基于圖像取證的燈光監(jiān)測(cè)自動(dòng)記錄系統(tǒng)

基于圖像取證的燈光監(jiān)測(cè)自動(dòng)記錄系統(tǒng)

眾所周知，紅色信號(hào)自動(dòng)記錄系統(tǒng)是在交叉口或車道上通過(guò)監(jiān)控和記錄道路紅燈的行為的設(shè)備。它的核心是正確監(jiān)控和記錄車輛紅燈的違法過(guò)程。紅色信號(hào)的移動(dòng)。車輛紅燈是指車輛通過(guò)相應(yīng)紅色信號(hào)相位通過(guò)停止線移動(dòng)的行為。紅色信號(hào)的兩個(gè)或三個(gè)位置信息通常用于反映車輛紅燈的非法過(guò)程。第一個(gè)位置的信息應(yīng)清晰地識(shí)別時(shí)間、車輛類型、紅色信號(hào)和車輛壓在第二或三個(gè)位置的信息，以便能夠識(shí)別紅燈的時(shí)間、車輛類型、紅燈信號(hào)和整個(gè)車身的紅燈信號(hào)。攝像機(jī)型麻黃的自動(dòng)記錄系統(tǒng)在使用方面的問(wèn)題如圖1所示,闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)由車輛檢測(cè)器、圖像取證設(shè)備、夜間補(bǔ)光燈、控制計(jì)算機(jī)、后臺(tái)管理軟件等組成。其中,車輛檢測(cè)器負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)動(dòng)車闖紅燈行為,并向圖像取證設(shè)備發(fā)出圖像取證命令以及夜間向補(bǔ)光燈發(fā)出控制命令迫使補(bǔ)光燈與圖像取證設(shè)備同步作用,圖像取證設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)闖紅燈的機(jī)動(dòng)車實(shí)施圖像取證夜間補(bǔ)光燈解決夜間成像光線不足問(wèn)題控制計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)圖像提取、管理、上傳;后臺(tái)管理軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車違法過(guò)程認(rèn)定、執(zhí)法。按照?qǐng)D像取證部件來(lái)分,我們可以將闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)分為四類,即光學(xué)膠片相機(jī)型、民用數(shù)碼相機(jī)型、攝像機(jī)型、專業(yè)相機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)。隨著闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(GA/T496-2004)的宣貫和執(zhí)行,光學(xué)膠片相機(jī)型、民用數(shù)碼相機(jī)型的闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)已退出市場(chǎng)。攝像機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)核心是采用了攝像機(jī),由于攝像機(jī)能輸出活動(dòng)視頻圖像流而被用戶所接受,但由于攝像機(jī)圖像分辨率低、夜間與燈光同步困難、建設(shè)成本高等原因,即使攝像機(jī)輸出的活動(dòng)視頻流能兼作其他用途,但攝像機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)仍然難以大面積推廣應(yīng)用,專業(yè)相機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)核心是采用了專業(yè)級(jí)數(shù)碼相機(jī),由于其圖像分辨率普遍高達(dá)四百萬(wàn)以上像素以及具有快速的圖像連拍功能,故該類系統(tǒng)能同時(shí)覆蓋單方向四條以上車道和實(shí)時(shí)記錄機(jī)動(dòng)車闖紅燈違法過(guò)程。在攝像機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)中,為了準(zhǔn)確記錄機(jī)動(dòng)車闖紅燈的違法過(guò)程,往往需要安裝多臺(tái)攝像機(jī),在監(jiān)控單方向多條車道時(shí),攝像機(jī)成本自然會(huì)直線上升。同時(shí),由于攝像機(jī)圖像傳感器工藝的限制,夜間難以兼顧車輛與紅燈信號(hào)的關(guān)系,自然會(huì)產(chǎn)生“紅燈”發(fā)白現(xiàn)象,即當(dāng)看清車輛特征時(shí)卻無(wú)法看清紅燈信號(hào),看清紅燈信號(hào)卻無(wú)法看清車輛特征。