。系统提供百兆的以太网口用以传输系统前端设备记录的违法车辆信息，根据现场的工 堪采用光纤链路的方式进行数据的传输，在卡口处配备交换机，其他摄像机直接采用光纤 + 光电转换器的方式接入，大大的增加了系统的健壮性和节省了网络资源。1.

6、1.3. 中心管理子系统中心子系统是整个系统的核心业务，是用户访问整个系统的窗口。主要由设备接入、 数据存储、集中管理、平台对接和用户应用四大块组成。主要实现前端数据的接收与存储、 设备的管理、数据的应用、各级平台之间的对接等功能。 完成图片和数据信息的接收、 处理 及存储， 实时显示系统中各设备的状态以及对系统的日常管理； 根据实时车辆信息， 进行数 据的查询、黑名单比对、套牌车检测、行驶轨迹分析、跟车关联分析等业务处理，完成对车 辆布控等实战功能，为业务分析提供参考依据。管理平台组网图如下客户端客户端IPSAN交换机VM3.0/DM3.0 TMS3,01.2. 系统功能设计1.2.1系统功

7、能汇总功能项目描述车辆捕获功能高清记录功能自动偏振功能视频测速功能视频录像功能超速记录功能逆行判定功能压线判定功能智能补光功能车牌识别功能车身颜色识别车标识别功能视频分析功能前端存储功能断点续传功能远程管理功能图片防篡改功能一体化设计功能视频接入功能图片视频融合权限管理功能日志审计功能分级分域功能数据查询功能布控报警功能流里统计功能系统报警功能轨迹跟踪功能关联分析功能套牌检测功能报警联动功能电子地图功能多级联网功能案例管理功能系统校时功能设备管理功能通讯管理功能安全管理功能性能管理功能系统维护功能1.2.2系统性能指标技术项参数指标记录像素200 万像素,分辨率 1600 X 1232 或 1

8、920*1088图片格式JPEG 符合 ISO/IEC 15444:2000 的要求视频检测捕获率 95%可检测车速范围3 180km/h视频测速相机内置视频测速功能驾驶员人像捕获捕获率9%,可识别率9%号牌识别率白天 为8%,夜间 为7%号牌识别准确率白天5%,夜间5%车身颜色识别率识别率身0%防护等级IP66供电电压220VAC 20%, 50Hz 2Hz环境温度-40 C 80 C环境湿度W 93%, 40 C为0000H平均无故障连续运行时间MTBF1.2.3关键技术分析1高清晰记录车辆产品设计中，可以清晰拍摄最高时速为250公里/小时的违章车辆图片。要想拍摄到清晰的车辆的图像，必须做

9、到：1、镜头对焦准确；2、消除拖尾现象；3、合理适当的补光；4、 准确的车辆定位；5、高速触发拍摄；6、高清晰的摄像机；7、准确的曝光控制。2、“拖尾”现象分析摄像机快门设置不合理导致，摄像机的快门1/25秒至1/30,000秒，如果快门速度较慢（小于1/500秒）时，运动物体在像机快门动作（曝光）时的位移量会被记录下来，造成运动物体发生径向模糊的现象，即拖尾现象，一般解决方法是将快门速度提高至1/500秒以上固定即可。图像采集的采集方式不合理导致。普通PAL制式的摄像机扫描系统是采用隔行扫描方式，每秒钟快门打开 50次，产生25帧图像，而每帧图像由奇数场和偶数场构成的。组成一帧图像的相邻两场

10、图像的时间差约为20ms以车速180公里/小时来计算，两场图像中的车辆会有1米的位移。在观看动态图像时， 由于人视觉暂留现象，图像会很流畅。但如果以帧 采集的方式获取图片，则会得到一幅由两场组合的图像，画面中的车辆会出现重影，即“拖尾”现象，显然是不可能清楚的。如果车辆在画面中横向移动，这个现象更加明显。解决方 案是每次采集只能采集一场的图像，这就使得采集下来图像的真实分辨率最大是768*288像素。由于我们采用的高清摄像机的扫描系统是采用逐行扫描方式扫描，其采集下来的图像真实分辨率最大是1616X 1232像素，远远大于普通监控摄像机，使得车辆的细节更清晰。3、“空拍”现象分析车辆检测器响应

