智能交通卡口系统.docx

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智能交通卡口系统

高清晰智能卡口系统

系

统

介

绍

一．概述

随着社会经济的发展、社会机动车辆的保有量越来越高，借助快捷方便、纵横交错的公路网络，利用各种车辆进行跨区域违法犯罪行为也不断增多,社会治安形势日趋复杂，因此，利用高科技装备建设智能交通卡口系统，对打击跨区域违法犯罪行为十分必要。

设立智能交通卡口系统，可及时准确地记录车辆信息，随时掌握城市各出入口的车辆流量及状态，进行车辆动态布控，对违法车辆以及盗抢、肇事逃逸、作案嫌疑车辆（存于“黑名单”库中）实时报警，而且还可以查出被盗车辆或罪犯所乘车辆进出城市时间以及行经路线状况，这为快速侦破案件提供了科学、有效的依据。

二．系统特点

我们结合在智能交通领域方面积累的经验，以及在图像分析技术方面的经验，针对我国道路特点，采用了先进的计算机自动控制技术、高分辨率数字摄像技术、视频检测技术、图像处理与模式识别技术，推出了新一代的基于视频检测技术的高清晰智能卡口系统。

该系统采用虚拟线圈检测技术对车辆进行检测，并自动完成图像抓拍，获取分辨率在200万像素及以上的图像，同时将车辆信息上传，完成车辆号牌识别、车辆通行信息记录，对可疑布控车辆和违法车辆等进行实时报警，并为车辆信息及图象信息建立车辆信息数据库，供交通管理部门用于交通管理、事故处理、车辆布控追查等。

该系统可二十四小时全天候工作，长期运行，性能稳定可靠，对于交通管理现代化可起到十分重要的作用。

系统不仅包含了一般系统的车辆记录、车牌抓拍功能，还具有车流量、车道占有率、平均速度、车辆密度等信息的统计功能，在采集图像方式上更采用了百万像素高分辨率数字图像采集技术与智能视觉分析、模式识别技术；提高了图像清晰度、扩大了监视范围，与国内同类产品相比，本系统具有明显的优势。

2.1高清抓拍

普通模拟摄像机所提供的图像最高分辨率为D1（704*576）格式，只有约40万像素，而视频检测式高清智能卡口系统采用高分辨率数字摄像机（工业数字摄像机），实现高清晰度图像的采集，系统采集的车辆图像，分辨率高达200万象素，大大提高了图像的分辨率。

在画面覆盖车道宽度达到7m时，所拍摄的车辆号牌依然可以达到130×40～45象素，单个字符达到16×32象素，驶乘人员脸部达到60×75象素，不仅可以完整反映车辆的号牌号码，还可以清晰的反映出驶乘人员的脸部特征及整个车辆的全貌和细节，为事故追查、刑事侦破等公安业务，提供更全面、准确的依据。

高清智能卡口抓拍图象及牌照、驶乘人员脸部局部图像

2.2车辆检测

集成的虚拟线圈检测算法可对车辆进行检测；虚拟线圈是基于视频分析、运动检测、目标检测的一种技术，其原理是通过对在摄像机提供的实时视频流上设置检测区域，当车辆经过设定的区域时，该区域的背景、纹理会发生明显变化，分析系统通过对变化量的大小进行量化，当量化值和方向达到设定的条件时即认为有车通过。

与地感线圈相比其技术优势

✧地感线圈的安装和维护都必须封闭车道、破坏路面，不仅影响路面的使用寿命，并且增加了施工的复杂度。

而虚拟线圈检测方式只要将摄像机安装在路侧立杆上即可，线圈的位置通过软件可任意设定，安装和维修时无须关闭车道操作相对简单。

✧地感线圈的检测功能单一，缺乏灵活性，而虚拟线圈检测系统灵活性要大于地感线圈，当路面行驶规则、位置发生改变都要重新破坏路面埋设地感线圈，而虚拟线圈检测区域可根据需要随意划分、使用方式灵活，能够满足不断变化的数据采集要求，并且支持多车道同时检测。

✧地感线圈的感应度极易衰减、失效，当路面积雪达到20cm以上时（相当于将车辆的底盘抬高）车检器的灵敏度将大大降低，加之潮湿的气候和长期的碾压会使路面发生型变使线圈严重受损，影响线圈的检测准确度，并且线圈的使用年限从而大打折扣，大范围的维护管理费用又成了新的问题，而采用虚拟线圈检测的系统则不存在上述的问题。

