高清电子警察卡口技术方案

高清电子警察兼卡口技术方案

?单高清相机解决方案

?纯视频检测红绿灯状态

?纯视频触发检测线无需地感线圈

?综合违章抓拍（闯红灯、压线、逆向行驶、借道等）?车牌自动识别

?支持卡口功能（可以记录所有通过车辆）

目录

一、系统概述 (3)

二、方案叙述 (5)

2.1、设计目标 (5)

2.2、设计原则 (5)

2.3、系统应用 (6)

三、方案设计 (6)

3.1 技术路线 (6)

3.2、系统架构 (8)

3.3、方案实施 (10)

四．主要功能模块 (14)

4.1 抓拍车辆闯红灯功能 (14)

4.2 抓拍车辆违章压线功能 (15)

4.3 抓拍车辆逆向行驶功能 (17)

4.4 抓拍车辆借道行驶功能 (18)

4.5 卡口功能 (18)

4.6 车牌识别 (19)

4.7 违法图片保存功能 (20)

4.8高清录像 (20)

4.9 自动截取车牌 (20)

4.10黑名单自动比对报警 (21)

4.11前端卡点存储 (21)

4.12自动校时 (21)

4.13数据自动上传 (21)

4.14数据检索、流量统计 (21)

4.15本地存储，循环覆盖 (21)

4.16运行状态监测 (22)

4.17数据库性能 (22)

4.18开放的系统集成接口 (23)

4.19 违章记录图片防篡改模块 (23)

五、系统特点及优势 (24)

5.1、系统特点 (24)

5.2、系统优势 (24)

六、系统性能指标 (25)

6.1 技术指标： (25)

6.2功能指标： (26)

一、系统概述

随着城市经济的发展，车辆剧增，出现的交通阻塞，交通事故发生频率高，交通环境污染，交通治安混乱等一系列问题，严重影响着当前城市经济的发展和人民的生活，而同时交通设施的建设存在普遍滞后的状况，解决这些问题是当前所需，也是刻不容缓的。从系统、整体的范畴考虑，将交通中的各要素综合考虑，做到人、路、车三者的有机结合，充分应用电子警察系统使交通监控真正实现"智能化"，极大地提高交通管理的效率，确保交通安全。

闯红灯违章是造成当今社会交通事故的主要隐患之一。电子警察系统可以广泛应用在无人值守的路口、单行线、禁行、限时道路、限车型车道、主辅路进出口、公交专用道、违章超速等。利用科技手段实现对这一违章行为进行有力的治理，既能有效的防止此类交通违章行为，减少由此引起的事故，又能对违章的驾驶员起到很大的威慑作用，促进交通秩序向良性循环，同时能将部分交警从岗亭上解放下来，在一定程度上缓解警力不足的矛盾，真正体现向科学技术要警力的无穷力量。这一系统解决了无人值守路口无法对冲红灯车辆进行处罚的问题，同时也为交通管理部门执法提供了科学依据。

电子警察系统通常由车辆检测、图像采集、数据处理、信息传输、数据检索及处理等几个部分组成，目前国内电子警察系统已经存在的几种主要方案：

车辆检测部分，目前国内有地感线圈检测和视频检测两种方式。地感线圈是需要在车道

上切割环行线槽，然后埋设感应线圈（或感应棒）。车辆通过时感应线圈会发出信号给相应设备，对车辆的检测比较准确，但是遇到复杂的环境，机动车和非机动车混杂的道路时很容易出现误触发。同时由于需要在地下埋设感应线圈，加大了施工难度同时提高了工程成本。并且线圈在大车重压下容易损坏，增加了维护成本。视频检测方式是根据目标车辆进入视频扫描区域开始实时测，找到系统认为最佳的车牌进行抓拍与识别，特别适用于车流量复杂的城市交通环境。

图片采集部分，目前国内有普通像素模拟视频摄像机抓拍和百万像素高清摄像机抓拍方式。而普通像素模拟视频摄像机只能覆盖单车道，在多车道的情况下，还要考虑两条车道之间交叉覆盖的摄像机，这样大大增加了成本和施工难度。单台百万像素高清摄像机，可完整覆盖多车道，施工简单，维护方便。

数据处理部分，目前国内有图片式软件识别、工控机式视频流识别、嵌入式DSP 视频流识别。图片式软件识别处理速度慢，识别率低。工控机式视频流识别，性能不稳定，需要经常维护，大大增加了维护成本。嵌入式 DSP 视频流识别，性能稳定，处理速度快，识别率高。