11、速度慢，图像采集卡同步速度慢，导致系统采集图片时，车牌部分已经离开摄像机拍照区域，发生空拍。本方案采用的车辆检测器响应速度小于5ms,完全满足拍摄的需要，即使是时速 180公里的车辆经过，车的最大位移不超过 0.25M。普通摄像机是场同步时序为 20ms,即使是采用响应速度为 5 ms的检测器，计算机采集 图像时也会有可能延时 25ms,这时，时速180公里的车辆也会行进了 1.25m ,极有可能使车 牌离开像机的取景范围。本方案设计采用的高清晰工业品质摄像机采用异步触发方式采集图像， 即当一有检测器 的触发信号， 摄像机立即进行异步采集， 使得车辆的定位准确， 将图像位移控制在最小范围 之内

12、。4、夜间补光分析一般卡口的安装地点均为无任何路灯的场合， 即使选用超低照度的摄像机， 也不能完全 看清车辆和车牌， 加上卡口系统拍摄的都是车头部分的图像， 车辆的大灯对图像的有效性产 生直接的影响，因此，有效的补光是解决夜间成像质量的关键。传统的补光方式是采用色温较高的金属卤化物灯， 由于拍摄高速运行车辆和抑制车头大 灯对图像的影响， 一般会采用高速快门的方式， 这样就需要功率较高的金卤灯也对现场照明， 即不经济也影响驾驶员的视线。本方案设计采用脉冲频闪灯的补光方式， 由于像机需采用 1/500 以上的快门速度， 这时 CCD场电荷累积的时间极短，采用高频闪光灯，既减小闪光灯能量损耗，也减少

13、了光污染。5、强光逆光分析一般卡口均采用逆光补偿和强光抑制功能的摄像机来解决逆光和强光问题，但摄像机的逆光补偿和强光抑制功能的起做用需要较长的时间， 卡口拍摄中由于车速较快， 在摄像机还 没来得及调整时车辆已经开过去了， 这时拍摄的图像不是太黑就是太亮， 对车牌识别造成困 难。本方案采用可自动调节控制曝光的摄像机， 每次拍摄一张图片时， 软件会自动分析图像 的亮度和车牌的亮度， 当光亮度不合适时， 主控机会自动调节摄像机的曝光量， 使图像的亮 度和对比度达到最佳，进而提高了全天候的车牌识别率。5、看清人脸分析在逆光或者强光的时， 由太阳光线的影响， 在车窗玻璃折射出偏振光， 这部分偏振光对 取

14、清车内人脸信息产品特大的影响， 要消除这部分偏振光就需要采用偏振镜等设备， 一般厂 家会采用 24 小时偏振的效果，殊不知偏振镜是把双刃剑，能再强光或逆光情况下将偏振光 滤掉，同样也使整体图像的亮度下降，在外界环境光不足时，拍摄的效果也受影响，本方案采用可自动根据测光控制来驱动偏振镜的升降，在白天强光或逆光情况时， 偏振镜自动升起， 光学处理和图像处理通过偏振镜将偏振光过滤掉， 在晚上时或者光线不足情况 下，偏振镜自动降落，不影响图像整体的成像效果，从而保证了图像全天候的一致性。6、平台应用便捷、智能化系统支持区县级、 地市级、 乃至全省范围的数据信息资源共享， 完成全网统一自动布控报警，车辆

15、轨迹跟踪，刑侦破案原理数据挖掘，中心应急指挥调动综合警力办案等业务功能。以图形化方式展现各部件的运行状况，分别展示正常、异常、故障等多种状态信息，包括： 高清摄像机单元、网络传输设备、平台服务器等，并在各部件单元发生故障时发出报警信息。2.系统特点优势2.1.高清晰图像效果卡口首先要有高清晰的图像效果，才能为公安管理部门提供确切的线索，发挥系统效 用。宇视卡口在最初设计和项目积累过程中，形成了一套高质量图片记录的优化方面： 采用先进的高清晰度摄像机多模式一体化成像控制技术防护罩专业光学设计和防尘结构设计采用科学的补光方式抑制车窗反光清晰抓拍驾驶人脸像 优秀的工程设计保证最好的效果2.1.1.

