城市交通高清卡口系统设计交通

1、 . PAGE45 / NUMPAGES51 . 智能交通信息系统课程设计设计题目：城市道路交通高清卡口系统设计系（部）：交通与物流工程学院专业：交通工程班级：交通112班学生：王志伟符元绪亚男敏学号：110511209 110511208 110511234 110511233指导教师：蔡志理2013 年 12 月 10 日原创声明本人重声明：所呈交的说明书“城市道路交通高清卡口系统设计”，是本组成员在导师蔡志理的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致的地方外，文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明

2、，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。说明书作者(签字)：日期：年月日摘要（王志伟）随着我国经济的发展，城市化程度也越来越高，对交通管理的需求也越来越高，各种应用自动化的交通管理系统层出不穷，智能交通管系统逐渐成为交通管理不可替代的一部分。卡口监控系统是利用计算机技术对指定路口进行全天候监控，通过图像识别和软件提取过往机动车辆的特征信息，远程布控指定车牌，为公安部抓捕犯罪份子，打击车辆犯罪行为提供有力的技术支持。本文的主要容为提出一套高清卡口系统的设计方案，介绍了卡口监控系统能够完成的各种任务，具体描述了系统各个部分的工作原理。从多个方面对卡口系统做了详细的

3、设计。整个系统分为前台监控，车牌识别，后台数据管理三个部分。本系统涉与到了各种监控的硬件设备和应用技术，在实现过程中充分考虑了实际物理环境，做到了软硬件的合理结合。论文最后介绍了对整个开发过程进行了总结，与其他市场上常用智能系统做了比较，同时提出了卡口监控系统未来需要进一步改进的地方。关键词：智能交通，卡口设计，车牌识别Abstract（王志伟）The demand for traffic management is becoming stronger and stronger,and various automatic traffic management systems are emerg

4、ing,which makes intelligent traffic management systems turn into an irreplaceable part of traffic management.The bayonet monitoring system adopts computer technique to monitor specified intersections around the clock ,and extracts characteristic information of passing motor vehicles by means of imag

5、e recognition and relevant software,accordingly realizes remote supervision of appointed vehicles.So it can provide the police with a powerful technical support as far as arresting criminals and acting against vehicles crime are concered.Based on this application,this paper puts forward a set of des

6、ign scheme for HD monitoring system.The whole system is divided into three parts:the front monitoring, license plate recognition and background data management.The theoretical bases and realized principles of each functional module are detailed,and the corresponding program design is fulfilled. This

7、 system involves various monitoring hardware equipment and application technology,so we consider fully the actual physical environment in the implementation procedure ,and achieve the target that hardware and software is combinated reasonably and the system is utility.Key words：automatic traffic，bay

8、onet monitoring，license plate recognition 目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc374870567摘要（王志伟）HYPERLINK l _Toc374870568第一章绪论（亚男） PAGEREF _Toc374870568 h 1HYPERLINK l _Toc3748705691.1 课题的研究背景 PAGEREF _Toc374870569 h 1HYPERLINK l _Toc3748705701.2、研究的难点 PAGEREF _Toc374870570 h 2HYPERLINK l _Toc374870571

9、1.3系统的建设原则 PAGEREF _Toc374870571 h 3HYPERLINK l _Toc374870572第二章系统整体设计（符元绪敏王志伟） PAGEREF _Toc374870572 h 5HYPERLINK l _Toc3748705732.1系统概述 PAGEREF _Toc374870573 h 5HYPERLINK l _Toc3748705742.2系统的整体框架 PAGEREF _Toc374870574 h 5HYPERLINK l _Toc3748705752.2.1总体框架 PAGEREF _Toc374870575 h 5HYPERLINK l _Toc

10、3748705762.2.2子系统框架图 PAGEREF _Toc374870576 h 8HYPERLINK l _Toc3748705772.3需求分析 PAGEREF _Toc374870577 h 9HYPERLINK l _Toc3748705782.4功能分析 PAGEREF _Toc374870578 h 10HYPERLINK l _Toc3748705792.5整体系统结构 PAGEREF _Toc374870579 h 13HYPERLINK l _Toc3748705802.6 系统工作原理 PAGEREF _Toc374870580 h 14HYPERLINK l _T

11、oc3748705812.6.1 抓拍原理 PAGEREF _Toc374870581 h 14HYPERLINK l _Toc3748705822.6.2 传输原理 PAGEREF _Toc374870582 h 16HYPERLINK l _Toc3748705832.7系统硬件结构 PAGEREF _Toc374870583 h 17HYPERLINK l _Toc3748705842.7.1系统硬件结构 PAGEREF _Toc374870584 h 17HYPERLINK l _Toc3748705852.7.2信息传递方式与后台服务器选定 PAGEREF _Toc374870585

12、 h 17HYPERLINK l _Toc3748705862.8系统软件设计 PAGEREF _Toc374870586 h 17HYPERLINK l _Toc3748705872.8.1设计原则 PAGEREF _Toc374870587 h 18HYPERLINK l _Toc3748705882.8.2设计依据 PAGEREF _Toc374870588 h 19HYPERLINK l _Toc3748705892.9优化设计 PAGEREF _Toc374870589 h 19HYPERLINK l _Toc3748705902.10系统安全性设计 PAGEREF _Toc3748