二、方案叙述

2.1、设计目标

我们高清电子警察系统的设计目标是，采用最先进的视频检测技术、最简便的方案实现尽可能多的违章抓拍，能自动检测抓拍机动车违法行为的连续照片，照片能清晰地反映"红灯状态、停车线、车牌、时间、地点，违章类型"等违法车辆的基本情况。该系统同时具有卡口功能对所有过往车辆进行图像记录，实时识别车辆的牌照。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具有有效的解决方法；为了施工方便，系统无须接红绿灯信号，采用视频检测红绿灯状态，系统操作简单并具有很高的检测速度、识别速度、查询速度、报警速度；系统具有友好的接口，可以与其它系统方便的共享信息。具体为如下：

有效监测和记录违章（闯红灯、压线、逆行、借道等）的车辆，矫正违法驾驶行为；

记录黄灯绿灯期间通行车辆，与中心黑名单数据库比对，对非法车辆进行监测。协

助相关单位查究违法车辆和人员，并为侦破刑事案件提供相关证据；

采用纯视频检测技术，对各路口的车流量进行检测；

缓解警力不足，可以避免产生警民矛盾，监督违法驾驶，监管违法行为等日常交通

管理工作，所产生经济和社会效益是显著的；

降低公安干警劳动强度，极大提高道路通过和利用能力以及交警工作效益效率；

对通行车辆起到警示作用，从根本降低事故发生概率；

体现智能交通科技含量，实现向科技要警力目标；

2.2、设计原则

在系统设计中，我们遵循以下设计原则：

1、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，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使用周期。

2、可行性：系统与用户及上级管理部门的需求和管理制度相适应；与用户在建设规模方

面的实际情况相吻合。

3、可靠性：系统采用与平台分离的设计方案，确保视频监控平台软件与自动智能分析系统能够长期稳定、可靠安全地运行。

4、标准性：系统设计时，所采用的技术手段遵循业界标准，特别是按照公安部《闯红灯自动记录系统通用技术条件》（GA/T 496-2009）规定的技术要求进行设计，并提供了标准接口，使系统具有较高的灵活性，与其它系统方便互联，同时可实现今后的在线升级或引进新技术。

5、可扩展性：系统功能充分满足实际需求，如果用户需要接入更多处理单元，或者更多功能，可以方便地实现。

2.3、系统应用

三、方案设计

3.1 技术路线

技术路线图

成像器件：高清200万 CCD摄像机

电子警察兼卡口系统中，高清之路有两种器件可以选择，CMOS和CCD。因CMOS成像质量要比CCD差，目前200万像素高清CCD网络摄像机在作为成像器件的主导，采用200万CCD 彩色网络摄像机，其成像逼真、稳定可靠、性价比高。因其采用以太网数据传输，组网方式方便，控制主机即可考虑放置前端，也可考虑放置中心集中管理。200万CCD摄像机其实际有效分辨率最大为1600×1200点，每张抓拍的单幅图片都可以清晰看到红灯灯态、停车线、车牌号码等。因此摒弃了传统标清模拟摄像机采用远近景结合的做法，大大提高了成像质量，避免了对违法信息争议问题。同时单台200万CCD摄像机完全可以兼顾3条车道，提供更加优化的系统配置。

车辆检测：高清动态跟踪视频检测

我们采用单台200万CCD摄像机既用与成像，又用于视频车辆检测。我公司采用视频车辆检测技术，结合了车牌与车辆轮廓双重校验机制，确保车辆检测精度。通过200万高清摄像机连续生成图片，然后通过逐张图片进行比较分析。若图片背景发生变化后，启动车牌查找，若找到车牌即锁定车牌进行车辆跟踪，对整个车辆行驶轨迹作出分析和判断；若没有找到车牌，即对物体轮廓进行跟踪，直至车辆消失视野范围。

数据处理单元：嵌入式DSP系统

数据处理单元实现对检测部分采集的数据进行运算处理，触发拍摄部分进行抓拍、压缩记录数据、号牌识别、实施网络数据传输等。目前行业大多采用工控机来实现，兼容性、风扇、Windows操作系统、病毒都是工控机存在的不稳定因素。

我公司基于城市交通对电子警察兼卡口系统的高标准需求，完全为交通行业量身定制了一款嵌入式DSP主机，采用最先进的数字处理技术，将控制系统完全固化到电子芯片中，属于纯硬件抓拍系统，在提高系统稳定性的同时，也大大提高系统的抓拍效力。嵌入式DSP主机与高清摄像机配套使用，每个高清摄像机对应1台DSP系统。

