1010纯高清视频检测卡口技术方案Word文档格式.docx
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实现车辆牌照、车标信息的抓拍和识别；
并与黑名单比对，对嫌疑车辆进行抓拍及报警。
并可将数据通过网络传输到中心系统进行综合管理。
2.3设计依据标准
主要设计依据如下：
●《全国城市交通管理畅通工程总体方案》
●公安部交管局《公安交通指挥中心建设与发展的若干意见》
●公安部交管局《道路交通科技发展九五计划和2010年规划》
●公安部交通管理局、建设部城市建设司《城市道路交通管理评价指标体系》
●《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
●《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-94）
●《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T70－94GA/T75－94
●《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-92
●《电气指标标准》ELA-422ELA-485
●《建筑电气安装工程质量检验评定标准》GBJ303-88
●《工业企业通信接地设计规范》GBJ79-85
●《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
●《安全防范报警设备安全要求和试验方法》GB16796-1997
●《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-1993
●《公共安全行业标准及公安部对安全防范工程管理要求》
●国家相关的政策法令、法规文件
2.4设计原则和目标
在系统设计中，力求满足以下要求，以最优的性能价格比保护投资，我们将遵循以下设计原则：
1、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，尽可能地发挥硬件设备的潜力和软件功能，最大限度地提高系统性能价格比。
2、先进性：
在系统设计和设备选型方面，在考虑系统的实用性前提下，尽量采用国际上先进的视频图像算法与数字通讯技术，确保系统在国内的领先地位，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。
3、实用性：
系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护和扩展。
4、可行性：
系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，用户在经济能力方面的实际情况相吻合。
5、可靠性：
系统采用高集成设备，采用自动监测、自动监控和容错等技术来保证可靠性。
设计、设备选型、施工及调试等环节都将严格贯彻质量条例，完全满足系统的招标要求，符合国家及行业的有关标准，确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。
6、安全性：
系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复功能。
系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。
7、标准性：
系统设计时，所采用的技术手段遵循业界标准，特别是提供了标准接口，使系统具有较高的灵活性，与其它系统方便互联，同时可适应今后的升级或引进新技术。
系统具有良好的互联、互控及升级能力，遵循最新的国际标准、国家标准和行业标准，遵循开放的原则。
并提供相关系统设备的技术标准、接口。
系统网络结构易于扩充，以适应今后的较大任务负载。
硬件平台可升级，当需要时可以通过新的设备同原有设备一起工作以提高系统的处理能力，从而保护原有投资。
8、可扩展性：
系统功能充分满足实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。
3.方案设计
3.1系统简介
