违章停车自动抓拍系统解决方案.docx
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违章停车自动抓拍系统解决方案
违章停车自动抓拍系统
解决方案
成都新舟锐视科技有限公司
2013年11月
一前言
随着经济的不断发展，城市人口和机动车数量迅猛增长，交通事故的发生率和交通事故伤亡人员数量惊人。
城市机动车闯红灯、车辆乱停乱放等违章现象多发，大量的执法和管理工作造成公安交警部门警力紧张；交通管理部门如何提高城市道路的交通管理水平、规范道路交通秩序显得极其重要。
这些需求使得对非现场视频抓拍系统、治安卡口等智能交通系统的应用日益迫切。
违章停车自动抓拍系统、治安卡口等智能交通系统的应用，实现了对城市道路交通全天候、大范围、智能化的管理要求。
违章停车自动抓拍系统、治安卡口等智能交通系统的应用为交警部门执法和管理工作提供了清晰的图像和视频证据，提高了管理水平，成为非现场执法技术手段中的一个重要组成部分，为有效地杜绝和减少机动车闯红灯等违法行为和“规范中国路口行车秩序、保证道路畅通和预防乃至杜绝交通事故”起到了积极作用，在现代交通执法中起到了很大成效。
二违章停车自动抓拍系统建设原则
2.1系统实时性
违章停车自动抓拍系统工程是一个具有海量数据的信息采集、处理和发布功能的系统，对系统实时性有很高的要求。
在系统建设中，采用最新的硬件配置、科学的软件设计方法、先进的算法设计，使得识别的实时性得到保证。
2.2系统可靠性
违章停车自动抓拍系统工程建成后，将作为交通管理的重要数据来源和信息平台，系统功能的不稳定性以及系统崩溃都将对交通管理乃至社会生产生活带来不可估量的损失。
因此，从运行环境、网络、抓拍识别处理器系统等多个方面充分考虑系统的高可靠性。
2.3系统安全性
对于系统的安全，我们着重综合考虑网络安全和数据安全。
非现场视频抓拍系统前端系统采集的数据经过加密传输，保障了系统数据的安全性。
通过水印技术实现数据防篡改功能，确保数据作为证据的可信性。
【网络安全】
网络安全是指网络的设计应该充分考虑抵御来自非法访问者的侵入和攻击。
网格化布控系统采用识别系统，做到了在物理上的内外网隔离，同时在识别器和中心传输连接中设计了防火墙，使得识别系统更加独立。
在通信服务器上，由于在应用层对TCP/IP协议进行了封装，在软件上实现了防火墙的功能，将识别系统与中心进行了隔离，在识别处理器上采用嵌入式Linux操作系统可以减少病毒的入侵的概率。
【数据安全】
数据是系统的根本，数据的安全至少有两个层次的含义，一是数据的保密性；二是数据的完整性。
对于数据的保密性和完整性，通过系统的网络安全机制和身份识别机制加以保证。
2.4系统实用性
违章停车自动抓拍系统前端系统符合GA/T496-2009公安部最新标准，能为交警用户准确捕获、抓拍、记录车辆违法行为，提供3张130万/200万像素以上的高清全景照片及1张车牌特写图片，为非现场处罚系统提供准确、清晰的证据，这是本系统实用性的重要体现。
2.5系统扩展性
系统良好的扩展性包括系统功能的可扩展性和系统规模的可扩展性两个方面。
【系统功能的可扩展性】
系统功能的可扩展性是由系统开发平台和系统设计两个方面加以保证的。
系统开发平台提供工业标准的开放的开发接口，系统设计时，充分考虑日后系统的功能扩展，同时将对所设计实施的部分有严谨完备的设计文档。
【系统规模的可扩展性】
主要是在网络带宽、服务器配置性能指标方面预留适当的扩展余地。
只要网络带宽和服务器配置留有充分余地，系统终端设备和用户的增加就不成问题。
2.6系统经济性
违章停车自动抓拍系统前端系统可靠性得到提升，因此系统的维护成本显着下降。
采用高清摄像机取代数码相机，设备使用寿命明显变长，使得系统经济性显着提高。
2.7系统先进性
首先，我们针对当前国内识别设备普遍采用的Windows操作系统死机概率大，运算慢的缺点，采用了嵌入式Linux实时操作系统，充分表现了其系统内核小、速度快、安全可靠的特点，保证了高的识别质量。
另一方面，我们在硬件平台的配置原则上采用了在保证质量的前提下选取高性价比设备优化集成的思路。