這不僅給執(zhí)法證據(jù)的有效性提出了挑戰(zhàn),而且當(dāng)機(jī)動(dòng)車不按車道行駛或者車道較寬時(shí),所拍攝的機(jī)動(dòng)車證據(jù)不全,嚴(yán)重影響了攝像機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)推廣和使用。專業(yè)級(jí)數(shù)碼相機(jī)由于引入數(shù)字信號(hào)處理器和高速大容量緩沖存貯器,故圖像采集、壓縮、存貯的時(shí)間大大降低,并實(shí)現(xiàn)了每秒數(shù)張的連拍功能。同時(shí),專業(yè)級(jí)數(shù)碼相機(jī)工作穩(wěn)定可靠、覆蓋區(qū)域大,且直接采用USB、IEEE1394、以太網(wǎng)等高速數(shù)據(jù)輸出接口、成本大幅下降,因此專業(yè)級(jí)數(shù)碼相機(jī)在闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)中應(yīng)用前景廣闊。但由于數(shù)碼相機(jī)大多數(shù)像素并沒有真正發(fā)揮作用,反而浪費(fèi)了相機(jī)內(nèi)存空間,如以四百萬(wàn)像素為例,未壓縮前的24位真彩圖像有十幾兆字節(jié),即使進(jìn)行圖像壓縮,壓縮后的圖像占用存貯空間仍很大,實(shí)際上真正需要的違法車輛像素?cái)?shù)不會(huì)超過(guò)一百萬(wàn)像素點(diǎn),剩下的三百萬(wàn)像素僅僅是路口背景資料,反而變成了數(shù)字垃圾。因此,為提高違法圖像的利用率,在上傳圖像之前通常使用車牌識(shí)別軟件進(jìn)行圖像篩選。在現(xiàn)有技術(shù)水平下,圖像取證設(shè)備往往是連拍型單反鏡頭式數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)的融合,相信將來(lái)一定會(huì)采用高分辨率視頻攝像機(jī)作圖像取證部件。由于夜間環(huán)境照度不能滿足數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)的成像要求,因此夜間補(bǔ)光燈是闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)必備的部件之一,常用的夜間補(bǔ)光燈有閃光燈、LED燈,其中閃光燈可以直接與數(shù)碼相機(jī)同步輸出口相連;LED燈由于功耗極低,故由路燈控制器控制,夜間可以處于常亮狀態(tài)?？刂瓢骞δ艿膶?shí)現(xiàn)目前,按照機(jī)動(dòng)車闖紅燈行為的定義,闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)只在紅燈相位信號(hào)下有效,主要原因是為了排除外界對(duì)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的干擾或影響,避免紅燈相位期間對(duì)向的通行機(jī)動(dòng)車誤觸發(fā)所產(chǎn)生的無(wú)效圖像。事實(shí)上,車輛檢測(cè)器通過(guò)在同一車道上應(yīng)用二個(gè)檢測(cè)點(diǎn)來(lái)達(dá)到機(jī)動(dòng)車通行方向判斷目的,如圖2所示兩個(gè)車輛檢測(cè)點(diǎn)可以位于停車線前后,如圖3所示兩個(gè)車輛檢測(cè)點(diǎn)全部位于停車線之前,前者可以拍攝車輛未過(guò)停車線的圖像,而后者只能記錄車輛壓在停車線的圖像。為了準(zhǔn)確記錄機(jī)動(dòng)車闖紅燈行為,需要將信號(hào)控制相位改成“左行→右行→直行”或者“左行、右行→直行”?？刂朴?jì)算機(jī)是闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)必不可少的部件之一。在攝像機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)中,控制計(jì)算機(jī)不僅用于機(jī)動(dòng)車闖紅燈違法過(guò)程的圖像采集,而且也用于違法證據(jù)的上傳、路口設(shè)備的管理與控制。在專業(yè)相機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)中,控制計(jì)算機(jī)應(yīng)用于專業(yè)相機(jī)圖像數(shù)據(jù)的下載和上傳、以及車輛檢測(cè)器的管理與控制。闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)提供的機(jī)動(dòng)車違法證據(jù)均需要上傳到控制中心,經(jīng)人工復(fù)核、認(rèn)定后,與機(jī)動(dòng)車/駕駛?cè)斯芾順I(yè)務(wù)系統(tǒng)相連接,制作機(jī)動(dòng)車/駕駛?cè)诉`法通知書或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、新聞報(bào)紙進(jìn)行執(zhí)法告知,從而實(shí)現(xiàn)違法記分和處罰?