高清智能卡口监测管理系统作为智能卡口的一种新的实现方式，是现代交通违章自动监测的有效补充，在非现场执法中占有重要的地位，高清智能卡口监测管理系统通对公路上监控区域内通行的车辆进行实时监视、抓拍、识别、报警、记录和管理，为公安部门的有效打击盗抢和黑名单机动车犯罪、查缉交通肇事逃逸案件、分析交通状况、加强治安管理等提供有效的技术支持。
为城市交通管理系统的信息化、智能化进程提供可靠保证。
3.2系统结构
系统由前端路口控制部分、网络传输部分和中心管理部分构成。
3.2.1系统拓扑图
图3-1系统拓扑图
道路车辆智能监控记录系统集合车辆违章监测、车辆号牌识别、车标识别、车辆速度检测和路面监控功能。
在主要道路出入口安装车辆智能监控记录系统的目的是记录全部通行车辆的全部特征信息同时，对车辆超速等交通违法行为进行取证，同时能监控路面车辆通行信息并在地理信息系统上反映出来，定时或视情况将路况安全信息（如气象、路况、道路堵塞等）发布在路旁诱导屏上为驾乘人员服务。
3.2.2前端路口控制部分
道路车辆智能监控记录系统的前端设备主要有工控机、高清工业级摄像机、大功率LED补光灯、闪光灯、测速雷达、线材等。
在安装过程中需要注意防水、防盗、防雷、防尘，保证设备安全正常工作。
1）测速部分
本系统采用安装在立杆上的雷达完成对车辆车速的测定功能，该雷达采用了窄波扫描技术，可有效避免相临车道的监控目标干扰问题，可精确进行速度检测。
2）前端摄像及辅助照明部分
该部分主要由高清摄像机、智能闪光灯和辅助照明设备组成。
夜间光线不足时采用大功率LED补光灯对车牌进行补光，当抓拍时，启动高亮度智能频闪灯作为辅助光源。
闪光灯可以采用前置的方式，闪光灯位于摄像机根前面的立杆上，也可以放在和高清像机放在一个立杆上，但此时对闪光灯功率要求比较大。
3）图像采集及处理部分
该部分由工控主机、车牌识别软件、前端监测点交换机及相应的控制软件组成。
控制软件包括图像采集处理软件及远程管理软件。
3.2.3网络传输部分
该部分主要将前端控制部分的车辆信息的传输到交警数据中心的任务，同时操作人员在交警数据中心应用远程管理软件通过该网络可对前端控制设备进行远程管理及设备参数设置。
该传输网络可以采用光纤通讯、电话拨号、数据专线、宽带网络、光纤网络、无线GPRS/CDMA等方式，与视频监视系统共用光端机，因此采用的是数模复用光端机，即在一根单模光纤上传输视频监视系统前端快球的视频信号、及镜头的控制信号，同时提供100M的以太网口用以传输自动记录系统前端控制部分的违法车辆信息。
3.2.4中心管理部分
中心系统完成对路口的设备、数据通讯管理和数据处理工作。
主要包括：
数据查询、处理、发布模块；
抓拍数据维护模块；
机动车监控（闯红灯违法车辆、黑名单管理）模块；
设备管理监控模块；
监测报警模块；
用户管理监控模块。
整个系统的模块结构如下图3-5如示。
图3-5系统模块结构图
数据查询、处理、发布模块主要用于各类数据的综合查询和统计工作，包括车号数据查询统计、黑名单数据查询统计、车号与黑名单的数据对比查询、统计、分析等。
抓拍数据维护模块主要完成对抓拍形成的图像数据以及识别出的车号牌等数据的管理，包括增加、修改、删除及各类查询等。
对于不能识别以及识别错误的车号，则可由人工进行增加和修改。
机动车监控（违法车辆、黑名单管理）模块主要完成违法车辆以及黑名单中车辆信息的传输、增加、修改、删除、更新等工作。
通过该模块，系统可与上级部门通过网络及人工等各种方式进行数据的交换，并可根据上级指令对黑名单进行修改维护等工作。
设备管理监控模块主要完成对相关各硬件设备运行情况的监控，保证系统正常安全的运行
监测报警模块的主要功能是根据黑名单以及数据库中的车号识别信息，判断通过控制点的车辆中是否有非法车辆，如果发现非法车辆，则立即发出警报，以提醒相关人员及时进行处理。
用户管理功能主要是对使用本系统的人员进行管理，其重点是对各类人员的操作权限进行严格控制，以保证系统的正常、高效运行。
4.系统结构及工作原理
视频高清智能卡口管理系统是一种采用视频触发的智能化车牌识别系统，可对视频图像中静止或行驶中的车辆进行监测、定位、跟踪，并对车牌等进行判断和识别。
视频高清智能卡口管理系统操作方便，识别率高，识别速度快，对不同的光照条件、图像质量和摄像角度都有相当的适应性，还可以通过外接雷达等设备对过往车辆进行测速。
另外，本系统还拥有完善的配置和查询管理功能以及方便的升级和功能扩展接口，为用户的实际应用提供了便利。
4.1系统框架