16、双处理器工业摄像机系统前端摄像机采用了领先的双处理器设计，将视频采集、编码、主控与智能分析应 用分开、双处理器并行工作，实现高效色彩空间转换、图形缩放、 解隔行扫瞄与智能视频分 析等功能。 保障核心的视频编码与智能分析需求获得了充分的运算资源保障，尤其为车牌识别、车身颜色识别、 交通行为检测等智能分析应用提供了很好的基础。 系统采用 200 万像素 （分辨率 1616*1232 或 1920*1088 ）高清晰度工业摄像机。 高清晰摄像机输出数字视频信号， 图像信号从摄像机到前端中央控制单元输出完全无损该摄像机RGB增益可自由调整，采用CCD和采用14位精度的AD转换器，保证在低照度下的清晰成

17、像和高层次感。2.1.2. 多模式一体成像技术卡口系统安装在户外，成像质量受天气、光线变化及夜间车大灯影响较大，要保证系 统全天候、 24 小时的正常运行，必须解决各种光线条件下成像问题。系统采用DSP作为成像控制单元，在各种不同的环境光照情况下对摄像机曝光及补光 方式一体化控制， 摄像机根据环境光自动控制曝光和增益等参数， 同时根据对应的补光模式 进行不同方式的补光。具备视频稳定、面部检测、噪声过滤、自动白平衡、自动曝光以及伽 马校正、边缘增强等多项功能，具有雨雪天气、黄昏、逆光、顺光、侧光、高纬度、夜间车 头大灯、 高速运动等多种抓拍模式， 从而保证在各种情况下均能保证获得清晰的车辆特征和

18、 驾驶人脸相。2.1.3. 内置光学和防尘设计摄像机罩前防尘面板嵌入专业光学玻璃，避免了传统防尘玻璃对成像质量的影响。机 罩内设计有多重隔离板，大大减少粉尘、湿雾、有害气体对设备的影响。2.1.4. 自动强光抑制设计晚间模式运行时，前置大灯的强光会正面照射摄像机，在画面上会产生强烈的眩光。 会在画面上产生很大的光晕。 系统对摄像机作必要的改进， 使摄像机拍摄的图片具有独特的、 效果极佳的强光抑制能力， 完全克服了大灯眩光造成的大片光晕， 车辆大灯周围完全看不到光晕；并且画面异常清晰，大大地改善了夜间车辆图像的质量，从而保证了夜间车辆的牌照识别率。22偏振镜自动升降在逆光或者强光的时，驾驶人的脸

19、像隐藏在机动车前挡风玻璃之后，前挡风玻璃会反射光线，在车窗玻璃折射出偏振光， 给驾驶人面部抓拍制造障碍，系统摄像单元中采用用专业光学处理方法，可自动根据测光控制来驱动偏振镜的升降，在白天强光或逆光情况时，偏振镜自动升起，光学处理和图像处理通过偏振镜将偏振光过滤掉，在晚上时或者光线不足情况下，偏振镜自动降落，不影响图像整体的成像效果，同时借助专业补光设备在逆光或强光情况下进行特定范围的补光，多方面保证了图像全天候的一致性。2.3. 系统咼度智能化系统拥有双处理器强大的硬件平台，前端摄像机除完成传统图像采集、编码、传输、控制外，在相机中嵌入车牌识别、车牌颜色识别、视频检测、视频测速、车身颜色识别和

20、图像存储等多种智能化应用，系统保证车牌识别准确率和车身颜色识别准确率的前提下，将大量的车辆关联记录（高清图片、高清视频、过车信息、识别结果）构造数据仓库，并通过软件平台的数据挖掘技术 进行挖掘分析。更准确地执行套牌车分析、跟车关联性分析等有助于公安破案的技术手段。24同步支持视频流卡口摄像机单元采用高性能CPU处理能力强，每台摄像主机在正常抓拍图像的同时，可进行实时的视频浏览和高清录像，无需增加额外设备，解决了以往仅靠图片造成取证困难、 说服力不足等问题。单车道卡口摄像机单元，分辨率1616*1232 ,同步视频流在分辨率时可达25帧/秒，在800*600格式时可达30帧/秒。双车道卡口摄像机

21、单元，分辨率1920*1088，同步视频流在分辨率时可达25帧/秒，录像格式1080P/720P可灵活设置。同时系统为保障图像质量的清晰和录像效果的可用，可对图片采集和 H.264录像采用两种不同模式，使得在同一台相机在提供全天候高清晰图片的同时提供全天候高质量的视频录像。2.5. 数据iscsi直存前端采集的图片或同步视频流，通过支持iSCSI协议直接打包成iSCSI数据包采用裸数据块的方式直接写入IP SAN盘阵。系统管理服务器软件进行视频和图片数据的管理，实施数据写入过程，可完成数据实施存储和存储系统的动态监控。采用数据块指针纪录技术， 实现历史影像资料的基于指针数据库的检索，检索效率相

