高清卡口系统

图像处理系统高清卡口系统01设计目的设计依据性能指标设计原则功能描述方案设计目录030502040607工作原理查询功能高清卡口的功能介绍系统管理安全性措施目录0901108010基本信息高清卡口系统是采用先进的光电技术、图像处理技术、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、黑名单车辆等，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张照片，分辨率最大，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、黑名单车辆、以及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像素及更高像素，在同一时刻采集一张照片，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，并具有很高的车牌自动识别率，识别率实测可达98%以上，经过国内多个卡口成功应用，获得了良好的效果。设计目的设计目的在应用系统设计中，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名单车辆库、交警违章车辆库的车牌号码进行比对，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的共享信息。设计原则设计原则高清卡口系统严格按照公安部颁标准《GAT497-2009公路车辆监测记录系统通用技术条件》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。1.可拓展性、可兼容性由于用户以后的需求会不断发展，系统建设的数量将随之扩大，在设计上，即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。2.应用性高清卡口系统采用嵌入式工业控制主机，模块化的设计使安装使用非常方便。用户只需简单的接线，并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果。所有实时监控、牌照识别、实时上传等工作，均为完全智能控制，不用单独设置。3.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。设计依据设计依据《道路交通科技发展“十一五”计划和2010年规划》《全国城市实施道路畅通工程总体方案》《建筑电气设计技术规范》（GBJ16）《建筑物防雷设计规范》（GB2000年版）《公安部GA/T497-2009《公路车辆监测记录系统通用技术条件》《工业企业通用设计规范》（GBT42-81）《电气装置安装工程施工及验收规范》（BGJ232.90.92）《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB-94）《民用工业建筑电气设计规范》（GJT16-92）《电视系统视频指标》（CCTRRECOMMENDATION472-3）《工业企业通讯接地设计规范》《安防系统工程验收规范》GA308－2001功能描述自动保存车辆信息清晰分辨面部特征汽车牌照自动识别实时报警功能车辆数据管理全天候不间断工作010302040506功能描述实时上传数据黑名单”数据库管理布控管理模糊匹配布控布控查询撤销布控010302040506功能描述布控确认报警管理报警查询报警比对报警统计和报表特殊报警010302040506功能描述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、车牌号码、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；车牌号码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。清晰分辨面部特征由于图像的分辨率较高，达到可以达到像素，因此拍摄下来的车辆图像中，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。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及相关汉字，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%。实时报警功能针对超速及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号码及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号码、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。车辆数据管理系统记录经过卡口的每一辆车的信息，包括车牌号码、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。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，当络出现故障时，所有记录仍保存在本地，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“黑名单”数据库的管理、轨迹分析、布控管理、报警管理、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。黑名单”数据库管理由于“黑名单”数据库在整个系统中的意义，在系统设计中把“黑名单”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：“黑名单”数据库的建立和维护、管理功能。