高清电子警察系统

平安城市

之

高清电子警察系统厦门柏事特信息科技有限公司

一、前言

近年来，随着经济的快速发展，机动车数量迅速增加，交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，与车辆相关的刑事和治安案件也逐年上升，特别是盗抢机动车辆案件。在此情况下，如何利用先进的科技手段提高交通管理水平，抑制交通事故，打击、预防涉车案件，镇慑犯罪分子，提高社会治安管理水平是当前公安交通管理部门亟待解决的问题。

针对公安部门的需求以及我国的道路特点，我公司开发出新一代的高清电子警察系统。系统利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路段的进行全天候实时监控。高清电子警察系统安装在城市交通路口，具有违章抓拍，卡口记录抓拍，高清录像功能。违章抓拍功能把违法行驶车辆进行抓拍记录，发送到系统平台，经过人工确认审核后，进行违章处罚；卡口记录功能，对经过路口的所有车辆进行抓拍，号牌识别，发送到系统平台，进行后续业务应用；高清录像功能，对整个路口进行高清监控，其高清录像，能看清经过路口车辆的号牌。三者功能合为一体，即对整个路口进行有效地监控，有减少了建设投资。系统采用高性能工业摄像机作为前端的信息采集设备，图像分辨率高达2448×2048像素，能够在一张照片上清晰的显示车辆的所有细节信息，并具有很高的车牌自动识别率。高清电子警察系统，为公安刑侦提供重要的参考依据。该系统已在全国多个省份的项目中成功应用，并获得了良好的效果！

二、系统详细设计

2.1系统设计

整个系统包括前端抓拍系统、前端供电及安全系统、系统平台及存储系统、用户客户端、网络传输系统五部分组成。系统总体结构框图如下：

公安专网

数据库

客户端

客户端

抓拍系统

测器

2.2前端系统设计

2.2.1视频检测模式：

2.2.2镜头选择及立杆距离设计：

1)立杆距离标准设计为离停车线20米，根据路口客户条件，可以在18~25米范围内选择。

2)立杆的安装高度为标准6米设计。摄像机最好安装在马路中间正上方。

3)图像底部距离立杆14米，停车线距离立杆20米。因此摄像机能够看到停车线内6米

左右。

4)停车线处拍摄马路宽度为11.3米，此处车牌大小为95个像素点，停车线内车牌大小

在100个像素点以上。

2.2.3 路口各方向汇聚设计：

一个路口一般有4个方向，其中一个角落安装一个落地机柜，各个方向的抓拍系统，通过短距离光纤或网线汇聚到落地机柜的交换机上，再通过长距离光纤收发器，接入到中心机房服务器。路口机柜同时安装前端嵌入式存储设备和UPS电源，保证路口停电或网络链路故

障时，系统能保证4小时以上正常运行。其整个路口示意图如下:

2.3工作原理

高清电子警察抓拍系统包含500万高清工业摄像机、高清镜头、嵌入式抓拍主机、全天候温控护罩。其相关配件包含LED补光灯、路口交换机、光纤收发器、机柜、防雷器、UPS等工程设备。

闯红灯抓拍功能模式中，当系统检测到某车道所关联的信号灯处于红灯状态时，若视频检测到该车道有车经过，则对该车辆进行连续抓拍，当车辆即将到达停车线时，抓拍第一张照片；当汽车在停车线上时，抓拍第二张；当汽车越过停车线时，抓拍第三张，整个过程在红灯状态下完成才认为是闯红灯行为。摄像机对3张照片合成后，作为违章记录，发送到数据库中。

同时，系统以卡口抓拍行驶记录所有过往车辆，当车辆进入抓拍区域时，系统自动抓拍车尾照片，车尾特写照片大小可设置，一般取1024×768分辨率，同时合成整个路口的全景照片，了解整个路口的状况。

2.4前端系统主要功能

高清电子警察抓拍系统主要功能为：当红灯时，系统对违法行为进行违法抓拍；对所有经过路口的车辆以卡口形式抓拍；同时输出720P、H.264高清实时视频。

2.4.1违章抓拍功能

系统能够根据红灯信号和虚拟线圈信号，有效地抓拍违章行为。如下图,500万的高清特写照片，有效地记录了红灯信息，车辆轮廓信息，车辆号牌，车辆位置，整个路口信息。三合一过程照片有效地记录了车辆行驶过程。当红灯状态时，第一张照片表面车辆未过停车线，第二张照片显示车辆压在停车线上，一直到第三张照片记录车辆驶离路口的方向。