视频高清智能卡口管理系统采用高度模块化的设计，将车牌识别过程的各个环节各自作为一个独立的模块，系统的系统框架如图4-1所示：
图4-1车牌识别系统框架
视频高清智能卡口管理系统采用国际领先的计算机智能算法技术，首先通过视频输入管理模块得到需要的最佳质量的视频图像，对获取的每一帧图像，利用最先进的视频检测技术对行驶中的车辆的车牌进行定位和跟踪，从中自动提取车牌图像，然后经过车牌精定位、切分和识别模块准确地自动分割和识别字符，得到车牌的全部字符信息以及颜色和类别信息。
另外通过车辆检测模块，可以鉴别出无牌车辆并输出结果。
通过查询违法数据库得到车辆的违法信息，显示违法车辆的相关信息，同时现场报警。
通过查询征稽数据库得到车辆的征稽信息，显示欠费车辆的相关信息，同时报警。
另外，系统还采用独特的在线学习新技术，对各识别模块进行动态的调整，使得车牌识别系统能够自动适应各种应用环境变化，从而大幅提高识别系统的应用性。
车辆检测跟踪模块
本系统加入了国际领先的车辆检测跟踪模块，彻底解决了多目标检测跟踪的地世界难题，通过对视频进行分析，判断其中所有车辆的位置，对图像中的物体进行跟踪，并在物体位置最佳的时刻，记录该物体的特写图片，由于加入了跟踪模块，本系统能够很好的克服各种外界的干扰，得到更加合理的识别结果，可以检测无牌车辆并输出结果。
车牌定位模块
车牌定位模块是一个十分重要的环节，是后续环节的基础，其准确性对整体系统性能的影响巨大。
本系统完全摒弃了以往的算法思路，实现了一种完全基于学习的多种特征融合的车牌定位新算法，适用于各种复杂的背景环境和不同的摄像角度。
由于该算法是一种完全基于学习的算法，只要有足够的学习样本，可以快速训练出针对不同车牌类型的新的检测模型。
车牌矫正及精定位模块
受拍摄条件的限制，图像中的车牌总不可避免的存在一定的倾斜，需要一个矫正和精定位环节来进一步提高车牌图像的质量，为切分和识别模块做准备。
本系统使用独创的精心设计的快速图像处理滤波器，该算法不仅计算快速，而且利用的是车牌的整体信息，避免了局部噪声带来的影响。
使用该算法的另一个优点就是通过对多个中间结果的分析还可以对车牌进行精定位，进一步减小非车牌区域的影响。
车牌切分模块
本系统实现了车牌切分模块。
利用了车牌文字的灰度、颜色、边缘分布等各种特征，能较好地抑制车牌周围其他噪声的影响，并能识别一定倾斜角度的车牌。
这一算法有利于类似移动式稽查这种车牌图像噪声较大的应用。
车牌识别模块
在车牌识别模块中，本系统采用了多种识别模型相结合的方法，构建了一种层次化的字符识别流程，有效地提高了字符识别的正确率。
另一方面，本系统在字符识别之前，使用计算机智能算法对字符图像进行了前期处理，不仅尽可能保留了图像信息，而且提高了图像质量，提高了相似字符的可区分性，保证了字符识别的可靠性。
车牌识别结果决策模块
本系统与其他车牌识别系统的一大不同之处在于，本系统可以对每帧视频图像进行实时识别，因此在一辆车通过视野的过程中，本系统将得到若干相同或不同的识别结果。
这就需要一个识别结果的决策模块，具体地说，决策模块利用一个车牌经过视野的过程中留下的历史记录（包括识别结果、识别可信度、轨迹记录、相似度记录等），对识别结果进行智能化的决策，通过计算观测帧数、识别结果稳定性、轨迹稳定性、速度稳定性、平均可信度和相似度等度量值得到该车牌的综合可信度评价，从而决定是继续跟踪该车牌，还是输出识别结果，或是拒绝该结果。
一个车牌的最终识别结果是通过分析所有帧的识别结果，对它们进行智能化的归类和投票，并结合一定的文法信息综合而成。
这种方法综合利用了所有帧的信息，减少了以往基于单幅图像的识别算法所带来的偶然性错误，大大提高了系统的识别率和识别结果的正确性和鲁棒性。
车牌跟踪模块
车牌跟踪模块记录下车辆行驶过程中每一帧中该车车牌的位置以及外观、识别结果、可信度等各种历史信息。
由于车牌跟踪模块采用了具有一定容错能力的运动模型和更新模型，使得那些被短时间遮挡或瞬间模糊的车牌仍能被正确地跟踪和预测，最终只输出一个识别结果。
在线学习模块
在以上各个模块中，使用了大量基于学习的算法，本系统特别添加了在线学习模块，该模块采用最新的反馈型学习模型，利用决策模块和跟踪模块得到的车牌质量、车辆轨迹、速度等反馈信息，智能化地更新一些算法参数，使得系统能快速适应新的应用环境。
该算法作为已有算法的一个有力补充，进一步提高了系统性能。
4.2系统功能