前端摄像机采用130万/200万以上像素高清网络优质摄像机，辅助检测选用优质设备，采用与摄像机同步的智能低耗的闪光灯，使车辆捕获率、车牌识别率、测速精度在白天和晚上都优于普遍要求。
2.8系统易维护性
违章停车自动抓拍系统前端系统所包含的设备数量少，网络高清摄像机接受软件平台的集中管理，可实现远程升级、维护和自动校时，系统维护简单方便。
三系统建设依据
系统设计将依据国家和部、委的相关标准和规范实施，兼顾有关国际通用标准、协议和规范。
《中华人民共和国道路交通安全法》
《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》
《公路交通安全设施设计技术规范》（JTJ074-2003）
《闯红灯自动记录系统通用技术条件》GA/T496-2009
《畅通工程评价指标体系》（2007年）
《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677
《计算机信息系统安全保护等级划分准则》GB17859
《机动车测速仪》GB21255
《电气装置安装工程线缆线路施工及验收规范》GB50168
《电子计算机机房设计规范》GB50174
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198
《安全防范工程技术规范》GB50348
《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54
《面板、架和柜的基本尺寸》GB30471
《计算机软件开发规范》GB8566
《机动车登记信息代码第七部分：
机动车号牌种类代码》GA24.7
《安全防范系统通用图形符号》GA/T74
《安全防范工程程序与要求》GA/T75
《城市公安信息中心技术系统设备配置建议》GA099
《计算机信息系统防雷保安器》GA173
《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》GA267
《安全防范系统验收规则》GA308
《视频安防监控系统技术要求》GA/T367
《报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议》GA/T397.1～397.10
《公安交通指挥系统建设技术规范》GA/T445
《LED诱导可变标志》GA/T484
《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/T497
《交通电视监视系统工程验收规范》GA/T514
《公安交通指挥系统工程设计制图规范》GA/T515
《视频安防监控系统变速球型摄像机》GA/T645
《视频安防监控系统矩阵切换设备通用技术要求》GA/T646
《视频安防监控系统前端设备控制协议V1.0》GA/T647
《公安交通指挥系统工程建设建设通用程序和要求》GA/T651
《公安交通管理设备外场设备施工要求》GA/T652
《城市监控报警联网系统通用技术要求》GA/T669
《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》GA/T832
《机动车号牌图像自动识别技术规范》GA/T833
《城市监控报警联网系统技术标准第9部分：
卡口车辆信息识别、比对、监控系统技术要求》GA/T669.9
《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》GA/T670
《工业电视系统工程设计规范》GBJ115
《通信电源设备安装工程验收规范》YD5079
《无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范》EIA/TIATSB67
《公路工程施工安全技术规范》JTJ076
《计算机病毒防治管理办法》
四违章停车自动抓拍系统总体设计
4.1系统概述
违章停车自动抓拍系统是一个集交通违法事件检测手动抓拍、自动检测抓拍车辆乱停放违章行为、车辆高清视频记录、车牌号码自动识别等功能为一体的综合分析系统，系统会自动检测交通违法行为，抓拍车辆乱停乱放违法行为，数据传输至后端系统；