三合一模式

2.4.2卡口抓拍功能

系统能根据虚拟线圈信号，抓拍记录所有过往车辆，并识别车牌信息。左半边图片有效地记录了整个路口的信息，右半边图片有效了记录车辆的特写信息。如下图：

2.4.3高清录像功能

系统在进行违章抓拍和卡口抓拍的同时还可以进行高清录像，输出720P，H.264的高清视频，其24小时高清录像中，能看清车辆号牌信息，高清录像效果如下：

2.4全嵌入式技术

前端整个系统采用全嵌入式技术，无须工控机或嵌入式工控机，做到长期运行的高度稳定。

嵌入系统采用高度集成的IP高清摄像机，内部集成高清抓拍系统软件和号牌定位识别软件。抓拍摄像机直接把数据上传到服务器的数据库中，无须工控机参与。

前端存储采用嵌入式网络硬盘盒，采用固态电子硬盘作为存储介质。无须使用前端工控机作为存储设备。

2.5视频检测技术

2.6四车道照片效果

2.7红灯不偏色

通过对增益、曝光、亮度、白平衡等参数根据光线气候环境自动设置以及对图像处理软件的优化，成功解决了常见的红灯偏色问题，能够对违章处罚提供有效的证据。

常见的红灯偏色图片：

我司的红灯不偏色图片：

2.8红灯不频闪

通过对摄像机内曝光策略控制，解决了在违章连续抓拍中的红灯频闪问题，保证抓拍到的照片红灯的一致性，减少处罚的异议。

2.9前端存储技术

为了保证数据的安全性，系统为每个前端路口配置一个网络硬盘盒，当前端路口和中心服务器的链路故障时，前端设备的数据自动保存在安装于路口机柜中的网络硬盘盒里，当链路恢复正常时，网络硬盘盒的数据自动上传到中心服务器。当链路长时间故障时，维护人员亦可到前端路口，直接从网络硬盘盒导出数据。

网络硬盘盒为全嵌入式设备，采用嵌入式linux系统，为了保证数据的安全，系统采用固态电子硬盘，避免普通硬盘的不可靠性，其容量可根据实际情况配置，一般配置为128G。

三、系统特点及性能指标

3.1前端系统特点

（1）全嵌入式系统设计

视频源采用嵌入式高清抓拍系统，由500万高清数字工业摄像机和ARM+DSP嵌入式主板组成。负责闯红灯抓拍、识别、图像处理、图像压缩、并通过网络把数据发送到平台服务器或前端嵌入式存储设备上。避免采用数码相机和工控主机。具有高稳定性、使用寿命长特点。

前端存储设给采用嵌入式网络存储盒，当与服务器网络链路故障时，抓拍系统把存储数据切换到前端嵌入式网络存储盒进行存储。当链路恢复时，数据自动上传到服务器上。避免采用工控机作为前端存储设备，具有高稳定性的特点

（2）闯红灯抓拍率、有效率

系统采用虚拟线圈视频检测感应机动车通过状态，采用停车线前后位置抓拍设计，能够准确的反应车辆瞬间位置，对闯红灯行为的抓拍率大于95%，有效率大于95%。

（3）准确的红灯信号检测

系统采用高清视频自动识别红灯信号，能够准确的采集到红灯信号。当红灯状态时，机动车进入停车线并驶离停车线，系统才认为是有效的闯红灯信号，进行抓拍记录。

（4）抓拍记录形式

系统采用三张照片记录车辆闯红灯过程及驶离方向。当车辆即将到达停车线时，抓拍第一张照片；当汽车在停车线上时，抓拍第二张；当汽车越过停车线时，抓拍第三张，整个过程在红灯状态下完成才认为是闯红灯行为。

（5）摄像机参数

系统采用500万像素CCD的高清工业摄像机，抓拍照片分辨率为2448×2048，该摄像机同时能够提供分辨率为1280×720、视频编码格式为H.264，码流在2～6Mbps之间可设的高清视频，帧率达9fps。用户能够通过客户端软件查看该摄像机的实时视频，监控整个路口的状况，并且对经过该方向的所有车辆，能够在视频中看清车辆号牌。