；A(chǔ)能力與設(shè)計(jì)1、自動(dòng)判別機(jī)動(dòng)車進(jìn)入停止線時(shí)紅燈的狀態(tài),只對(duì)在機(jī)動(dòng)車對(duì)應(yīng)行駛車道的信號(hào)燈紅燈有效狀態(tài)下駛?cè)胪Ｖ咕€的車輛進(jìn)行記錄,機(jī)動(dòng)車在其對(duì)應(yīng)的黃燈或綠燈相位時(shí)越過(guò)停止線,闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)不應(yīng)記錄其闖紅燈行為。2、闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)應(yīng)記錄機(jī)動(dòng)車闖紅燈過(guò)程中三個(gè)位置的信息以反映機(jī)動(dòng)車闖紅燈違法過(guò)程。第一個(gè)位置的信息應(yīng)能清晰辨別闖紅燈時(shí)間、車輛類型、紅燈信號(hào)和機(jī)動(dòng)車壓在或越過(guò)停止線的情況第二和第三個(gè)位置的信息應(yīng)能清晰辨別闖紅燈時(shí)間、車輛類型、紅燈信號(hào)和車輛向前行駛的二個(gè)位置狀態(tài),其中至少有一個(gè)位置的信息能夠清晰辨別號(hào)牌號(hào)碼。3、對(duì)于所拍攝的闖紅燈圖像,其圖像中的信號(hào)燈紅色突出、明顯、無(wú)法律異議。與此同時(shí),采用先進(jìn)、實(shí)用、成熟的視頻成像技術(shù),同時(shí)具備四條車道控制與拍攝能力,全景攝像機(jī)兼作視頻監(jiān)控,采用循環(huán)覆蓋方式保存全景視頻圖像時(shí)間不少于十天。4、所拍攝的圖片應(yīng)具有防修改鑒別功能,可自動(dòng)生成闖紅燈違法車輛的地點(diǎn)與方向、日期與時(shí)間等字符信息并疊加在拍攝的圖片上。5、可對(duì)外界環(huán)境照度進(jìn)行自動(dòng)判別,在拍攝光線不足時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)光燈工作,同時(shí)具有方向檢測(cè)功能,可以防止逆向左轉(zhuǎn)彎車輛壓到檢測(cè)器線圈造成誤拍。6、可適用于多相位信號(hào)控制路口,可適用于多車道監(jiān)控的場(chǎng)合。同時(shí),可調(diào)節(jié)紅燈延時(shí)拍照時(shí)間、綠閃時(shí)間,具有紅燈周期自學(xué)習(xí)功能,可記錄每一個(gè)周期的紅燈時(shí)間。7、路口主機(jī)具有時(shí)鐘校對(duì)能力和死機(jī)自動(dòng)復(fù)位功能。8、采用三態(tài)車輛檢測(cè)器,可獲得機(jī)動(dòng)車進(jìn)入、存在、駛出線圈的狀態(tài),有異常自動(dòng)診斷、自動(dòng)恢復(fù)功能,靈敏度多級(jí)可調(diào),工作頻率多級(jí)可調(diào)。9、各部件外表面應(yīng)光潔、平整,不應(yīng)有凹痕、劃傷、裂縫、變形等缺陷,應(yīng)有防銹、防腐蝕涂鍍層,涂鍍層不應(yīng)有起泡、龜裂、脫落和磨損現(xiàn)象。10、立桿懸臂高度不低于6米,采用無(wú)焊縫鋼管熱鍍鋅防腐處理、懸臂長(zhǎng)度根據(jù)安裝點(diǎn)的實(shí)際寬度決定,上方應(yīng)加置避雷針,壁厚≥8mm,直徑不得小于Φ219?；蛘?在有綠化帶的場(chǎng)所采1、壓雙黃線用單桿結(jié)構(gòu),如圖6所示。11、基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度≥C25,基礎(chǔ)尺寸為長(zhǎng)度≥1.4米、寬度≥1.4米、深度≥2.0米,抗七級(jí)地震和十二級(jí)大風(fēng)。12、機(jī)箱具有防盜、防塵、防雨、防腐、防熱、防凍功能,如圖7所示。13、在布線時(shí),采用地埋方式,管道采用尼龍管,強(qiáng)弱電走線應(yīng)分離。應(yīng)采用一點(diǎn)接地方式,接地母線應(yīng)采用10平方毫米銅質(zhì)導(dǎo)線,接地線不得與強(qiáng)電的零線相接,接地電阻不得大于4歐姆;采用綜合接地網(wǎng)時(shí),其電阻不得大于1歐姆。安裝過(guò)載、漏電、短路、防雷裝置,應(yīng)使用快速熔斷器來(lái)保護(hù)內(nèi)部電路,配置防浪涌和雷擊的電源插座。14、路口端設(shè)備具有聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸功能,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息自動(dòng)傳輸?shù)街付〝?shù)據(jù)中心。