淺析大華股份電子警察與卡口系統(tǒng)技術(shù)特點

1、淺析大華股份電子警察與卡口系統(tǒng)技術(shù)特點近年來，隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，機動車普及發(fā)展進程不斷加快，機動車社會保有量與 日俱增，道路供給與交通需求之間的矛盾日益尖銳。交管部門希望通過利用先進的智能交 通系統(tǒng)來有效地提高交通管理水平，緩解警力不足帶來的困難，實現(xiàn)科技強警”，提高現(xiàn)有執(zhí)法水平，為促進社會經(jīng)濟發(fā)展提供良好的道路交通環(huán)境。電子警察與交通治安卡口系統(tǒng)作為先進的科技強警”手段之一，日益發(fā)揮其重大作用，尤其在規(guī)范道路交通行駛，治安偵破等方面取得了有目共睹的成效。電子警察系統(tǒng)主要目 的在于制止交通違章，規(guī)范車輛行駛，為整治車輛違章提供全天候、嚴格且可行的解決方 案。而卡口系統(tǒng)主要服務(wù)于交通治安管

2、理，國安安保，公安刑偵等不同業(yè)務(wù)部門，提供完 整、清晰、有效的取證依據(jù)。國內(nèi)的”電子警察”和卡口系統(tǒng)從最初的 90年代初期發(fā)展至今，目前市面上的產(chǎn)品種類繁多，針對不同的用戶對象和應(yīng)用環(huán)境，有不同的組成配置、安裝方式和功能特點。因為 技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高，各種新技術(shù)的發(fā)展和成熟也日漸被應(yīng)用到智能交通領(lǐng)域，引領(lǐng) 了智能交通的技術(shù)革命，極大地促進了智能交通行業(yè)的大發(fā)展。然而，現(xiàn)有電子警察與卡口系統(tǒng)存在著的問題也相當多，特別是在早期建設(shè)的系統(tǒng)中，問題顯得尤為突出，如圖像的清晰度不高，導致車牌識別率不能得到有效保證、前端設(shè)備 大多采用工控機模式，環(huán)境適應(yīng)能力與系統(tǒng)穩(wěn)定性差，全天候工作能力有限，系統(tǒng)部署

3、和 運行維護較復雜等。隨著數(shù)字化、高清化和IP網(wǎng)絡(luò)化的各種攝像技術(shù)的不斷發(fā)展，促進了國內(nèi)智能交通領(lǐng)域各種智能化監(jiān)測設(shè)備的更新?lián)Q代，智能交通系統(tǒng)正逐步由標清向高清、嵌入式一體化時 代邁進。作為中國智能交通產(chǎn)品主要供應(yīng)商之一的大華股份，一直致力于智能交通產(chǎn)品的研發(fā)、 生產(chǎn)、銷售與服務(wù)，是中國最具技術(shù)水平和規(guī)模實力的智能交通產(chǎn)品研發(fā)制造商之一。大 華股份早在2006年進入智能交通領(lǐng)域，歷經(jīng)五年多時間的發(fā)展，憑借在音視頻領(lǐng)域的強大 技術(shù)實力以及對交通行業(yè)的不斷深入認識和探索，逐漸形成并推出了全自主開發(fā)的基于嵌 入式系統(tǒng)的高清電子警察以及卡口系統(tǒng)整體解決方案。大華股份高清電子警察與卡口系統(tǒng)主要設(shè)備由嵌入

4、式一體化抓拍攝像機、補光單元、車輛檢測單元、信號檢測器單元、光傳輸設(shè)備等部分組成，系統(tǒng)核心設(shè)備為嵌入式一體化 攝像機，該攝像機為自主研發(fā)，采用LINUX 操作系統(tǒng)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，集抓拍、錄像、壓縮、傳輸于一體，前端無需放置工控機，每個車道攝像機都能獨立正常工作，結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，環(huán)境適應(yīng)性強，它相比于工控機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更能滿足智能交通產(chǎn)品在室 外全天候24小時不間斷的工作要求。系統(tǒng)主要由前端采集子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、中心管理子系統(tǒng)三部分組成，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如下：圖一、卡口系統(tǒng)示意圖 rrm6圖二、電子警察系統(tǒng)示意圖前端采集子系統(tǒng)：對經(jīng)過路口的違章車輛進行抓拍，獲得車輛圖像，并自動實時地

5、識別車 牌字符，記錄下車輛經(jīng)過的時間、車牌號、方向等數(shù)據(jù)。并全部匯入網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)，傳 輸至中心管理平臺。網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)：主要實現(xiàn)前端采集部分和指揮中心管理部分的數(shù)據(jù)和圖像信息的傳輸。 系統(tǒng)采用標準的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，支持以太網(wǎng)、光纖等多種傳輸方式。中心管理子系統(tǒng)：中心管理子系統(tǒng)主要實現(xiàn)對前端設(shè)備進行遠程管理、網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、抓拍 圖像和數(shù)據(jù)的處理、可疑黑名單車輛的布控，圖片和視頻的集中存儲，圖片視頻的關(guān)聯(lián)以 及違章車輛的處罰等工作，并充分考慮與其它交通管理軟件系統(tǒng)的接口兼容問題。大華股份在業(yè)內(nèi)率先提出了基于嵌入式一體化設(shè)計的理念，并推出了多項全自主開發(fā) 的關(guān)鍵技術(shù)，主要技術(shù)優(yōu)勢及特點如下：、前端采集