13、70590 h 19HYPERLINK l _Toc374870591第三章前端抓拍子系统设计（符元绪敏） PAGEREF _Toc374870591 h 21HYPERLINK l _Toc3748705923.1软件结构设计 PAGEREF _Toc374870592 h 21HYPERLINK l _Toc3748705933.2软件实现方式 PAGEREF _Toc374870593 h 21HYPERLINK l _Toc3748705943.2 前端系统工作流程 PAGEREF _Toc374870594 h 22HYPERLINK l _Toc3748705953.2.1消息定义

14、 PAGEREF _Toc374870595 h 22HYPERLINK l _Toc3748705963.2.2系统工作线程控制 PAGEREF _Toc374870596 h 23HYPERLINK l _Toc3748705973.3系统串口通信设计 PAGEREF _Toc374870597 h 24HYPERLINK l _Toc3748705983.4系统附加功能设计 PAGEREF _Toc374870598 h 24HYPERLINK l _Toc374870599第四章车牌识别软件设计（符元绪敏） PAGEREF _Toc374870599 h 25HYPERLINK l _

15、Toc3748706004.1车牌识别软件的关键问题 PAGEREF _Toc374870600 h 25HYPERLINK l _Toc3748706014.1.1 车牌校正 PAGEREF _Toc374870601 h 25HYPERLINK l _Toc3748706024.1.2字符分割 PAGEREF _Toc374870602 h 26HYPERLINK l _Toc3748706034.2车牌识别软件关键算法 PAGEREF _Toc374870603 h 27HYPERLINK l _Toc3748706044.2.1车牌定位算法 PAGEREF _Toc374870604

16、h 27HYPERLINK l _Toc3748706054.2.2车牌校正算法 PAGEREF _Toc374870605 h 27HYPERLINK l _Toc3748706064.2.3字符分割算法 PAGEREF _Toc374870606 h 28HYPERLINK l _Toc3748706074.2.4字符识别算法 PAGEREF _Toc374870607 h 28HYPERLINK l _Toc3748706084.3 车牌识别软件结构设计 PAGEREF _Toc374870608 h 29HYPERLINK l _Toc3748706094.4车牌识别软件模块设计 PA

17、GEREF _Toc374870609 h 29HYPERLINK l _Toc374870610第五章后台管理子系统设计（符元绪敏王志伟） PAGEREF _Toc374870610 h 31HYPERLINK l _Toc3748706115.1后台数据库系统设计 PAGEREF _Toc374870611 h 31HYPERLINK l _Toc3748706125.2后台界面设计 PAGEREF _Toc374870612 h 33HYPERLINK l _Toc374870613第六章系统涉与到的关键技术（符元绪敏） PAGEREF _Toc374870613 h 38HYPERLI

18、NK l _Toc374870614第七章总结与展望（王志伟） PAGEREF _Toc374870614 h 43HYPERLINK l _Toc3748706157.1 总结 PAGEREF _Toc374870615 h 43HYPERLINK l _Toc3748706167.2展望 PAGEREF _Toc374870616 h 43HYPERLINK l _Toc374870617致（王志伟） PAGEREF _Toc374870617 h 44HYPERLINK l _Toc374870618参考文献 PAGEREF _Toc374870618 h 45第一章绪 论（亚男）1.1

19、课题的研究背景随着我国综合实力和国民收入水平的提高，机动车保有量每年以15%20%的速度在迅猛增长，道路建设步伐不断加快，全国城市化水平也在不断提高，交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，与交通相关的刑事和治安案件也逐年上升，特别是像肇事或做案后驾车沿公路逃逸、盗抢机动车辆、车辆违章行驶等。针对上述问题，公安部相继开展了创建平安大道活动和实施畅通工程，其目的是提高交通管理水平，向科技要警力，适应我国现代化建设需要。在现代智能交通管理中，利用视频技术获取各种交通数据和对违章车辆进行检测和监控，具有快速、准确、直观等优点，便于交通指挥管理部门和道路使用者与时了解道路交通状况，准确做出决策进行道路交通

20、指挥管理和合理行车路径选择。道路交通卡口系统是安装在公路任意断面上，包括的城市的出入口、收费站、省际和市际卡口等处。卡口系统对过往车辆进行自动实时拍摄与记录，并由计算机进行车牌识别以与对车辆进行行驶速度和各类违章的检测、数据采集与报警，必将进一步加大对交通违章、涉案车辆和公路干线交通状况的监控力度，为侦破肇事逃逸案件和治安、刑事案件以与交通违章处理提供有力的线索和证据。有效地遏制交通违章现象，消除交通隐患，降低机动车肇事逃逸和车辆盗抢案件，提高道路交通管理的智能化、现代化水平。系统把先进的计算机技术、图像处理技术、通信技术、自动化控制技术等进行有机结合，通过对动态的视频图像数据实时处理，实现对

21、车辆违章行为自动识别以与对车辆进行行驶速度和各类违章的检测、数据采集与报警。近些年尤其是最近二、三年来，国不少地方特别是华东、华南部分省市的卡口系统建设力度在不断加强，其应用面也在逐步拓展。卡口系统的数量、功能与其应用水平也有大幅度的增长与提高，其地位、作用与功效等日益受到关注。卡口系统的建设工作已越来越多地摆上了重要的议事日程，并在不断地推广应用中。卡口系统建设已取得了较大的成效。HYPERLINK :/baike.baidu /view/8203700.htm t _blank高清卡口系统是采用先进的HYPERLINK :/baike.baidu /view/3083142.htm t _