补光方式：LED频闪灯

为了保证闯红灯自动记录系统能够全天候提供清晰可见的违法图片，我们需要在夜间对环境进行补光，我们量身定制了一款LED频闪灯。这种补光灯可以与我们的高清摄像机进行

同步控制，提供连续的高速连续闪光。我们用肉眼看去是一个常亮的补光灯，但实际其在快速闪烁。这样的做法既避免了对司机行人等眼睛造成伤害，又可以达到节能目的，同时延长了补光灯的使用寿命，取得了理想的补光效果。选用LED发光二极管作为补光灯，其使用寿命可以达到10年以上，以保障整个系统的长期稳定性。

红绿灯检测：视频识别

对于红绿灯信号的采集，我们无需通过与信号机连线，而是采用视频图像比较的方式进行识别。在抓拍到图片中，确定红绿灯像素的中心点，以该中心点作为圆心，对其周边颜色进行识别检测。此种方法无需单独增加设备，在某种程度上，尽可能用最少的设备，实现尽可能多的功能。在减少设备的同时，也是在减少设备的故障率，因为设备越多，可能会发生的故障率会越高。

违法类别：综合违法抓拍

本系统我公司可提供的抓拍违法行为包括：闯红灯、逆行、压线行驶等。

存储传输：硬盘存储、光纤传输

由于电子警察兼卡口系统需要对所有经过的车辆进行记录，同时系统还具备高清录像功能，因此有大量需要处理的图片数据，所以目前用硬盘作为本地数据的暂存是首选。我们为系统配置了500G的硬盘。通信线路采用租用当地电信、移动等通信供应商的光纤线路。卡口数据在DSP主机中存储的同时，直接通过光纤传送到中心。

3.2、系统架构

我公司的高清电子警察兼卡口系统由四大部分构成：前端图像采集部分、数据处理部分、传输部分、中心管理部分。

前端采集部分是系统的前沿部分，是整个系统的"眼睛"，它把监测的内容变为图像和数据信息，传送到控制主机，抓拍识别部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。

网络传输部分是系统的图像信号通道。

数据处理部分和中心管理部分是实现整个系统功能的指挥中心。

3.1.1、图像采集前端

图像采集前端包括：200 万 CCD 高清摄像机，百万像素镜头、LED 辅助光源、室外防护罩。图像采集前端通常安装在 L 型架杆上。摄像机与车牌识别设备通过网络连接，支持TCP/IP 协议。同时考虑防雷措施，在高清摄像机后端接网络防雷器以及电源防雷器。

3.1.2、数据处理单元

数据处理单元采用我们高清视频流车牌识别器，型号为ITSH200,该设备采用高性

能DSP芯片，其数据处理能力强大。设备集成度高，高效稳定，可扩张性强。

平台具备的极高处理能力，实现了海量数据的实时处理。应用先进的计算机视觉算法，可对车辆行进过程中的图像进行逐帧处理和识别，有效提高设备对复杂环境的适应能力。系统可捕获多个有效帧，对每一帧识别处理，经内部评判机制，给出识别结果。

3.1.3、网络传输

传输系统由光纤网络及光端机组成，负责连接前端系统和后端系统。传输系统的链路通常选用光纤网络，本项目采用的单模光纤，通过点对点光纤收发器或光端机，将前端采集的违法信息时时自动传送到中心系统。

3.1.4、中心管理

中心系统负责对前端系统已经采集并传送到指挥中心的交通数据进行相关的后台处理。中心系统在收到前端系统采集的基本信息之后，根据不同的需求，对这些信息进行相应的处理，例如：对电子警察前端系统送来的违法车辆图片进行相应的处理等，对于卡口车辆进行入库，提供黑名单比对等。

3.3、方案实施

根据单向2车道十字路口的情况，我们设计用1台200万像素高清摄像机完全覆盖2个车道，同时对应每个车道安装一台LED辅助光源，高清摄像机的视频信号通过交换机输入到高清识别器ITSH200，经过分析处理后，将识别结果经光纤收发器传送到后台服务器进行管理。

现场设备安装示意图

摄像机安装在2个车道中线的正上方L型杆上，距离地面的高度约为6米，安装角度以图像上沿稍高出红绿灯，图像下沿距离停止线6米左右为基准；停车线与相机立杆之间距离在18.5米为最佳。

米

相机L杆

LED光源安装在相机旁约1.5米位置的L型杆上，距离地面的高度约为6米，安装角

度以光源照亮检测区域为基准；

设备箱内设备安装示意图

网络交换机、高清识别器及传输设备安装在设备箱中，高清摄像机的信号通过交换机输入高清识别器，经过分析处理后，识别结果经传输设备传送到后台服务器。

四．主要功能模块

4.1 抓拍车辆闯红灯功能

该系统具有先进的视频检测功能，可以对图像中的红绿灯信号做识别，同时自动匹配对应车道，当车辆闯红灯时，系统能够抓拍3张图片作为处罚的证据，分别为压线前一张，压线中一张，压线后一张，并自动对车牌信息进行识别和输出。