高清智能卡口监测管理系统不等同于一般安防监控，它将车辆记录、交通违法行为监测和路面监控有机结合起来，不仅能对受监控路面行驶的汽车特征进行全天候、不间断的自动采集、传输和处理，而且还能将信息传至中心以监控路面车辆运行状况，通过全国公安交通信息系统实现车辆动态信息的异地查询和共享，具体功能如下：
4.2.1车辆捕获
雷达测速视频高清智能卡口监测管理系统采用视频触发方式，测速雷达连续检测所有经过的车辆，检测速度传至工控主机，能按用户需求对监测车头或车尾进行调整；
通过全景检测摄像机监测被检测车道的过往机动车辆，通过计算机智能算法检测过往车辆，发现机动车时自动触发高清摄相机抓拍机动车图片，用于车牌照及车标信息的识别，检测区域的宽度完全能够满足覆盖被检测车道、看清人脸和检测断面的宽度要求。
，为满足夜间抓拍的需求，需要添加智能闪光灯。
通过监控区域道路所有车辆的捕获率达99%以上（其中汽车图像捕获准确率=所拍摄的汽车特征图像数/监控区内规范行驶的全部汽车数）。
准确记录车辆图像，并保存车辆信息。
在机动车抓拍功能中，与实际需求相符的触发机制是准确实现功能的关键，本公司采用国际领先的模式识别算法和计算机智能优化算法，保证抓拍的正确性和鲁棒性。
对于无牌车以及遮挡号牌车辆都有很好的定位作用，保证了公安执法的正确性，可靠性。
图4-2卡口输出图片
4.2.2图像记录
在车辆通过时，智能卡口监测管理系统能准确拍摄车辆特征图像,并将图像存储到磁盘相应目录下（目录设计必须简单易使用），车辆通过的信息写入相关数据库，并在图像中标明车辆通行数据，如时间、地点、车速、方向等情况。
在环境无雾包括雨雪天情况下，对监控区域内的规范行驶的车辆图像包含车辆头部（或尾部）所有特征，能看清车辆类型、颜色和所载货物。
①清晰度
用于车牌识别的特征图像其号牌图像水平分辨率100ppi至220ppi,应能人眼看清车辆类型、号牌、颜色和轮廓及装载情况。
②编码
图像存贮的图像编码应符合ISO/IEC15444:
2000的要求，压缩因子不高于70。
③存贮容量
每部车辆存贮图像1张计算，磁盘具备不少于200万辆车的图像存贮能力。
当超出最大存储容量时，自动对车辆信息和图片进行循环覆盖。
4.2.3车辆号牌识别
对每辆车系统拍摄1幅特征图片，从中判断出车辆全部特征，包括车辆行驶方向、经过时间、地点、车速、车身颜色、车辆类型、车牌号码等，并根据所拍摄的车辆特征图片进行车辆号码和车牌颜色自动识别。
我国车辆的号牌有二十多种,即"
大型汽车前号牌、小型汽车号牌、领馆汽车号牌、境外汽车号牌、外籍汽车号牌、试验汽车号牌、教练汽车号牌、挂车号牌、武警汽车号牌、警用汽车号牌、军队小型汽车号牌、军队大型汽车号牌、使馆汽车号牌、大型汽车后号牌、2002式号牌、农用运输车号牌、摩托车号牌、拖拉机号牌、其他号牌"
。
①可识别车牌种类
能识别在我国道路上行驶的机动车号牌包括民用、警用、军用、武警车牌等，可以根据客户需要增加2002式机动车号牌、摩托车牌，农用车牌（由于各地方农用车牌，摩托车牌等车牌格式不同，需要当地采样数据）等各式车牌。
②车牌字符
所能识别的字符包括：
Ⅰ"
0—9"
十个阿拉伯数字；
Ⅱ"
A—Z"
二十六个英文字母；
Ⅲ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）；
Ⅳ军牌汉字（军、海、空、集、北、沈、南、兰、广、成、济）；
Ⅴ号牌分类用汉字（警、学、领、试、挂、港、澳）；
Ⅵ武警车牌字；
③自学习
当车牌形式发生变更时，要求在不更改识别软件的前提下通过改变识别字库以及字符训练达到软件升级。
对保质期内出现的新式车牌，免费提供车牌识别软件的升级服务。
④识别率
智能卡口监测管理系统在车辆按道规范行驶且不含"
五小车辆"
（低速载货汽车、三轮汽车、三轮摩托车、两轮摩托车和轻便摩托车）、号牌无污损下，白天车牌识别率不小于95%，夜间车牌识别率不小于90%。
4.2.4压黄线检测
对压线车辆进行捕获，保存相应图片和信息并上传至中心进行统一处理。
图4-3压黄线车辆识别捕获
4.2.5逆行检测
由于采用视频方式触发，可以准确的判断车辆运行方向，对逆行车辆可以进行捕获保存并上传至中心进行统一处理。
图4-4逆行车辆识别捕获
4.2.6流量检测
通过前端系统采集数据，系统中心软件可以按时段、车型、车道、方向进行流量统计（包括流量图、流量表、流量曲线图），具备出具日报表、周报表、月报表、年报表等功能。