22、blank光电技术、HYPERLINK :/baike.baidu /view/14662.htm t _blank图像处理技术、HYPERLINK :/baike.baidu /view/3423978.htm t _blank模式识别技术对过往的每一辆汽车均拍下车辆的图像，并自动识别出车辆的牌照，所采集到的车辆的信息数据均保存在服务器数据库中。采用高清卡口系统对道路的建设非常有意义，它可以很迅速地捕捉到肇事车辆、违章车辆、黑车辆等，对公路运行车辆的构成、流量分布、违章情况进行常年不间断的自动记录，为交通规划，交通管理，道路养护部门提供重要的基础和运行数据，为快速纠正交通违章行为，快速侦破交

23、通事故逃逸和机动车盗抢案件提供重要的技术手段和证据，对道路的平安运行和提高公路交通管理的快速反应能力有着十分重要的意义。以往的高清卡口系统大都是同时记录经过车辆的车头部份特写图像和车辆的全景图像两照片，分辨率最大768*576，尽管对于车辆的管理来讲是已经足够用了，但对于套牌车辆、黑车辆、以与肇事车辆来讲就稍显不足，因为需要更清楚地看清驾驶人员的面部特征和尽可能多的车辆的细节等等。为此，开发出高达200万像素甚至更高记录车辆图像的公路高清卡口系统，车辆图像的分辨率达1600*1200像素与更高像素，在同一时刻采集一照片，既可以很清楚的看清司乘人员的面部特征，又可以高质量的分辨车辆的牌照，并具有

24、很高的车牌自动识别率，识别率实测可达98%以上，经过国多个卡口成功应用，获得了良好的效果。在应用系统设计中，需对经过公路车道的所有车辆进行图像记录，并实时识别出车辆的牌照，将识别结果与公安黑车辆库、交警违章车辆库的车牌进行比对，并有实时报警功能；系统记录的图像应可以清楚地分辨司乘人员（前排）的面部特征，图像的分辨率达到1600*1200像素；系统必须同时兼顾：既能清楚的分辨司乘人员的面部特征，且具有尽可能高的车牌自动识别率；系统应可以适应各种天气光照环境，对于白天的强光和夜间的补光应有有效的解决方法；系统应有较快的拍摄速度、识别速度、查询速度、报警速度；系统应具有友好的接口，可以与其它系统方便

25、的共享信息。目前，国现有卡口系统绝大多数是采用感应线圈（部分采用视频或超声波等）作为车辆感应方式，通过彩色摄像机拍摄，由普通或长效录像机或者硬盘录像机进行车辆图像记录的。其中有一部分卡口系统还具有车辆类型（大、小车）和车辆号牌自动识别和车辆行驶速度自动监测的功能。1.2、研究的难点纵观国已有的卡口系统，几乎都是各自相对独立设置的卡口点，彼此之间并不相互关联或互联互通；而且基本上多限于拍摄并记录通过卡口点的机动车辆图像信息，供事件或案件发生后追查用，其对于协助公安机关交通、治安、刑侦等部门监控与打击道路交通违章、肇事逃逸和盗抢机动车辆等违规行为，发挥了重要的作用，取得了一定成效。然而，卡口系统建

26、设过程中也存在有不少问题，有些问题还相当突出，必须引起足够的重视，认真花大力气予以解决。（一）组织协调不严密。卡口系统建设基本上都没有组成一个统一又强有力的领导、组织与统筹机构，部门之间、地区之间、上下级之间的重视、沟通、投入与做法不一，发展极不平衡；政令警令不畅通，条块分割，各自为政，自行其是，低水平重复建设的现象屡见不鲜，资金、人力、物力、信息等资源浪费的情况时有发生，严重地影响着卡口系统整体效能的充分发挥。（二）规划论证欠周全。卡口系统建设往往缺乏一整套科学、规、统一的总体规划和详尽合理的实施计划，其调研论证不够充分、深入、具体，方案不够周详，布点不尽合理，可操作性较差，不能形成有效的监

27、控网络，大削弱了卡口系统应有作用的有效发挥。（三）规标准不统一。国至今尚没有一系列规、完善、配套齐全的有关卡口系统建设各个层面的法律、法规与标准体系。卡口系统设计不规，标准各异，功能不同，要求不一，系统林立，相互之间不能直接兼容或互联互通，信息无法共享，极妨碍了卡口系统规、健康、有序和可持续地发展与提高。（四）应用技术水平低。现有卡口系统尤其是设在道路路段上用于行驶车辆监控的卡口系统，其车辆特别是不按道行驶车辆的抓拍率不高，存在不低的漏拍现象；车辆类型（大、小、客、货）、车身颜色和车辆号牌（含汉字、数字、字母和号牌颜色）等车辆关键特征的准确识别率不够高；卡口系统的远程监控、远程维护与远程报警（