（6）补光、温控系统

抓拍系统根据摄像机视频中的亮度信息，自动检测环境光线，当检测现场环境光线不足时，系统采用LED常明灯对抓拍照片进行补光，从而保证抓拍照片中车辆及号牌清晰可辨。

高清抓拍系统采用18”全天候室外温控护罩，当系统温度过高时，自动开启风扇，当温度过低时，自动开启加热器。

（7）内嵌硬件看门狗

高清抓拍系统内部采用嵌入式主板，采用ARM+DSP双核设计，采用软件、硬件双重看门狗设计，当受外界干扰导致系统或程序异常时，看门狗自动复位系统，保证系统稳定可靠运行。

（8）照片质量

高清抓拍系统主板对实时图像进行分析识别，根据图像信息自动调整摄像机快门、增益、白平衡等参数，使所有的抓拍照片不出现红灯信号泛白、光晕等颜色失真或熄灭现象，避免影响人工对红灯信号的判断。摄像机的工作帧率为10fps，从而保证所有照片的时间能精确到0.1S。

（9）前端存储

高清抓拍系统可通过光纤将违章车辆图片自动传输到中心，前端路口安装嵌入式网络硬盘盒，具有NAS、FTP功能，采用固态硬盘，具有可靠，耐高温特点，违章图片存储可备份到网络硬盘盒，单个其容量设计为128G，能保存10000以上条记录数据，在传输线路、设备等出现故障等非正常情况下，数据自动保存在前端，可以用人工下载数据，并且当故障恢复后能自动续传到中心。系统避免了工控机作为前端存储设备，具有稳定性高度特点。（10）断电自恢复

前端路口停电来电后，系统能够自动恢复正常工作。

（11）电气安全设计

系统为前端每个方向安装过载、漏电及断路等保护装置，立杆设计采取一点接地防雷方式。

（12）机箱、立杆设计

机箱及内部配套设备防盗、防腐、防尘及通风良好、有良好的接地，使用过程中不会倾斜或倒塌，抗12级台风及7级地震。摄像机立杆与辅助照明立杆应进行镀锌防腐处理，根据实际情况来设计杆直径和壁厚。

3.2系统性能指标

a)高清抓拍系统同时抓拍违章车道数最大为4个（根据路口实际车道宽度而定），保证

车辆号牌清晰可辨。

b)全景特写照片包含清晰可辨的取景要素：红灯信号、停车线、车辆外型、颜色、车

牌号码。过程照片包含清晰可辨的取景要素：红灯信号、停车线、车辆外型、颜色。

c)系统在环境无烟雾、牌照挂放规范和无缺损条件下，全天号牌识别率大于95%，识别

准确率大于90%，

d)连续拍照拍摄速度：10张/秒，连续多张拍照张数:3张以上。

e)照片参数：JPEG格式，不小于2448*2048，文件不大于800KB。

f)视频参数：H.264视频压缩格式，1280×720分辨率，2～6Mbps码流，10fps

g)系统软硬件都具备扩展能力。

h)工作温度:-10℃—60℃, 湿度:长期在93±2%湿度环境中工作，电压：180-260VAC，

50Hz。

i)系统具有停电自恢复和设备远程维护功能。

j)机箱及内部配套设备防盗、防腐、防尘及通风良好、有良好的接地，使用过程中不会倾斜或倒塌，抗12级台风及7级地震。

四、关键设备参数

4.1BST-500-CC高清抓拍系统

?标配18”全天候室外温控护罩，万向节；

?分辨率：500万；

?传感器尺寸：2/3"CCD；

?镜头：2/3,F1.4,16MM百万像素以上的工业级高清镜头；

?快门速度：1秒~1/10000秒（自动调整）；

?图像参数：自动曝光,自动白平衡,自动ISO,夜间自动补光；

?违法特写照片分辨率：≥2448×2048，24位真彩；

?文件大小：<800KB；

?基本功能：接入车辆检测信号，红灯信号，控制闪光灯，进行闯红灯抓拍、高清视频监控,卡口抓拍，虚拟线圈；

?传输接口：RJ45-100M；

?视频参数：H.264编码，1280×720分辨率，2～6Mbps码流，10fps帧率；

?覆盖车道:单机4车道；

?抓拍率：≥95%；

?地感线圈有效率：≥95%；虚拟线圈有效率：≥90%；

?图片识别率: 白天≥95%夜间≥95%（环境无雨雾，牌照清晰），号牌水平像素≥100点。