2.3交通信息采集功能

系统不仅通过虚拟线圈对车辆进行检测，并同时完成车辆个数、平均速度、车道占有率、车辆密度等信息的统计工作。

2.4车牌自动识别

在号牌识别过程中，较好的图片质量和正确定位是正确识别号牌的关键。

号牌定位的任务是确定图片中有无车辆号牌以及车辆号牌的数量和位置，但号牌定位比较复杂，车辆在图像中的位置具有不确定性，可能出现的情况大致有这几种：

Ø车头位置不确定；

Ø号牌在车辆上的悬挂位置不确定；

Ø车辆上可能印有其它与车牌相似的号码，悬挂其它号牌或多个号牌。

在本系统中利用号牌的特定纹理信息并采用多尺度分析进行号牌的定位，定位后的号牌经过号牌分割、倾斜矫正、字符定位与分割，然后采用多帧识别技术再进行字符和汉字的识别。

车牌定位

倾斜矫正

字符分割与定位

字符和汉字的识别首先根据字符的序号，将汉字、字母和数字区分开来，然后对不同类别字符采用不同的子系统识别。

这些子系统又都融合了若干简单识别器，对待识字符进行联合识别。

2.5整车道覆盖抓拍

常规采用视频摄像机的标清卡口系统中，跨中线行驶车辆是造成系统漏拍的主要原因，由于受视频信号分辨率的限制，单个摄像机无法覆盖一个标准车道的宽度（3.75m）。

因此，当车辆跨中线行驶时，车辆在摄像机覆盖的盲区，相邻两个车道摄像机均无法抓拍到具有完整牌照的车辆图像（如下图）。

视频摄像机卡口拍摄区域示意图

普通卡口摄像机所拍摄的牌照残缺不全的图像

在改进的系统中，采用增加跨中线辅助摄像机抓拍跨中线，增加跨中线特写摄像机，在跨中线行驶车辆通过时，依靠跨中线特写摄像机补充抓拍，使跨中线行驶车辆的漏拍率得以降低，但是，采用这种方案对很多正常行驶的车辆中线辅助相机也会抓拍，会产生大量的无效图片。

高清卡口系统由于采用200万像素高分辨率数字摄像机，其拍摄画面覆盖范围可达4.5米至5米（>3.75m）。

因此，其画面已经覆盖中线，可保证跨中线行驶的车辆能在1个或2个摄像机拍摄的图片中都能被完整记录，确保了记录信息的完整性。

高清卡口摄像机拍摄区域示意图

2.6曝光过度抑制

在传统的卡口系统运行过程中，部分的点位所拍摄的图像在夏天光线较强的环境下会出现白片现象，这是由于这些点位上安装的摄像机的角度正对着阳光的直射方向，光线直接照射的摄像机的CCD面阵上，造成CCD曝光溢出所造成的，由于CCD的累积电荷已经溢出，通过调整光圈或快门速度的方式都无法解决这种问题，只能从光学结构上进行着手，根据多个项目的实际经验，我公司终于寻找到了解决该问题的方法，通过在摄像机镜头的前端加装一块偏振镜片，使原来直接照射到CCD上的光线发生折射，使其改变角度后再照射到CCD面阵上，有效地解决了该问题。

曝光过度

强光抑制效果

三．构成

系统由路口抓拍系统、数据传输系统和中心信息管理系统三部分组成，路口抓拍系统通过光纤LAN和公安内部网连接，完成数据传输。

3.1路口抓拍系统

路口抓拍系统安装监控路面附近，在无人值守环境下24小时全天候自动工作。

路口抓拍系统主要由高清摄像机、LED补光灯、存储模块等组成。

路口抓拍系统完成车辆检测、交通信息的采集（车流量、车辆速度、车道占有率、车辆密度等信息）、交通事件检测（撞车、抛撒、拥堵、停车），车辆图像抓拍、图像数据自动上传等功能。