对“黑名单”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“黑名单”数据库的刷新。“黑名单”数据库的自动分发到高清卡口系统服器。在“黑名单”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。撤销布控只能由布控人员进行，不可以越级执行。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“黑名单”数据库，是一类特殊的“黑名单”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“黑名单”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。若没有成功的话，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，可以在全市范围内确定布控的预案，统一调度。模糊匹配布控在嫌疑车辆布控时往往会发生牌照号码不全、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，如苏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。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。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，撤销布控的记录保存在指挥中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。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，不同的报警内容对应与不同的声音。报警内容，包括车辆图片和文字信息可以打印、下载保存。报警记录与“黑名单”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，便于用户的络查询。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。报警比对简单的数据库比对，把车牌号码分别与“黑名单”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号码不全、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“黑名单”数据库，有通配符的布控信息另立数据表，加快“黑名单”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号码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。报警统计和报表无论是络用户，还是各级指挥中心，系统可以对所管辖区域内的报警情况进行统计，生成月报表、图表，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。特殊报警就是在一定范围内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。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，其中车牌号码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，统计条件由时间范围、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，方便用户通过牌照号码再使用其它的系统。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。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。性能指标性能指标现主流的高清卡口系统主要的各项性能指标如下：车辆捕获率：≥98%车牌识别率：≥98%车牌识别准确率：≥95%识别时间：≤500mS图像分辨率：pixel色彩模式：RGB压缩格式：JPEG图像大小：小于500K单车图像数：壹幅车辆特征图像数据格式：车辆经过时间、地点、车牌号、车牌颜色、车辆全景图像摄像机防护等级：IP55正常工作温度：－30℃～+80℃正常工作湿度：≤95%；方案设计方案特点卡口车辆监测方案图像采集抓拍部分辅助光自动控制部分主控计算机部分动力电源部分010302040506方案设计方案特点捕获率高由于采用了高性能的车辆检测器，使得车辆的捕获率可达99%以上；同时采用摄像机异步触发方式，车辆的图像捕获由摄像机自动完成，不存在由于工控主机自身的运算对捕获的影响，车辆的定位相当准确。同时，由于摄像机的分辨率高，对整个车道的视场均可有效的覆盖，并可清晰的看清车牌和司乘人员的面部特征。所以，车辆图像的有效率是非常高的。成像清晰系统采用专门为卡口应用设计的高清晰工业摄像机，整个摄像系统是一个由摄像机、智能闪光灯、控制软件组成的精密系统，它们之间的精确配合使得白天和晚上抓拍的车辆图像清晰度都很高。在环境照度比较低的情况下（例如夜晚），系统自动开启智能闪光灯进行补光，以增强图片亮度，保证图片足够清晰。在夜间，闪光灯还可以有效抑制汽车大灯对成像质量的影响。在强光照射下（例如晴天正午），卡口系统会自动调整摄像机的成像模式，抑制强光影响，保证图片曝光正常，成像清晰。在逆光情况下，系统也会自动调节拍摄主体的亮度，车牌依然很清晰。这样，在各种环境和气候条件下，摄像机都可以拍摄到清晰的图片，非常有利于人工辨认和机器识别牌照信息。牌照识别率高由于图像清晰，特别是车牌部分的照度水平非常适合车牌的自动识别。在保证识别技术领先的优势下，又提高了成像清晰度，以至确保了车辆牌照的高识别率。