6、單元設(shè)計系統(tǒng)前端高清相機全系列采用一體化嵌入式設(shè)計，感光器件全部采用高靈敏度、高信 噪比百萬像素CCD，集數(shù)據(jù)采集、視頻編碼、數(shù)據(jù)分析、圖片存儲為一體，無需工控機， 功耗低，環(huán)境適應(yīng)性強，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。I支持高清高幀率 H.264與MJPEG碼流輸出硬件上采用強大的高性能嵌入式DSP處理器，實現(xiàn)高清視頻編碼，支持H.264與MJPEG雙碼流輸出，在保證圖片抓拍的同時能實現(xiàn)24小時錄像功能。MJPEG是一種簡單的幀內(nèi) JPEG壓縮，壓縮圖像質(zhì)量較好，在畫面變動情況下無馬賽克， 但是因為這種壓縮本身技術(shù)限制，無法做到較大的壓縮比，會耗費大量的硬盤容量和帶寬， 不適合長時間連續(xù)錄像。而H.264編碼

7、具有較高的壓縮比，且網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強，具備差錯恢復能力，能夠很好地適應(yīng)IP網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。因此將 MJPEG和H.264編碼結(jié)合，高清錄像與圖像抓拍功能同時實現(xiàn)，互不影響，既能滿足輸出高清圖片用于執(zhí)法取證，又能很好地滿 足了對高清視頻監(jiān)控的需求。I利用先進的ISP技術(shù)，不斷提升圖像質(zhì)量具備自動曝光，自動白平衡，色彩平衡，圖像去噪，壞點補償、偽色消除、背光補償， 飽和度，對比度，亮度調(diào)整，邊緣增強，伽瑪校正，鏡頭畸變校正，暗角校正等大量先進 圖像處理技術(shù)，對采集圖像進行優(yōu)化處理，最大限度地保證輸出高品質(zhì)的圖像質(zhì)量。I內(nèi)置強大的智能化分析算法利用主頻高達900MHz的DSP實現(xiàn)對前端采集視頻數(shù)據(jù)的智能化分

8、析檢測，具備對車 輛檢測，號牌識別，交通事件行為分析等各項智能化算法，使用了紋理加模型的檢測算法， 具有定位精準，識別速度快，識別精度高，誤識率低等特點。I支持信號燈相位同步，保證紅綠燈色彩還原的真實性內(nèi)置電源相位同步功能，實現(xiàn)交流電源輸入的垂直同步，防止因信號燈相位與相機基 準時鐘不同步而引起的誤抓拍，有效防止相位不同步而引起的信號燈無色和偏色，最大程 度地保證了取證圖像的合理性和有效性。I支持多種觸發(fā)方式的接入，適應(yīng)不同應(yīng)用場景的需求具備多種抓拍觸發(fā)輸入接口，可實現(xiàn)對外部不同檢測方式的快速響應(yīng)，如線圈車檢器、 雷達等。同時還具備視頻觸發(fā)功能，實現(xiàn)虛擬線圈的功能，可根據(jù)不同的需求靈活進行配

9、置，以滿足各種不同的應(yīng)用。I低功耗，無風扇設(shè)計，環(huán)境適應(yīng)能力強全系列高清相機采用鋁鑄散熱鰭片設(shè)計，無內(nèi)置風扇，具有超強的散熱性能，環(huán)境適應(yīng)能力強，能在-30 C+70 C溫度范圍下保持正常工作，滿足全天候24小時工作的要求。I數(shù)字水印，圖片防篡改全系列高清相機內(nèi)置圖片防篡改功能，利用數(shù)字水印技術(shù)，將重要特征標識信息直接 嵌入圖象流中，從源頭就有效地杜絕了圖片被纂改的可能，充分保證了取證信息的準確可 靠。二、前端存儲單元設(shè)計系統(tǒng)支持前端大容量存儲，用于緩解因網(wǎng)絡(luò)故障或其他系統(tǒng)故障造成的通訊異常而引 起的視頻和圖片數(shù)據(jù)丟失，從而造成后期取證以及處罰困難。I高清視頻圖片接入存儲前端存儲設(shè)備可接入 8