28、含防盗报警）以与其它网络管理功能也不够完善；全天侯特别是夜间、雨天、雾天、白天强逆光和高速尤其是严重超速行驶等诸多情形下的系统适应性与正常工作能力都有待于大大改善和提高；卡口系统的工程设计、施工、检验、运行、维护和培训等诸多环节的质量和管理水平不高，与国际上通行的ISO9000系列质量保证体系的要求还有相当大的差距。卡口系统的应用技术水平与相关业务工作的实际需求差异较大，不能较好地满足其现状与今后发展的客观需要。此外，卡口系统建设过程中人员、资金和使用管理等方面也存在不少问题，限于篇幅，不再赘述。简而言之，当前卡口系统建设无法实现“实时监视，联网布控，自动报警，快速响应，科学高效，信息共享，监

29、控、威慑、防和打击并重”的综合管理效能，越来越不能满足现实业务工作当前与其今后发展的需要。面对以上这些问题，为了搞好卡口系统建设，下面拟着重就卡口系统的建设原则和建设要求（技术层面）进行探讨并阐述。1.3系统的建设原则（一）指导思想：坚持从实际出发，因地制宜，近期目标与长远发展相结合，立足于成熟、经济、适用、先进又可靠的智能交通监控与管理技术和业务工作紧密结合，注重系统的实用性和实战性，合理配置资源，服务、服从于业务需要，统筹规划、统一标准、规设计、周密计划、合理实施的原则；采用开放性、模块化、智能化的体系结构，依托现有的信息网络系统和监控指挥中心管理系统，将各卡口系统融合成一个有机的整体，实

30、现整个系统科学、高效、可靠、协调的管理与运行，达到实时监视，联网布控，自动报警，快速响应，信息共享，监控、威慑、防与打击并重的综合管理效能与目标。（二）设计原则：必须符合有关国际通用标准、协议和规，国家与部颁标准与规定的要求；要从技术和机制上保证信息共享和综合利用，卡口系统的操作平台、数据格式、通讯接口与协议等应是开放（标准或公开）的，可实现互联互通并支持二次开发或功能调整，保证系统具有良好的可靠性、可扩展性和可维护性；同时要充分发挥现有资源的作用。（三）布点原则：1、国道、省道的省际间、地区间的交界路段；2、城市出入口干道；3、高速公路重点路段；4、区重要交通路段；5、交通违章、交通事故或治

31、安案件多发、肇事逃逸现象多的路段；6、其它复杂路段或部位；7、卡口点必备条件：220V交流电源；数据通讯线路；便于架设施工；有可依托的特定场所如办公场所、交通或治安检查站或者收费站，便于管理维护。社会治安防不仅仅是人防，合理科学的技防已经是科技强警发展的趋势，对于人、车等流动性强的个体如何进行有效的管理，成为了公安部门，特别是区县级实战性公安部门迫切想解决的问题。一辆快速移动的车，如何对它进行精密侦查呢？是否能做到车辆车牌信息捕获、前排驾乘人员面部信息、以与车辆车体特征等信息呢？如果早期的道路上的卡口能解决以上信息的收集，但是这样的信息收集对于实战机关到底存在的价值有多少呢？一辆逃逸车辆，从卡

32、口以时速80KM通过，这些信息被捕获传输至后端平台后，经过对比处理，系统发现并提示需要至少10分钟，此时车辆在四通八达的道路上已经行驶出14、5公里之外，对于堵截车辆来讲，此时的信息已经失去了实战价值。如何将卡口的使用更加趋于科学，更加趋于实战，将治安事件从之前的事后确证提前到事前预防、事中控制，这正是需要我们共同研发的工作。第二章系统整体设计（符元绪敏王志伟）2.1系统概述高清卡口系统的任务是抓拍所有通过指定路口的所有机动车辆，对抓拍到的机动车辆采集机动车数据，包括行驶车速、车牌、车辆长度等等，采集完成后实时将数据和图像传输给后台管理系统。本系统分为三部分前台抓拍系统，车牌识别软件和后台管理

33、系统。前台抓拍系统的主要任务为控制高清相机对通过的机动车辆进行抓拍得到车辆特征数据，处理后通过网络传输给后台数据库。车牌识别软件主要任务为协助前台抓拍系统识别抓拍图像中的车牌并记录。后台主要任务是访问数据库得到实时信息，包括所有前台的数据传输情况，目标车辆出现后立即报警。前台运行的硬件为工控机，采用裁减后的windows XP操作系统，后台直接面对操作使用人员，同样使用windows操作系统，前台包含了工控机，线圈板，高清相机。后台为服务器主机。卡口系统工作过程如下：通过安装在路边的监测设备，实时抓拍该卡点监控围通过车辆的图像（包括该车辆车牌和全景图像），通过图像处理和模式识别等先进技术自动识

34、别其号牌与号牌颜色，并分析判断车型，分析识别后保存其完整号牌，车辆号牌颜色，车辆车型和抓拍到的图像以与通过时间，车速，行驶方向，地点等信息。同时将识别的结果与数据库息进行比对，若为“黑”中车辆，则自动报警。同时监测超速、逆行、跨压双实线、不按道行驶等违章行为，除保存上述数据外（逆行车辆不进行号牌识别），还将记录行驶方向，车速以与违章原因等信息，为处罚提供依据，并自动报警。安装在工控机中的交通统计分析软件对采集的数据进行处理，得到所需交通信息并保存。将来联网后报警信息与相应车辆图像等数据将实时上传到中心系统，其余数据可采用定时发送的方式。系统提供远程控制功能，接收到远端中心系统的指令，进行有效性