识别输出图片如下：

4.2 抓拍车辆违章压线功能

本系统能够自动识别车辆压线行驶当车辆发生上述违规事件时，系统能够自动抓拍图片作为处罚的证据，并自动对车牌信息进行识别和输出；

识别输出图片如下：

4.3 抓拍车辆逆向行驶功能

本系统能够自动识别记录所有逆向行驶违规事件，系统能够自动抓拍图片作为处罚的

证据，并自动对车牌信息进行识别和输出。识别输出图片如下：

4.4 抓拍车辆借道行驶功能

本系统能够自动识别记录所有借道行驶违规事件，系统能够自动抓拍图片作为处罚的证据，并自动对车牌信息进行识别和输出。识别输出图片如下：

4.5 卡口功能

本系统能够自动识别记录所有通过车辆信息；

4.6 车牌识别

系统能准确识别车牌号码、颜色，在环境无雾和牌照清晰的条件下，系统车牌识别结果与实际车牌全牌准确识别率大于等于85％（包括白天和夜间）。其中车牌自动截图牌照大小的图片，供查询车辆信息时一起调用，便于及时辨别信息准确性。

同时，对于过往的摩托车、拖拉机等机动车信息，可准确抓拍、识别车型并作保存，以“其他类别”方式与无牌、无法识别车辆予以区分保存。

车辆识别包括车牌识别、车辆类型识别、车身颜色识别，标准符合公安部《公路车辆智能监测系统通用技术标准》(GA/T497-2009)和《机动车号牌图像自动识别技术规范》（GA/T833-2009）的要求，全天全车牌识别率不低于93%。

车牌识别涵盖所有牌照种类：包括02式个性化牌照（GA36.1-2001）、现用92式牌照（GA36-92）、新式军车牌照、外交使馆牌照、警车牌照、武警车牌照等；可识别的牌照颜色包括蓝、白、黄、黑。

所能识别的字符包括:

①“0—9”十个阿拉伯数字；

②“A—Z”二十六个英文字母；

③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、使、临、台)；

④军牌汉字（军、海、空、集、北、沈、南、兰、广、成、济等）；

⑤号牌分类用汉字(警、学、领、试、挂、港、澳等) ；

⑥武警车牌字(“WJ、0—9 、消、边、水、警、电、林、通、金”等) 。

a.正常天气情况下，白天(6:00-19:00)对车辆的号牌识别率不小于90%，号牌识别准确率

于95%，号牌颜色识别率大于90%。

b.正常天气情况下，晚间(19:00-次日6:00)对车辆的号牌识别率不小于85%，后5位字符的识别准确率不小于90%，号牌颜色识别率大于85%。

4.7 违法图片保存功能

所有通过车道的车辆都可以实时监控抓拍，每条闯红灯违法记录由三张图片构成，清晰表现机动车压停车线前、中、后的完整过程，三张表现违法过程的图片的位移保持适宜的距离，以清晰反映机动车闯红灯违法过程。

第一个位置的信息可以清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号、机动车车头未越过停止线的情况；

第二和第三个位置的信息可以清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号和整个机动车车身已经越过停止线并且在相应红灯相位继续行驶的情况；

同时可以清晰辨别号牌号码。

且每张图片包含当时车辆通过时间信息，系统精确到0.1s。

每条违法合成图片大小为120k，图片格式为JPEG格式，合成照片分辨率为1600X1200，24位真彩。

4.8高清录像

本系统具备高清视频监控录像功能，考虑到高清录像所占用空间较大，我们在保证不丢车，又能连贯反映车辆行进记录，我们采用以2-15帧/秒抽帧录像方式。获取的录像图片，可以通过人工查看来辨别车辆颜色、车辆类型等信息。由于录像所占数据量较大，我们建议使用单位在100M及以下的光纤网络状态下，将录像数据只存储到前端的嵌入式DSP主机中，当需要提供连续的动态录像时，可通过我公司专用的录像软件，有针对性的从前端调取录像资料。若使用单位有1000M的光纤网络环境，可以通过光纤直接将录像时时传送到中心存储设备中。建议中心存储设备使用磁盘阵列。

4.9 自动截取车牌

系统可对抓拍的高清全景图片进行车牌自动定位，按牌照大小尺寸自动截取照片并保存，与车辆全景图片共同作为一组违法图像数据，供查询车辆信息时一起调用，便于及时辨别信息准确性。