4.2.7夜间闪光模块
该单元主要包括摄像机及防护罩、闪光灯、工控机及相应的控制软件。
在夜间照明不足时，系统自动开启闪光灯对摄相机拍照进行闪光补光，通过车辆时控制闪光灯补充光源以获得车牌号码清晰的图片，而高清摄像采用的是低照度彩色CCD在正常的路灯照明下也可辨别车辆的行驶过程。
图4-5夜晚闪光效果
4.2.8雷达测速原理
雷达主要有多普勒雷达及川速雷达两种。
川速雷达由于扫描频谱范围宽、多点扫描的特点，抗干扰能力极强，测量精度较高，但由于其扫描机理原因，运算处理设备要求高、设备造价昂贵且占用空间较大，一般用于军用或一些特殊专业用途（如气象部门）。
多普勒型雷达测速主要是利用多普勒频率变化技术（多普勒频移）来测量移动物体的速度，即雷达向道路来车方向发射无线电波，再接收移动物体（机动车辆）反射回来的无线电波，通过反射回来无线电波的频率变化与速度的对应关系，来判断移动物体的速度，多普勒频移公式为：
，式中，
为雷达接收反射回来的无线电波的频率，
为雷达发射的频率，
为移动物体运动的速度，
为电磁波的速度（即光速），
为移动物体运动方向与雷达发射电波方向的夹角，式中
、
为一定值（某时刻），由此可计算移动物体（如汽车）的速度
多普勒型雷达一般采用X或K两个波段信号进行扫描工作。
X波段（主频一般为10.525GHz，探频范围一般为±
50MHz）的设备一般采用连续波发射的形式进行扫描工作，通常无法在车阵中锁定车辆，多数情况下都是车阵中第一辆车被检出。
K波段雷达主要频率以12.150GHz或35.0GHz主频进行工作，探频范围在±
100MHz之间，频率较高、工作频率范围较宽；
扫描方式除了采用持续发射式（持续）外，还有脉冲发射式（点放），可有效解决X波段雷达存在的一些问题。
C雷达测速系统所用雷达是美国ACI公司的S3型雷达，该雷达是为适应中国国情而专门研制的一款可用于车载移动及固定点安装方式的雷达测速仪器，工作频率为Ka波段（34.7GHz）。
4.3中心管理单元
中心集成平台由数据库服务器、应用系统服务器，管理工作站、数据通信工作站、打印机等组成，管理工作站主要用于系统管理和日常维护设置等，数据通信工作站主要用于接受前端系统传回的数据等。
中心集成平台应能迅速获得各独立道路车辆监控记录点的报警信息，发挥指挥中心集中指挥、统一调度的功能，全面提高警力布防的快速性和准确性。
指挥中心软件包括控制软件、数据管理软件、设备监测软件等。
各个用户终端为具有一定权限的公安网内部用户，实行分级管理。
中心集成平台的功能要求如下：
历史查询：
可以根据车辆经过时间、号牌号码、车牌颜色、卡口名称、行驶方向、车道编号、违章类型、布控类型、布控人等条件进行查询，对号牌号码具备模糊查询的功能，查询结果可以导出到Excel。
数据统计分析：
利用各种智能计算机算法对违章事件的发生地点、时间、车辆等各方面的实时原始数据、计算数据及这些历史数据进行统计和比较分析，按照天、周、月、年、地点的形式统计、查询、对比、打印。
有助于管理人员对各种现象进一步分类和调查，从而制定出更好的交通管理方案。
车辆布控：
对出现的布控嫌疑车辆，如不按期年审的车辆，多次违法不接受处罚的车辆，被盗抢的车辆，未按规定购买保险的车辆，涉及刑事、治安案件的车辆，警方控制的特殊车辆等等进行报警和监控。
车辆监控：
车辆监控功能包括：
交通车辆监控功能、治安车辆监控功能、布控车辆监控和临时车辆监控。
在中心设置车辆监控名单，在中心对上传的检测数据与车辆监控名单实时对比，发现名单中的数据时，通过颜色变换、闪烁或声音报警，并显示数据出现的地点、时间、报警车辆牌照图片。
包括车辆监控操作记录、车辆监控名单输入、修改、删除、报警、查询、统计、报表、监控车辆行驶轨迹功能。
路口工控机和中心设备管理：
由于设备分散，系统的路口工控机中必须安装专门的管理程序，负责采集机器运行信息，及时有效地诊断和修复系统，并在支队监控中心服务器中安装专门的路口机管理程序，负责全部路口机的时钟校正、运行参数设置、故障诊断、识别字库调整等。
自动报警：
可实现对超速车辆、逆行、不按车道行驶等车辆实时报警；
可实现对布控缉查车辆远程报警；
可实现对与车管所记录数据比对后不相符的车辆如假牌假证车辆报警。
数据传输及远程控制：
系统提供方便的数据搜索与浏览等操作手段，
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