35、检验后，能实时响应。包括数据更新，数据查询，指定数据上传等。另外，公安专网上其它合法的电脑用户（未通过中心系统转发而直接发送请求）也可访问卡口系统，系统将检验该用户的身份，并根据其权限对通过检验的合法用户提供相应服务。2.2系统的整体框架2.2.1总体框架查询导出打印统计用户管理黑名单管理卡口前端抓拍系统后台查询管理系统服务器数据库车牌识别系统上传下载进程图1 逻辑总体框架图卡口前端监控系统后台查询管理系统车牌识别系统服务器数据库图2 物理总体框架图2.2.2子系统框架图卡口监控系统信息管理查询软件车牌识别软件机动车抓拍软件图3前端抓拍系统软件模块结构图4 车牌识别系统软件客户端管理查询系统服

36、务器数据库SQL请求图5 数据库基本结构数据库接收模块监听接收数据卡口数据库管理系统用户管理模块黑名单录入路口分类查询数据管理模块数据查询号牌模糊查询时间统计查询路口参数参数管理模块系统参数打印管理模块图6 后台管理系统数据库结构2.3需求分析治安卡口监控系统具备机动车图像记录，速度检测，车牌识别，目标报警等功能，其设计目的就是通过检测过往车辆来实现对城市主要路段进行长期监控，做到反应迅速，信息真实，运行稳定。以便与时查获堵截3犯罪份子。整个系统应该具备车辆抓拍，车牌识别，后台数据管理三个方面，其具体要求如下: 1)车辆抓拍。车辆抓拍是卡口系统的重点，其主要要求有:车辆抓拍率尽可能高，理论上应

37、达到100%;抓拍的照片要清晰，能够看清车辆的外部特征和车牌信息;抓拍的角度要正确，能够看到驾驶室人员情况;信息上传的速度要足够快，以保证做到实时上传，与时报警;当网络传输出现故障时，本地图像的存储要可靠，做到图像数据不会丢失。系统要稳定，能够长时间运行，不能因为软件原因死机。 2)车牌识别。车牌识别要做到识别正确率的尽可能高，不能低于85. 95%(国际识别率技术标准);识别速度应尽可能快，如果识别速度慢，会影响系统整体速度，在高速公路的出入口这样关键地段不能出现漏车现象，理论上从车辆照片抓拍，识别车牌，到存储图片的整个工作过程最慢不能超过lso 3)后台管理系统。后台管理系统兼顾数据库的使

38、用来存储前台传输的车辆信息，系统主要功能有查询、统计、打印、导出、系统界面要做到简洁大方，操作方便。前台传输过来的数据要求可靠存储，至少保留3个月。在查询方面要做到自动对比，缺省查询，查询速度快，目标车辆出现报警迅速。系统要做到稳定可靠，不能死机，同时带有对所有前台的监控功能，能够实时知道各个前台系统的运行情况。要保证前后台系统时间同步。2.4功能分析实时抓拍车辆图像为保证较高的车辆捕获率，方案仍然采用目前最可靠最有效的地感线圈检测车辆的方法来检测车辆，当车辆经过地感线圈时，系统自动实时捕获壹幅车辆图像，所拍摄的车辆图像的分辨率为1600*1200像素，图像中可以用肉眼清楚的分辨车辆的颜色、特

39、征、车牌的、颜色、司乘人员的面部特征，白天能清晰识别车辆牌照与整个车身的特征情况，晚上能克服车辆迎头拍摄的前大灯眩光问题，夜间车辆牌照与整个车身特征同样清晰。1）自动保存车辆信息系统主控机能自动保存所捕获车辆的信息，包括车辆的图像、车牌、车辆经过时的时间、经过地点等，所保存的图像为24位真彩色图像，图像分辨率为1600*1200像素，JPEG压缩格式；保存图像均为循环覆盖方式自动覆盖上个月的旧图像；车牌为系统自动识别的结果，所有车辆的信息包括图像路径均保存在INI文件中，这样可与其它中心应用系统很好的接口。2）清晰分辨面部特征由于图像的分辨率较高，达到可以达到1600*1200像素，因此拍摄下

40、来的车辆图像中，驾驶人员的面部特征比用普通监控像机所拍摄的图像清晰。3）汽车牌照自动识别对捕获的车辆图像可实时进行汽车牌照自动识别，车牌识别采用先进的电脑视觉识别技术，能够识别0-9十个阿拉数字，A-Z二十六个大写英文字母与相关汉字，并且可识别黑、白、黄、蓝车牌颜色。系统能够识别符合“GA36-92”（92式牌照）和“GA36.1-2001”（02式新牌照）标准的民用车牌照和军车、警车等特殊牌照的汉字、字母、数字、颜色等信息。由于采用独有的高速摄像技术，精确的曝光算法使得牌照自动识别准确率超过98%。4）实时报警功能针对超速与被盗抢车辆和交通肇事逃逸车辆能实时报警。对于预交费车辆，可实时进行查