3.2数据传输系统

本系统支持各种传输方式：

无线传输如GPRS、CDMA等；有线传输如光纤传输、ISDN、ADSL等；还支持人工前端下载功能。

这几种数据传输方式均内嵌在前端高清摄像机内，设备会开辟一个信息记录缓冲区，抓拍记录的所有信息都将保存到此缓冲区里，系统实时检测缓冲区内是否有数据，当发现有新的数据时，自动通过有线、无线网络通路将数据上传导中心系统，中心系统安装有信息接收服务器端软件，服务器通过识别每个路口机的“标识”和“别名”区分不同的路口机，所以要为每个路口机分配唯一的“标识”和“别名”，并根据相应的标示将数据信息自动记录到中心信息数据库。

●经过统一规划后，该系统具有统一的配置使用方式，极大的减少了用户的学习周期。

●系统在设计上充分考虑了文件传输的通用性，可支持：

Ftp、Tcp/IP等各种协议，对各种系统具有较高的适用性。

●系统使用组件化开发模式。

增加新的传输介质或者协议只需添加新的组件。

这样既保证了系统的持续发展，又保证了系统的强壮性。

对于不同的用户，可以使用不同的组件搭配，增加了产品发布的灵活性。

●系统在设计上保证了文件传输中文件的完整性和原子性。

使用基于数据流的压缩算法，最大程度的提高了带宽的利用率。

●系统在配置上尽量做到灵活。

增加了系统的生存周期。

●系统进行了大量的优化，减少了对系统资源的占用。

3.3管理中心

管理中心设置在交通监管部门，主要由连接在公安网上的车牌识别服务器、数据服务器、客户端作业计算机及相应的彩色打印机、网络设备和中心管理软件组成。

中心服务器通过网络连接数据收集服务器，并通过公安网与中心客户机及相应的输出设备连接。

车牌识别服务器负责对所有路口设备所采集的车辆数据与图片进行识别并入库，依据管理部门设定的条件进行筛选，将需要长期存档保存的数据保存在数据服务器上，不同的授权用户通过客户端计算机，可分别完成对通过车辆信息的访问、统计、分类、检索、查询、提取、核对、处罚等业务作业，产生并打印相应报表。

通过网络数据共享，大大方便了各部门对路口信息的掌握。

用户也可以根据要求定制系统，从而最大限度的满足需求。

网络上的授权用户亦可通过对路口记录主机和数据收集服务器的工作参数、报警布控等进行设置，实现系统的远程维护。

四．主要设备及技术指标

4.1智能高清摄像机

分辨率：

200万像素；

图像尺寸：

1600×1200,15FPS

传感器：

1/1.8"CCD；

图片格式：

JPEG；

镜头接口：

CS；

工作模式：

地感触发、雷达触发、视频触发；

传输协议：

TCP、UDP、FTP、TFTP；

传输接口：

以太网，RJ45，10M/100M自适应；

带宽需求：

2~40Mbps；

本机存储：

SD卡；

触动输入端口：

触发输入IO8路（光藕隔离3500VAC）；

闪光灯触发输出2路（光藕隔离3500VAC）；

补光设备：

支持频闪灯和闪光灯；

工作环境温度：

0℃-55℃；

工作环境湿度：

≤90%无凝霜，无结露；

4.2车牌识别服务器

基本类别

类别

机架式

处理器

CPU类型

Xeon E5335

CPU频率

2000MHz

最大处理器数量

2

处理器描述

标配1个四核Xeon E5335处理器

CPU二级缓存

8MB

主板

扩展槽

4

FSB（总线）

1333MHz

内存

内存大小

4GB

内存类型

DDRII

内存带宽/描述

DDR II SDRAM （Chipkill）

存储

磁盘阵列卡

集成SAS RAID -0、RAID -1

最大热插拔硬盘数

支持多个热插拔

光驱

DVD/CD-RW Combo

硬盘最大容量

4.5TB

网络

网络控制器

双千兆以太网卡

接口类型

标准接口

1个串口、2个USB 2.0（前面）、2 Video、4 USB 2.0 （back）、1 SAS、1 RJ-45（system management）、2 RJ-45（ethernet）

电源性能

电源

热插拔电源

电　压

220V

功　率

835W

软件系统

系统支持

Microsoft Windows Server 2003、

Windows 2000Server 、

Windows XP、

Red Hat Linux、

SUSE Linux

适用环境

工作温度

10℃-35℃

工作湿度

8%-85%

（注：

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