傳輸方式有實(shí)時(shí)傳輸和非實(shí)時(shí)傳輸兩種方式,用戶可以任意選擇一種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;傳輸時(shí),當(dāng)遇到網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致傳輸失敗,應(yīng)具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能前端設(shè)備具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)功能,可現(xiàn)場(chǎng)將一個(gè)路口的機(jī)動(dòng)車違法信息自動(dòng)集中下載到存儲(chǔ)介質(zhì)中后帶回指揮中心。2、機(jī)動(dòng)車運(yùn)輸單行線性能的圖像拍攝單行線逆行是一種明知故犯的交通違法行為,按照《道路交通安全法》,這種違法行為記3分、處20～200元的罰款。在設(shè)置單行線通行標(biāo)志前提下,我們可以采用圖像取證設(shè)備記錄單行線逆行違法行為的照片,所采用的設(shè)備如同闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng),只不過(guò)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器不需要耦合紅燈信號(hào),采用帶方向判斷功能的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器即可實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車逆行圖像的拍攝,所拍攝的圖像應(yīng)以尾部為主,以便在圖像中有醒目的單行線標(biāo)志。對(duì)于有時(shí)間限定的單行線,我們可以配置時(shí)控開關(guān),時(shí)控開關(guān)的輸出與機(jī)動(dòng)車檢測(cè)器相連,確保所拍攝的圖像真實(shí)、有效。3、建設(shè)基于ip的自動(dòng)拍攝系統(tǒng)對(duì)于闖禁行區(qū)的違法行為,應(yīng)該區(qū)別不同情況制定出不同的技術(shù)實(shí)施方案,在禁行區(qū)出入口安裝攝像機(jī)型闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)或者公路車輛智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng),采用視頻檢測(cè)手段對(duì)經(jīng)過(guò)的車輛實(shí)時(shí)拍取圖像,自動(dòng)識(shí)別出車牌后與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì),從中提取出闖禁區(qū)的車輛特征,實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)場(chǎng)處罰。4、全路段檢測(cè)與記錄代價(jià)太高對(duì)于路段上的機(jī)動(dòng)車在正常車道內(nèi)的突然違法變道的違法行為,從技術(shù)上來(lái)說(shuō)是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和記錄的,但關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)全路段檢測(cè)與記錄代價(jià)太高。通常情況下,對(duì)突然變道的違法行為如同壓黃線一樣,在固定區(qū)域采用視頻檢測(cè)的手段來(lái)取證,如在信號(hào)燈控制的路口,當(dāng)一些機(jī)動(dòng)車在直行綠燈期間行駛過(guò)停車線后的突然左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時(shí),可以在路口安裝視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī),配置視頻檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)違法行為的圖像取證工作。5、車輛已停止行駛最佳的做法是在安裝禁止停車標(biāo)志后,通過(guò)視頻檢測(cè)的手段進(jìn)行圖像取證,記錄車輛進(jìn)入、停止、離開的完整證據(jù)。