卡口车辆监测方案车辆检测部份由于一般卡口系统需要车辆的捕获率达到99%以上，因此必需采用地感线圈来检测车辆的到达信息。地感线圈是目前被广泛使用的准确性最高的车辆检测方式。地感线圈是基于涡流传感器的工作原理，线圈中由车辆检测器提供一直产生着频率稳定的交变电磁场，当车辆经过线圈时，交变的电磁场会在车辆的金属底盘中产生涡流，而涡流电磁场又会反过来影响线圈中频率，车辆检测器就是根据线圈中变化的震荡频率也判断车辆经过信息，并给出开关量信号。车辆检测器必须采用高速车辆检测器，检测器响应时间必须小于5ms才能保证快速有效的触发。开关量输出采用光隔离输出，以避免触点式开关输出时的延时，大大地提高了测速和抓拍的准确度。普通车辆检测器的响应时间一般在20ms-40ms左右，不便用于高速触发测速的应用场合，会有触发延时和测速不准的现象。车速测量部分图2为保证相对准确的速度测量值，可以采用一个车道铺设两个地感线圈的方法来测量车辆的速度。如图2所示。当车辆按道正向行驶时，先到达1#（3#）线圈，程序记录车辆到达时间t1。车辆经过示意图车辆继续行驶到达2#（4#）线圈，程序记下到达时间t2，由t2-t1的时间差和两个线圈之间的距离计算车速；测速采用微电脑硬件测速装置，测量速度精确，误差小，且有效速度的确认和误差比较均由微电脑来完成，在车辆触发的同时，有效的速度值立即传输到图像采集单元与图像数据混合传输到上位存储器中。图像采集抓拍部分系统图像采集抓拍部分是整个系统工作的基础，图像质量的好坏、可靠的抓拍是决定图像有效和车牌识别率直接因素，系统中设计采用专门为车辆捕获应用的高清晰工业摄像机以达到系统设计的目的。为了更可靠地达到图像采集抓拍的目的，专门设计的高清晰工业摄像机，在每个车道上安装一个专业高清晰工业摄像机拍摄经过车道的车辆,使用高清晰工业像机使所拍摄的车辆图像不仅能清晰的分辨汽车牌照,而且能更清晰的分辨司乘人员的面部特征。辅助光自动控制部分辅助光系统是卡口系统中在环境光不足情况下，仍然具有能捕捉到高质量车辆图像的重要的辅助系统，方案中可以采用智能闪光灯。由于闪光持续时间很短，对司机眼睛的刺激减到最小，同时又能清楚拍摄车牌、车型和司乘人员的容貌。同时为了防止夜间眩光，每个方向增加冷光源灯。主控计算机部分系统所有硬件均为模块化嵌入式系统，在前端安排一个嵌入式工控机做为图像数据的暂存器，也可以按照用户的需要进行前端图像识别。图像拍摄、压缩、传输在前端完成。系统支持IEEE1394高速火线口，一台嵌入式控制主机可以接入三台高清摄像机，后端只需一台计算机就可接收所有测点发回的拍摄数据，络占用少。标准协议可方便与已有络连接。前端设备都配置有IP，可通过IP在监控中心控制前端设备的工作参数，减少维护人员的工作量。为使拍摄下来的图像的亮度能适合白天、晚上、阴天、晴天等全天候的情况，设计的可靠的算法来通过摄像机的曝光时间和增益值来自动控制拍摄图像的亮度，使得每张图像的亮度既不太亮，也不会太暗，并且可适应逆光和顺光等的各种光照情况。动力电源部分动力电源包括空气开关，断路器、稳压电源、过载保护装置、漏电保护装置、防雷装置、接地装置等组成。系统采用220V交流电源供电，所有的设备供电都要经过必要的安全装置（稳压、过载、漏电），保证用电及设备的安全。各类设备都能单独控制供电，维护方便。摄像机防护罩、闪光灯、立柱、机箱等室外设备设计都充分考虑到了防水、防尘需要。在立柱上还安装有避雷装置，防止雷电破坏。工作原理设置配备主控部分工作原理主控部分主要为车辆图像抓拍存储；①当车辆到来触发1号线圈时，测速器记录当前的时刻TA；②当车辆触发2号线圈时，测速器记录下当前的时刻TB；③计算并校验车辆的速度④测速器给出触发信号和校验好的车辆速度，触发高清晰工业摄像机进行图像捕捉；⑤同时，高清晰像机给出触发信号同步智能闪光灯；⑥高清像机捕捉到车辆图像并生成图像的据传输到现场嵌入式工业控制主机中保存；⑦系统将车辆图像进行处理并识别出车辆的信息通过络上传至控制中心服务器中。设置配备下面是一个双向六车道的高清卡口系统的配置清单，实际情况根据客户的具体需求不同略有变化系统管理权限管理功能络的IP管理地名代码管理运行工作日志管理服务器运行管理通信状况的显示010302040506系统管理权限管理功能根据不同用户的职权和工作性质，提供权限管理的各种管理功能，保证整个系统的稳定性和实时性。络的IP管理系统通过数据库表建立IP和进行数据交换的各台计算机的信息连接表，提供对信息的增加、删除、修改、对应、连接测试等功能。地名代码管理系统在数据链路中都是通过代码进行，而该数据链路是通过各个高清卡口系统的IP连接的，系统把IP与代码相结合形成数据链路。运行工作日志管理系统提供运行日志，包括布控情况、报警情况、报警处理情况、值班人员记录等。服务器运行管理包括对高清卡口系统数据库的更新、自动进行撤销布控记录、车辆记录的更新、报警信息的保存时间的设置、数据的镜像备份、数据库的管理等。前端机器的运行状况显示在指挥中心能显示前端设备的运行状况，及时了解情况，一旦发现问题能及时处理，同时在信息查询的Web发布，也能看到路口机器的运行状况，方便系统管理员对系统的管理。通信状况的显示通信状况是整个系统最难以处理的一部分，但严重影响系统的正常运行。显示通信状况有利于管理员发现问题，及时解决问题。查询功能用户登录经过车辆查询车流量统计嫌疑车辆查询查询功能用户登录用户在进行信息查询之前首先要登录系统、只有分配权限的用户才可以登录。不同权限的用户可使用的查询功能不同。经过车辆查询车辆查询对经过高清卡口系统采集到的信息进行查询，可通过牌照号码和时间段查询。查到的信息包括：车牌号码、车辆类型、行驶速度、车辆长度、到达时间、行驶方向、卡口名称、车牌颜色、照片。车流量统计车流量统计对经过高清卡口系统的车辆进行统计，可以按天或按月进行统计，统计信息以二维折线图和柱状图显示。嫌疑车辆查询包括列入“黑名单”数据库的车辆进行查询。在整个信息查询过程中，还包括另外一些如报警查询、布控查询、日志查询等，在前面的系统功