41、询确认。当通过车辆与用户事先输入的被盗抢车辆或交通肇事逃逸等车辆的牌照与车型等信息特征相符合时，系统在现场可以立即以声音进行报警，提醒值班人员有可疑车辆通过；同时系统将报警信息传输到监控中心，与110或122系统结合进行抓逃。报警信息中包括车牌、车速、车型、车辆通过时间、车辆图片等。具备与交警或公安数据中心进行数据交换功能，并可实时将报警车辆的有关信息上传。5）车辆数据管理系统记录经过卡口的每一辆车的信息，包括车牌、车速、车型、经过时间、车辆图像等，并保存在数据库中，对过往卡口车辆的流量信息进行统计，并提供方便的数据搜索与浏览、报警设置等操作手段。能够按时间、速度、车型、车辆牌照、行驶方向等条

42、件查找、列表显示、回放历史记录；具有车辆查询统计信息、流量统计曲线打印功能；具有模糊查询和精确查询功能，为指挥中心提供管理与指挥的数据资料。6）全天候不间断工作系统可设定数据保存时间，并能自动对图像数据循环覆盖，系统可存储不少于100万辆车辆图像。系统按无人职守方式设计，当系统遇故障死机时，可自动重启。可远程对各站点进行嫌疑车辆参数设置，对各站点数据进行维护。7）实时上传数据系统具备实时上传功能，上传协议采用FTP方式，具断点续传功能，当网络出现故障时，所有记录仍保存在本地，网络连通时，系统自动继续上传记录。系统完成的功能很多，分类后主要可以分为“黑”数据库的管理、轨迹分析、布控管理、报警管理

43、、出城车辆Web信息查询、公安业务信息查询系统、出租车出城管理系统、系统管理、违章处罚等八大功能。8）黑”数据库管理由于“黑”数据库在整个系统中的意义，在系统设计中把“黑”数据库的详细资料保存在指挥中心的数据服务器上。具体的功能有：“黑”数据库的建立和维护、管理功能。对“黑”的输入、输出、定期删除、打印、查询、检查等日常事务进行管理。定期和人工两种方式进行“黑”数据库的刷新。“黑”数据库的自动分发到高清卡口系统服器。在“黑”数据库的表中规定了对车辆记录的刷新条件的一个时间属性，若该属性不为空，则说明在对车辆布控时规定了布控的有效期，在到了有效期时，系统自动进行删除。反之，需要进行人为的撤销布控

44、。撤销布控只能由布控人员进行，不可以越级执行。9）布控管理布控管理布控过程就是把嫌疑车辆或嫌疑人的特征写入“黑”数据库，是一类特殊的“黑”数据库，可以分为三种类型，即长期、定期和临时布控，如国家公安部的“黑”数据库就是一种长期的布控，定期布控就是在一定的时间里，就像对违章但过期没有接受处罚的车辆，而临时布控就是在城市中发生了突发事件而进行的布控。一旦布控成功后，系统自动进行信息的用户返回。若没有成功的化，可以用文字的方式进行解释。其主要的功能有集中布控，集中布控是指采用市支队指挥中心集中布控，其余的公安分局不能进行布控，主要原因就是要集中管理，支队指挥中心本身就是全市治安信息的汇集点，可以在全

45、市围确定布控的预案，统一调度。10）模糊匹配布控在嫌疑车辆布控时往往会发生牌照不全、或者位置定位不准确等，因此系统必须提供允许任意情况的布控，即可以给出连续的几位，也可以给出任意位置的几位，如N?67?说明在经过的车辆是的车辆，首位是L，第五、六为为67的车辆，在接收到车辆信息时能进行相应的处理。11）布控查询原则上是指挥中心管理人员或系统管理人员可以进行的布控情况和报警的情况，并且查询的结果以Web方式发布到用户界面，查询结果可以保存到文件、输出到打印机上打印。12）撤销布控布控的撤销分为人工和自动两种方式，人工撤销布控仅限于同级的指挥中心来完成，自动由系统根据定义的有效期进行删除，撤销布控

46、的记录保存在指挥中13）布控确认在高清卡口系统的执勤民警接受到来自指挥中心布控和预案指令后，系统提供确认信息的机制，一旦布控指令被确认，指挥中心就实时反应是谁在值班和接收指令。14）报警管理报警是远程布控的逆向过程，把在高清卡口系统判断的违章车辆或犯罪嫌疑人信息传回支队指挥中心，为指挥中心的决策提供依据。但实现的过程是有区别的，报警是直接把报警信息发挥到指挥中心，而不是通过每一级进行信息的传递。其主要的功能有：系统报警实现两级制，即高清卡口系统的报警和指挥中心进行报警，警示可以采用声音、图像闪动等明显的方式进行，不同的报警容对应与不同的声音。报警容，包括车辆图片和文字信息可以打印、下载保存。报

47、警记录与“黑”数据库一样，可以分为三类进行保存，保存时间可以根据不同需要进行配置，保存在卡口的数据库中。而对于布控单位，仅保存相应的布控所产生的报警信息，信息保存在指挥中心的数据服务器上，便于用户的网络查询。15）报警查询报警查询可以查看报警的情况和报警图片，并且查询的结果以Web方式发布到用户界面或者本地查询，查询结果可以保存到文件、输出到打印机上打印。16）报警比对简单的数据库比对，把车牌分别与“黑”数据库中进行比对，发现相吻合的车辆牌照，把信息写入数据库的临时表中，在高清卡口系统进行报警。但布控时往往发生车牌不全、车牌自动识别进行识别时产生的个别字符的误判所产生的问题，系统提供单个字符的