本系统前端采用高达130万/200万像素的高清网络球机记录车辆图像，车辆图像的分辨率达1280（H）×960（V）/1600*1200像素。
违停自动抓拍系统主要是自动检测乱停放车辆违章行为，在检测到车辆停止在禁停区域后，系统会自动抓拍一张全景照片（图片包括车辆和禁停标志）然后控制球机拉进，抓拍一张车辆的近景图片，不仅可以很清楚的看清车辆的整体全貌，也可以高质量的分辨车辆的牌照，并且可以提供车牌特征图片,具有很高的车牌自动识别率，整体识别准确率实测可达95%以上。
同时支持等待设定的时间间隔后再次对该车辆抓拍两张图片（一张全景一张近景图片），总共4张违法图片作为违法证据。
本系统前端主要由摄像机抓拍单元、车辆识别压缩单元、网络传输单元、电源单元及全天候防护罩组成。
利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路面过往机动车的运行轨迹和车辆全景图像进行连续全天候实时记录，车辆识别单元根据所拍摄的图像进行车牌自动识别，并对该运动车辆的行为进行违章类型定义，为后端的交通调查功能，车辆处罚等进行自动采集并计算提供基础数据。
通过专用网络将各个监控点信息传送到交通指挥中心，实行信息共享。
本系统具有较高的车牌自动识别率，系统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，系统具有较快的拍摄速度、识别速度、查询速度，系统应具有友好的接口，提供接口通讯标准的二次开发，可以与其它系统方便的共享信息。
4.2违停自动抓拍系统系统
4.2.1系统特点
1.支持在禁停区域对违停车辆自动检测，自动跟踪，自动识别车牌，并抓拍违法证据图片。
（注：
这里的禁停区域包括道路两边的禁停区域，我公司提供的产品支持检测道路两边的禁停区域的功能。
）
2.监控范围广，在无遮挡情况下最大可以监控200米以内的禁停区域。
目前支持对2个预置位设定，未来能支持多个预置位监控设定，实现360度无死角全覆盖。
3.提供全景和近景违章图片和关联视频录像同时输出。
4.可扩展事件监测功能：
道路事件检测（违停、车辆越线行驶、占用公交车道）、人像检测等。
5.视频输出，标准H264编码格式。
后端平台可以同时进行视频调看和录像。
系统由球机,前端工控机,后端windows综合管理平台构成。
前端工控机负责获取球机实时图像流，并做图像分析，车牌识别，违法举证，违法数据备份，并传输违法数据到windows后端综合管理平台，Windows综合管理平台负责违法数据查询，调取，显示等。
注：
应客户实际场景需要，可以扩展成枪球机模式，但价格会高些。
4.2.3系统工作流程
1.图像流获取模块获取图片传送给车辆检测模块，车辆检测到违规停车车辆
（1）
2.控制球机抓拍一张近景图（包括车辆尾部近景和车头近景图，两张近景图合成一张完整的图片）
（2）
3.车辆超过限定时间控制球机再抓拍一张近景图（包括车辆尾部近景和车头近景图，两张近景图合成一张完整的图片）（3）
4.判定前后两张图片是否是同一车辆。
（4）
系统前端设备在无人值守的情况下，对监控区域的违法停车进行自动检测。
在有车辆进入检测区域后，前端抓拍软件利用纯视频分析和检测技术锁定图像中所有进入检测区域的车辆，对车辆的运动轨迹状况进行跟踪分析，确认是违停车辆时，控制球机拉进到合适位置对车辆抓拍一张近景图，以供车牌识别，然后球机会恢复到预置位。
在间隔5分钟（根据用户设置）后，球机再次定位到上次检测到的目标位置，再次对于目标进行抓拍（近景图），前后两组图片都是同一车辆时，形成违法证据。
系统示意图如下所示：
GAT832-2009道路交通安全违法行为图像取证技术规范明确规定：
抓拍的图片中应包含清晰辨认禁止停车标线指示、驾驶室特征、机动车前部和尾部全景特征和号牌号码信息。
适用的道路交通安全违法行为包括：
机动车违反规定停放、临时停车且驾驶人不在现场。
我公司产品满足GAT832-2009道路交通安全违法行为图像取证技术规范，前端设备采用2台球机同时抓拍一个监控区域的方式，一台负责抓拍车辆尾部，一台负责抓拍车辆车头。
系统前端设备在无人值守的情况下，对监控区域的违法停车进行自动检测。