22、对基于影像基于文件检索速度从数十分钟提高秒级，同时指针数据库考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施；支持按图像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进行检索，支持多用户同时并发访问同一数据源。2.6. 系统一体化设计2.6.1硬件的一体化系统通过将系统结构全集成一体化，一体化主要包括摄像机单元一体化和主机箱一体 化。其中摄像机单元中，包括电源空开、网络防雷、摄像机，摄像机测光控制单元、测光驱 动单元、防尘处理，偏振镜和风扇等；主机箱一体化中，包括接线模块、供电模块、防雷模 块、外围通讯设备嵌入等。通过一体化设计，在提升系统稳定性同时使得现场的使用更加方便。相机单元如图：2.

23、6.2. 软件的一体化系统采用ARM+DS嵌入式架构和linux系统，系统内置视频检测算法、车牌识别算法、 车身颜色识别算法、 视频测速算法和防篡改算法等高科技技术。 在图像采集的同时能及时的 对数据的信息进行处理，使得整个卡口系统变的更加简单，同时缓解了后端服务器的压力。 将系统前端应用软件和算法全集成相机里，相机从图像的采集、处理、检测识别、 存储和传输于流水线完成。2.6.3. 三级独立作战在高可靠思路的引导下，系统设计中采用了三级部署设计，即三级单独作战设计。前 端摄像机单元是最小的单独作战单元， 独立摄像机单元就可完成从检测处理到传输存储的全 部功能，在网络故障或机房维护过程中，前端

24、卡口可以单独运行；前端+通信服务器是二级单独作战单元， 此设计在客户不需要管理的情况下， 卡口系统能独立的在后端完成数据传输 和存储等功能； 整个卡口系统是第三级独立的作战单元， 系统可以单元的运行， 同时也可以 兼容接入各级平台。2.7. 多车牌同步识别 车牌识别不是一项孤立的技术，而是与实际应用结合紧密，市面上的一些车牌识别技 术将注意力仅仅放在识别率上面，对于多车牌识别能力鲜有提及，而对于卡口监控多车道、 画面中同时出现多个车辆的情况时，就需要系统具备多车道、多辆车同时号牌识别的能力， 否则就会漏车、漏识别现象。浙江宇视充分考虑到系统应用的各种实际情况，针对多车道、多辆车同时号牌识别也

25、进行了专门设计。 不同于其他厂家的机器学习和模式识别等算法， 系统采用的是最先进的视 觉分析算法， 不仅能够在极短的时间内对画面中的所有车牌实现快速定位、快速识别并输出识别结果，而且同样能够保证极高的车牌识别率。系统车牌识别技术具有较高的识别像素、角度容忍度， 识别车牌大小范围可达到 75 像 素到 220 像素；支持识别车牌存在一定程度的倾斜， 倾斜 15以内都能够正常识别。 这样 对于车牌的大小、 车辆出现在画面中的远近、 偏斜位置具有良好的适应能力， 极大地提升了 系统的实用性。2.8. 信息全覆盖功能与以往交通管理部门主导的卡口系统不同，本次建设的高清图像卡口系统为了满足公 安各部门的

26、业务需求，最重要的是包含尽量可能多信息的“全覆盖”功能，这里的“全”至 少包括三个方面：“全”对象监控：对通过监测区域的所有对象，包括机动车特征、机动车驾驶人、非机动车、非机动车 驾驶人、行人，都能够清晰捕获。“全”区域监控：对所有公安业务所关心的区域，如主干道、隧桥、各省区县接口、交叉口以及其他重 要场所进行全面覆盖。“全”时间监控：对通过外场设备记录下来的信息，不仅能够进行实时信息监控报警，还能通过查询和 数据挖掘手段进行历史信息回溯以及对该信息进行有效处理分析。2.8.1全对象监控全对象监控指的是对行人、非机动车，机动车都能够全面抓拍，并且能够清晰辨别车辆特征和人员脸像。同时对公安所关心