48、模糊查询，弥补车牌自动识别率的不足，同时在车辆布控时可以采用通配符形式记入“黑”数据库，有通配符的布控信息另立数据表，加快“黑”数据库的正常查询。对于超速违章或逆行车辆，系统根据车辆检测系统判断的车牌加以区分是本地车辆还是外地车辆，若是本地车辆，则把违章信息写入交警支队的违章数据库中，若是本地车辆，系统自动在高清卡口系统进行报警，同时在LED上显示。系统在接收到任何一辆过往车辆的信息时，调用假牌假证的分析工具进行数据的分析，若发现是假牌假证车辆，系统也实时进行报警，同时在LED上显示。17）报警统计和报表无论是网络用户，还是各级指挥中心，系统可以对所管辖区域的报警情况进行统计，生成月报表、图表

49、，即可作为对工作人员的考核、同时可以为打击犯罪提供理论依据。18）特殊报警就是在一定围的车速或者某种违章记录的车辆经过时进行报警，一方面可以动态地了解临时违章车辆的信息，另一方面也可以为今后的处罚系统提供二次接口。19）出城车辆Web信息查询车辆查询随意查询指定高清卡口系统的的通行车辆的记录。查询条件由车辆通过的时间、速度、行驶方向、车型、车牌号等组合形式，其中车牌可以只给出少数几位，从而进行模糊匹配查询。如需要查询在某个路口的某个方向，且速度大于80的车辆，可以通过地图上的站点位置进行选择，通过输入车辆速度就可以查询，查询结果以列表方式显示。流量统计可以统计高清卡口系统路口的交通流量，统计条

50、件由时间围、车型、车辆行驶方向等条件组合。查询系统能查看实时路口车辆图像。车辆的详细情况系统通过输入车辆牌照，可以直接连接车辆管理数据库，把显示相应的车辆的详细信息，方便用户通过牌照再使用其它的系统。系统报警信息对于系统的所有报警，包括嫌疑车辆和嫌疑人员的报警进行信息查询。20）Web站点管理中心管理中心只有具有管理员权限的用户才能进入,使用管理员登陆以后，直接进入管理中心，有以下几部分组成：高清卡口系统设置：添加各个高清卡口系统，并进行参数设置。子中心设置：添加各个子中心，并进行参数设置。用户管理：设置用户账号密码。车管所连接设置：与机动车辆数据。浏览站点：进入查询地图的页面。2.5整体系统

51、结构卡口系统的整体结构可以分为三个部分:前台抓拍系统(城市路口)，车牌识别软件(前台工控机)，后台管理查询系统(110指挥中心)。前台抓拍系统负责车辆信息的采集，处理并将数据通过以太网发送给后台，前台抓拍软件在工控机上运行。车牌识别软件主要将采集的照片文件进行进一步处理，得到机动车的车牌信息，在前台工控机上运行。后台管理系统通过以太网接收各个前台传来的数据并存储，处理和显示给用户。后台管理系统同时具备监控各个前台的运行情况，更改前台的参数，对各个前台进行远程维护的功能。在本系统中，后台管理系统直接面向用户，为此系统界面要有充分的友好性，易于操作。因为大部分用户都习惯于windows操作系统，因

52、此后台的开发环境仍然选用windows系统。通过对卡口系统的分析确定了本系统的设计方案。前台抓拍系统选用windows操作系统;工控机需要有RS232串口，线圈信号经过线圈检测板处理后由串口传输给工控机，工控机使用以太网将图片传输给后台管理系统服务器。2.6 系统工作原理2.6.1抓拍原理抓拍系统的核心之一为检测机动车。检测机动车的方法有很多种，目前比较常用的有:地感应线圈检测、激光检测、视频检测和雷达检测。以下是各个检测方式的简单介绍: 1)地感应线圈检测。利用电磁感应原理，在道路上埋设线圈并通电，通过检测金属车体切割线圈电磁场产生的磁感应变化来判断是否有车辆通过。优点是工作稳定，检测率高，

53、理论上能达到100%，缺点是线圈不可移动，安装时需要切开路面铺设线圈。 2)激光检测。使用激光反射的原理对通过车辆进行检测。优点是检测率高，缺点是使用过程中激光可能会对驾驶员的眼睛造成伤害。 3）视频检测。使用摄像机拍摄路面，通过对视频图像的分析处理来判断是否有车辆经过。优点是安装方便，可以实时调整检测区域。缺点是视频检测算法尚不成熟，容易受到路面行人和非机动车的干扰。 4)雷达检测。雷达检测的原理是多普勒效应，在实际工作中由于路面环境复杂，一旦有多车辆通过时会严重干扰检测结果。通过对上面多种检测方式的比较分析，结合卡口系统的实际需求，为保证机动车的检测率，本系统采用地感应线圈的检测方式。地感