10、路高清視頻圖片輸入，滿足前端多路視頻圖片集中存儲的需求。I電警圖片合成功能前端設(shè)備具備電警圖片合成功能，在前端便可完成對多幅圖片的合成，可以大幅度降 低中心服務(wù)器的運算負荷，緩解數(shù)據(jù)處理壓力。I大容量圖片視頻存儲前端存儲設(shè)備具備 4個SATA接口，最大支持4-8TB存儲空間，充分滿足網(wǎng)絡(luò)異常情 況下數(shù)據(jù)備份存儲的要求，有效保證因網(wǎng)絡(luò)異常引起的數(shù)據(jù)丟失的風險，大大地提高了整 個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。I網(wǎng)絡(luò)交換傳輸功能前端存儲設(shè)備具備 8路百兆網(wǎng)絡(luò)交換功能，2個千兆以太網(wǎng)接口并且可以通過模塊轉(zhuǎn) 接為光纖通訊接口，支持斷點續(xù)傳功能。三、智能化分析技術(shù)自主開發(fā)全系列智能分析算法，利用基于車輛模型的檢測算法對過

11、往車輛進行檢測， 可實現(xiàn)對車輛交通行為的檢測，如禁左禁右，直闖紅燈，逆行，壓線，變道等行為的檢測。 同時支持視頻測速、車身顏色識別、視頻觸發(fā)抓拍檢測、信號燈狀態(tài)檢測等功能。使用車 輛模型算法的車輛檢測，有效的過濾路口的行人，自行車的干擾，抗噪能力強，有效解決 攝像機抖動、雨雪天氣和環(huán)境光線變動引起的誤報。通過不同顏色空間的特征提取，使用先進的識別算法識別出紅綠燈，并利用視頻穩(wěn)定 的算法解決紅綠燈晃動的影響，在復雜的情況達到較高識別率。違章或故障、事故停車：在車道或禁停區(qū)域出現(xiàn)停車現(xiàn)象，不論是因車輛故障停車或 違章停車，都極易發(fā)生危險或引起交通阻塞，需要及時進行處理，而事故停車也需要管理 部門及

12、時知曉并盡快處理以恢復交通，通過視頻分析技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)停車行為，提醒交 通管理部門及時處理。違章左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)：在某些路口不允許進行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，否則不但容易引起交通阻塞，也 容易引起交通事故導致生命財產(chǎn)的損失，通過視頻分析技術(shù)自動檢測違章左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)行為， 可以對這些違章行為進行行有效處罰，以提高交通監(jiān)測系統(tǒng)的威懾力，從而減少違章行為 的發(fā)生。違章變線：在某些路段（如隧道內(nèi) ，正在高速行駛的機動車輛隨意變線是一種違章行 為，容易導致交通事故的發(fā)生，應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)和處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測車輛的行駛 軌跡，并與車道線進行比較，可以發(fā)現(xiàn)違章變線行為。壓黃線行駛：在交通法規(guī)中，壓黃線行駛是一種嚴重的違章行

13、為，應(yīng)該予以嚴肅處理。 視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測車輛的行駛軌跡，并與黃色分隔線進行比較，可以有效地發(fā)展違章 壓黃線行駛的行為。違章逆行：在交通法規(guī)中，逆行是一種很嚴重的違章行為，不但容易引起交通的混亂， 也很容易引起交通事故的發(fā)生，應(yīng)當及時發(fā)現(xiàn)及時制止及時處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測 車輛的行駛方向，與正常行駛方向比對，可及時發(fā)現(xiàn)違章逆行行為并及時報警，提醒交通 管理部門進行處理交通流擁堵分析：對道路上車輛擁堵的情況進行分析，或?qū)崿F(xiàn)信號燈的最佳控制，以 及時疏導交通流。對于通過視頻分析的交通流擁堵分析，不以擁堵車輛具體數(shù)目為依據(jù)， 而往往只需定性地確認其擁堵狀態(tài)，以實現(xiàn)信號燈的自動控制，縮短暢通方向

14、的綠燈時間， 而將擁堵方向的綠燈時間延長，有效地疏導車流，減少擁堵。占用公交專用道檢測：對非公交車占用公交專用車道的行為進行檢測，采用固定和移 動方式對占用公交車道的行為進行檢測，判斷當前占用公交車道的車輛類型，并進行抓拍 存儲，能較好地保證和規(guī)范公交專用車道的使用，解決因其他車輛占用公交車道而引起的 道路擁堵。斑馬線禮讓檢測：對車輛在斑馬線前不禮讓行人的行為進行檢測，判斷車輛在斑馬線 前是否減速禮讓行人。對斑馬線的行人進行檢測，同時判斷車輛是否禮讓行人，如遇不禮 讓行人的情況，進行抓拍處罰，最大限度的規(guī)范車輛駕駛，保證行人人生安全。四、補光子系統(tǒng)設(shè)計補光燈主要為各種視頻抓拍或檢測車牌系統(tǒng)提供輔助光源，主要解決電子警察闖紅燈， 卡口系統(tǒng)，出入口的攝像機經(jīng)常在晚上出現(xiàn)虛焦和圖像昏暗的現(xiàn)象，圖像無法準確