27、的犯罪车辆的特性进行优化， 对于涉案车辆的特殊行 驶轨迹（遇见红灯不停车右拐， 跨线行驶等）和特殊车辆（摩托车、三轮车）具有应对手段, 能够实现对人、车的全面监控。解决跨线变道问题:非机动车、行人抓拍:282全区域监控公安部门在空间上要实现分层、分级布控，在覆盖区域的周边形成坚实的防控屏障，在区域内形成疏而不漏的防控网络，并在特别关注的地点辅以专项监控，达到嫌疑车、嫌疑人信息层层筛选，精确定位的目标。2.8.3全时间监控采集到的有用信息有一个“生命周期”的问题，即在实时显示有用信息的基础上，能否对其进行分析报警，在历史记录里是否能够回溯，采集到该有用信息之后的“下一步”如何操作。只有真正将有用

28、信息的全生命周期管理起来，才能进行信息的关联分析，挖掘更多的公安业务线索。29系统高稳定可靠高清图像卡口系统作为关系到整体治安防控形式的关键性因素，系统必须稳定可靠, 包括以下特性：前后端冗余模式双检测冗余方式（线圈+视频）前端工业级软硬件平台全总线模块化设计和整体散热设计 电气安全2.9.1. 前后端双冗余模式目前网络高清卡口有两种技术路线， 一种是主控机部署在现场的前后端模式， 一种是 主控机部署在后台的后端模式。本方案支持前端相机SD卡+后端磁盘这列双冗余模式存储，原因如下：1. 由于公安卡口图片可能牵涉到关键线索， 因此不能有任何的遗漏和丢失， 后端模式 在通讯故障的情况下可能造成不可

29、挽回的后果。2. 实现卡口数据的异地冗余备份，防止由于数据集中存放造成的不可恢复的数据丢失。3. 后端模式把系统风险集中在通讯部分， 而前后端模式是将风险分散， 某些设备故障不会影响卡口关键数据的采集。2.9.2. 工业级软硬件平台为了适应前端的环境条件，外场设备软硬件平台均需达到工业级水平。摄像机采用无金手指接插件，全部采用钽电容，机壳表面散热形式（无风扇设计），可以在野外高污染、多尘、高温的恶劣环境下长时间可靠工作。外场设备操作系统采用经裁剪的 Linux 系统 , 以电子盘方式存储，开机运行释放到内 存，具有速度快，资源利用率高，稳定可靠，无病毒，防侵入的优点，并且在断电恢复后能 够迅速

30、自启动。系统防护罩单元防护等级 IP66，全套部件温度范围达到 -40 C+80 C，完全适用于各种复杂环境。2.9.3. 专业电气安全设计系统硬件同时具有过载，漏电和短路保护装置，使用快速熔断器来保护内部电路，外 壳等金属零部件均与保护接地端子连接并保证各部件的接地连续性，具有专门保护接地端 子。系统进线电源采用空气开关和快速熔断器作为过载、 漏电、短路保护装置。室外设备使 用避雷器与防雷接地作为防止雷击保护措施。294补光方式科学有效补光与光学控制不佳会造成一系列问题，曝光、补光控制问题：逆光效果，整体图片 亮、暗不均，关键信息较暗；车牌看的清，车中的人无法识别；产生光斑，影响识别效果。玮

31、光、补光控制问範强光抑制问萩要使摄像机成像清晰，必须在环境光照不足或者环境光源过亮的情况下使用辅助光源 进行补光。目前市场上常明灯或疝气大灯爆闪方式浪费能源，而且对驾驶员视力造成干扰, 影响正常驾驶，对环境形成光污染。系统同时具有高频脉冲补光和高亮LED补光两种目前业界先进的补光技术，适合于不同的环境下进行车辆号牌、车身轮廓、机动车驾驶人、非机动车、行人的补光。高频脉冲补光技术不同于普通闪光灯，脉冲时间1/3毫秒，仅为普通闪光灯的1/10 ；亮度高，色温高达 5600K,图像色彩还原性好。产品使用寿命长，其寿命可达到300万次,对系统的成像质量保证，且节省能源、质量可靠。 用于机动车整体补光，能够清晰识别机动车驾驶人。高亮度LE既节省了资源，避免浪费，同时使得安装使用更加便捷。采用特殊光谱的高 亮LED灯，在车辆、非机动车和行人经过时，提供瞬间高亮脉冲照明，能够对非机动车、行 人进行补光，并且能够在夜间对机动车轮廓和驾驶员