在有车辆进入检测区域后，前端抓拍软件利用纯视频分析和检测技术锁定图像中所有进入检测区域的车辆，对车辆的运动轨迹状况进行跟踪分析，确认是违停车辆时，其中负责抓拍尾部的一台控制球机拉进到合适位置对车辆抓拍一张尾部近景图，以供车牌识别，然后球机会恢复到预置位。
另一负责抓拍车辆车头的控制球机拉近到合适位置对车辆抓拍一张车头近景图，以供车牌识别，然后球机会恢复到预置位。
尾部近景图和车头近景图会合成一张完整的图片。
在间隔5分钟（根据用户设置）后，球机再次定位到上次检测到的目标位置，再次对于目标进行抓拍（尾部和车头近景图），尾部近景图和车头近景图会合成一张完整的图片。
当前后两组图片都是同一车辆时，形成违法证据。
系统示意图如下所示：
4.2.5系统功能简介
车辆检测功能
系统采用纯视频检测的方式，系统从图像队列取出实时图片流并作图像分析，如果分析到违法停车车辆，则控制前端球机抓拍违法车辆。
车辆识别系统具备对民用、警用、军用、武警、2002个性化等汽车号牌计算机自动识别能力，所能识别的字符包括：
阿拉伯数字
“0～9”
英文字母
“A～Z”
省市区汉字简称
京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、港、澳、台；
04式军用车牌汉字
军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成
号牌分类用汉字
警、学、使、领、试、境
07式武警车牌字符
WJ、0～9、消、边、水、警、电、林、通
车牌颜色
黑、蓝、黄、白
车辆识别系统能区分大小车型，并能根据我国常用车辆号牌底色黑、蓝、黄、白四种颜色的车牌设计规则，类推车型；
系统识别的车牌类型部分示例：
系统能根据车辆号牌字符的最后一位数字自动进行单、双号判定。
系统具有控制球机转动，拉进，抓取近景图片的功能。
且在抓拍车辆后，球机会自动恢复到预置位。
具有球机定位准确、快速的特点。
超长延时抓拍功能
支持分时停留管理模式，可自由设定违停时长规则，最长可支持停留5小时后才开始抓拍，有效满足各类停车场区域分时管理的需求
系统支持自动检测并抓拍压双实线行驶违章行为
系统支持自动检测并抓拍逆行行驶违章行为
7数据传输功能
前端设备应具有RJ45网络传输接口，通过光纤网络，根据用户的需求可以设置定时或实时数据传送，前端系统将记录的车辆违法数据自动传输到后台指定数据接收平台，系统应具有传输日志记载功能，能对数据传输情况进行监控，确保图片传输的完整性。
同时，前端设备还应具备其它接口方式（如USB），具备人工下载数据功能，满足系统维护人员通过笔记本电脑在设备点位下载数据的需求。
前端设备在传输数据包前，对记录图片进行压缩和加密，保证数据包传输的高效性和安全性。
系统应具有数据备份功能，当出现通信中断故障时，数据由本地记录存储，当系统通信恢复后，能自动将数据传回后台系统的数据接收服务器。
8数据备份功能
系统具有自动备份数据到工控机备份磁盘中功能。
系统自动抓拍车辆图像，并记录车辆通过的信息，包括时间、地点、号牌、车型等，图像以JPEG格式实时存储在工控机备份磁盘中。
系统不仅能记录存储车辆图像数据，而且还能记录存储车辆通行的视频数据，视频记录的格式为H.264，视频系统的录像数据支持个人用户的调用，并具备点播功能。
9抗干扰功能
系统具有自动区分正常行驶车辆、缓行车辆和违法停车车辆的功能。
对违法停车行为的抓拍录像不受正常行驶车辆及缓行车辆的干扰，能从抓拍视频中自动检测出违法停车车辆的信息。
4.2.6系统技术参数
名称
违章停车自动抓拍系统
有效像素
200WCMOS
通讯模式及速率
RS-485，2400～19200bps/网络模式
电源
AC/DC24V
功耗
≤17W（室内）；≤22W（室外）
通讯协议
FOREADY、VTC、PELC0、PHILIPS、DIAMOND、VCL
温控
自动启动风扇（大于40℃），自动加热（小于0℃）
预置位
128
防护等级
IP66（室外）
旋转角度
水平360；垂直+4.5°～-90°
转动速度
0.01～300°/s；预置位速度1～450°/s
环境
温度：
-5℃～+50℃（室内）-45℃～+65℃（室外）；湿度：
<95%
镜头
f=4.1mm广角端至73.8mm远端F1.4至F3.0
变焦