工作領(lǐng)域:將是機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)岁J紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用前景仍然十分看好,一方面目前已建的絕大多數(shù)系統(tǒng)只記錄一張照片,不能反映違法過(guò)程,隨著人民法律意識(shí)的提高,僅憑一張車輛圖片就作車輛違法處罰依據(jù)的時(shí)代已不復(fù)存在,國(guó)內(nèi)已發(fā)生過(guò)多起類似法律糾紛,而且最終均以公安部門敗訴結(jié)案,因此改造不符合執(zhí)法要求的系統(tǒng)迫在眉捷。另一方面,隨著我國(guó)城市現(xiàn)代化的不斷推進(jìn),路口急劇增加,規(guī)范路口行車秩序是“暢通工程”評(píng)價(jià)指標(biāo)之一,待安裝的系統(tǒng)數(shù)量仍然十分巨大。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō),闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)將會(huì)向智能化方向,尤其是采用數(shù)碼相機(jī)與攝像機(jī)相結(jié)合的圖像拍攝部件也將會(huì)得到推廣和普及,使系統(tǒng)不僅記錄機(jī)動(dòng)車闖紅燈違法行為,而且將同時(shí)記錄“超速行駛、跨越中心線行駛、逆向行駛、不按規(guī)定車道行駛、臨時(shí)變道”等違法行為。闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)記錄的機(jī)動(dòng)車特征信息更加完整、全面,所拍攝的特征圖像中不僅包含車輛尾部特征圖像信息,而且將包含車輛前部特征圖像信息?？傊?闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)是伴隨我國(guó)道路交通事業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的,是多門學(xué)科的集中體現(xiàn)。到2010年,我國(guó)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藬?shù)量預(yù)計(jì)達(dá)到1.9億人,機(jī)動(dòng)車保有量將達(dá)到1.5億輛,這為系統(tǒng)的應(yīng)用提供廣闊的舞臺(tái),不僅能起到規(guī)范機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)说慕煌ㄐ袨?而且能為構(gòu)建和諧宜人社會(huì)提供良好的動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控作用。15、后臺(tái)管理軟件可與支隊(duì)機(jī)動(dòng)車/駕駛?cè)藬?shù)據(jù)庫(kù)連接,自動(dòng)查詢違法機(jī)動(dòng)車輛相關(guān)信息、自動(dòng)生成違法時(shí)間、地點(diǎn)信息,采用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)。16、其他要求如表1。進(jìn)出車輛進(jìn)出目前常見的機(jī)動(dòng)車交通違法行為還有壓雙黃線、單行線逆向行駛、禁行車輛(如貨運(yùn)車輛、大型汽車、摩托車、低速車輛)闖入禁駛區(qū)、直行車輛臨時(shí)變道、車輛違停等等。所有這些交通違法行為均可以通過(guò)闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)違法取證,從而擴(kuò)展了闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)的功能和增加了闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)的使用場(chǎng)所。1、雙黃線圖像取證壓雙黃線是一種性質(zhì)較為嚴(yán)重的交通違法行為,輕者可以認(rèn)為機(jī)動(dòng)車未按規(guī)定車道行駛引起的,處20～200元罰款,重者可以認(rèn)為機(jī)動(dòng)車違反禁止標(biāo)線指示,記2分并處20～200元罰款。事實(shí)上,雙黃線是用于分隔雙向車道、避免機(jī)動(dòng)車爭(zhēng)道搶行。在許多城市道路上,往往在雙黃線上再增加隔離護(hù)欄,不僅達(dá)到分隔雙向車道之目的,而且也防止機(jī)動(dòng)車壓上雙黃線。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō),對(duì)機(jī)動(dòng)車壓雙黃線實(shí)施圖像取證應(yīng)該是容易的,但問(wèn)題的關(guān)鍵是現(xiàn)有的攝像部件由于其圖像分辨率低,故無(wú)法對(duì)全路段或較長(zhǎng)路段實(shí)施壓雙黃線違法行為取