54、应线圈检测方式基于电磁感应原理，由感应线圈和信号检测器组成，机动车通过线圈时金属车体切割线圈磁通线使得线圈电感变化，继而影响了电路频率，通过观测电路频率的变化来判断是否有机动车通过线圈上方。下面简单介绍实际检测方法。地感线圈为双线圈，前后埋放在公路上，当机动车进入第一个感应线圈的区域时，金属车体切割感应线圈的电磁场，引发了磁感应变化，线圈检测板读取这个变化就能得知有机动车进入目标区域，检测板通过RS232串口将此信号发送给工控机，工控机得到信号后记录时间t1同时发送拍摄指令给相机，相机启动抓拍，当机动车通过第二个感应线圈时,同样工控机也可得到信号并记录时间t2，当机动车离开第一个线圈区域时记录

55、第三个时间t3，设两个线圈之间距离为S，则机动车车速v为: V=S/ (T2-T1) (2.1)机动车车身长度L为: L=V*(T3-T1) (2.2)通过车身长度与数据库中标准车身长度进行比较即可判断机动车的大概型号为大型车还是小型车。具体过程如图(2. 2)。线圈信号逻辑表见表2. 1进一步分析，同时结合道路实际情况，发现当出现摩托车触发线圈，或者有机动车逆向行驶时，本逻辑表存在漏洞，不仅无法判断当前车辆情况，还会影响后面所有的车辆拍摄，因此对逻辑进行了以下改进: 1)使用计时器，对每一次动作都有限时要求，一旦发现后续信号未在规定时间出现，立刻回复初始状态。本改进用于消除车辆停在线圈上的影

56、响2)设置变量用于存储前一次信号状态，用于消除摩托车和逆向行驶机动车的干扰。改进后的逻辑表见表2.2 .状态一号线圈二号线圈车辆情况110车辆进入1号线圈211车辆进入22号线圈301车辆进入1号线圈400车辆进入2号线圈表2-1原始线圈逻辑信号表状态一号线圈二号线圈前一状态车辆实际情况0000或3初始化状态1100车辆正向行驶进入1号线圈2113车辆正向行驶进入2号线圈3012车辆正向行驶进入1号线圈3010车辆正向行驶进入2号线圈2113车辆正向行驶进入1号线圈1102车辆正向行驶进入2号线圈0001车辆正向行驶进入1号线圈3011判断车辆为摩托车正向行驶3010判断车辆为摩托车曲线行驶表

57、2-2 改进后线圈逻辑信号表以上方法综合考虑了摩托车和逆向行驶机动车对抓拍的影响，理论抓拍率达到了100%.2.6.2传输原理抓拍到得图像信息存储在前台工控机硬盘，信息传输有两种，一种是通过以太网与后台服务器建立丁CP/IP连接，将信息实时发送给后台服务器，发送成功的信息不再保存于工控机的硬盘，第二种方式是备用方式，既当以太网络出现故障无法与后台服务器通信时，前台系统支持USB上传，维修人员可将U盘或移动硬盘等移动存储设备通过USB端口连接到工控机上，抓拍信息将自动上传到移动存储设备中。本文综合使用了以上两种传输方式，其中丁CP/IP通信采用的C/S结构，即前台工控机为Client，后台服务器

58、为Server，每台工控机启动后，通过读取参数配置表以获得后台服务器的IP地址和通信端口，使用套接字建立丁CP/IP连接，此连接保证图片等信息的有效发送，当网络断开后，工控机软件会持续重新连接后台服务器，同时将抓拍信息保存在本地，监控USB端口设备情况，windows系统中，当USB口识别出外接闪存盘或者移动硬盘时会产生特定消息WM DEVICECHANGE，本软件捕获该消息后立即将本地存储的抓拍信息全部上传到外接移动设备中。2.7系统硬件结构2.7.1系统硬件结构前台硬件部分包含工控机，线圈板，高清相机，具体设计见图2. 3 .信号采集卡信息采集卡高清录像机高清相机红绿灯交换机工业控制计算机

59、卡口系统网络图2.3前端抓拍系统硬件结构2.7.2信息传递方式与后台服务器选定前台抓拍系统需要将抓拍到的图片信息上传到后台服务器，由于传输数据量很大，所以采用光纤通信方式。后台服务器为工业级PC服务器，由于需要存储和查询大量信息，所以采用硬盘容量至少5006，同时服务器也需要有超过1G的存，安装100M以太网卡，操作系统选取windows，数据库采用SQL server数据库，管理软件运行在此服务器上，为使用者提供查询和打印等功能。2.8系统软件设计整个系统的软件分为3个部分，机动车抓拍软件，车牌识别软件，信息管理查询软件。软件框图见图2.4.前端工控机上运行的抓拍软件功能相对复杂，接收线圈板

60、传来的串口数据，判断是否有机动车通过，同时计算出通过的机动车车速与车长，对车辆进行抓拍。车牌识别软件主要功能是将抓拍到的照片做进一步处理，得到车牌信息。后台管理软件主要作用是接收各个前台发送过来的抓拍信息，存储到数据库中并且与数据库中的黑车辆进行比对，发现目标车辆后与时报警通知使用者，同时兼有查询和统计功能。本系统软件使用Microsoft VC+6.0开发，前台抓拍系统运行在嵌入式windows XP环境下。嵌入式XP为裁减后的windows XP系统，具有以下特点:1)支持所有在windows XP下运行的软件，由于大部分高清相机只提供了支持windowsXP的SDK开发包，使用嵌入式XP