18倍/20倍带光学缩放
最短拍摄距离
290mm广角端至800mm远端
最低照度
0.1Lux（标准）（F1.4,50IRE）
信躁比
≥50dB
白平衡
自动白平衡,自动跟踪白平衡,室内/室外,一键式手动
增益
自动/手动
最佳观察半径
100米
抓拍有效率
≥95（白天）；≥85（晚上）
抓拍误报率
≤5%
单车违章响应时间
小于4秒，操作响应时间小于1秒
延时抓拍时长范围
5秒~5小时
车牌识别率
≥99%
五违章停车自动抓拍系统传输系统
传输系统是前端抓拍识别系统和综合管理平台中心系统之间数据传输的桥梁。
传输系统将前端抓拍识别系统输出的数据上传到综合管理平台中心，同时可能还会将综合管理平台中心的命令和控制信息及时下行到前端抓拍识别系统，让前端抓拍识别系统可以实时地做出相应的响应。
为使系统满足交通管理的需要，前端抓拍识别系统和综合管理平台中心系统之间存在大量的数据需要发送和接收。
前端抓拍识别系统向综合管理平台中心系统发送的数据信息包括：
识别的车牌信息（包括车牌号码与类型、抓拍时间与地点），相应的车辆图片，另外还有反映系统设备工作状态的设备信息。
前端抓拍识别系统还会接收综合管理平台中心系统发送的控制信息。
为满足多种数据的传输，设计者在传输系统的应用层中，对TCP/IP协议进行了封装，对所有类型的数据传输，形成一个统一的通信平台，提高了数据传输的可靠性。
同时，在传输系统的应用层实现了防火墙技术。
传输系统将抓拍识别系统和综合管理平台中心系统有机的连接起来，成为一个整体。
本系统能通过通信协议与后台进行实时通信，除上传车牌识别图片、识别数据、设备状态监控信息外，还能接受后台指令并根据指令完成相应的任务。
同时，本车牌识别系统能充分适应综合管理平台中心系统有关通信协议的其它接口要求。
各检测点应主动将采集的图像与数据采用光纤传输的方式上传至中心机房数据库服务器。
如遇网络中断或其他故障，应将车辆信息储存于路口机中，待故障恢复后自动断点续传。
车辆抓拍识别系统通过通信网络向中心系统发送数据，系统能对通信状态进行监测，当网络故障或其他通信故障时，系统进行日志记录，并备份存储数据，当通信恢复时，所有临时备份数据能及时上传中央系统。
在传输中，车牌自动识别数据和图片优先实时上传。
综合管理平台中心系统可通过中心网络对车辆识别系统进行控制、管理，并且编辑修改地理信息、设备信息、传输时间设置的属性，自动校时，控制车辆识别系统设备重启。
六智能交通综合管理平台中心系统设计及建设方案
6.1系统框架
新舟锐视智能交通综合管理平台中心业务处理框架图如下，数据从路口接收进来后分别由以下服务器和工作站进行处理：
6.2系统运行环境及配置
本系统由计算机硬件及专业的管理软件组成，硬件主要有数据服务器、计算机工作站、网络设备、打印设备以及电源设备等，而软件则是一套功能强大的后台管理单元，模块化设计，各项管理功能可灵活定义。
车辆违法后台管理系统软件采用的是B/S结构：
操作系统：
WINDOWSSERVER2003
数据库：
ORACLE9.2及以上
3）应用服务器：
TOMCAT5.5及以上
4）开发语言JAVAJ2EE架构
5）电子地图平台MAPXTREMEFORJAVA
系统管理平台界面简单易操作，它主要提供抓拍记录信息查询、违章记录处理、综合统计、联网布控查询、图片数据配置、用户管理和违章处理信息打印等功能。
其登陆界面如下：
6.3综合管理平台中心系统主要功能
1）数据接收：
接收前端系统发回的违章数据，经过确认后形成车辆违章记录
2）数据发布：
将违章记录发布成违章记录通知书或是web平台，车主可查询
3）数据查询：
可按车牌号码，时间，地点查询车辆的违章记录
4）设备管理和维护：
管理前端摄像机和后端的设备
5）还包括违法事件（闯红灯行为）的录入；违法事件的公告；违法事件的处罚；违法事件的统计分析；特殊车辆的处理；违法车辆的打印；自动日志记录；根据违章类型、处理类型、时间等多种方式的查询；资料备份；报表打印；数据交换（数据导入导出）等。
6）平台扩展性：
平台需具备对卡口、超速、旅行时间等模块扩展的兼容性。
违章车辆处理
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