基于高清CCD摄像机的电子警察方案设计

 　　一、概述

　　近年来，我国社会经济和城市建设等方面都已得到飞速发展，与此同时，随着机动车总量的逐年增加，机动车交通事故和违法行为也明显增多。机动车违章行为已成为造成交通秩序混乱、交通堵塞及引发交通事故的重要原因。从发展历程来看，电子警察经历了“数码相机+地感线圈”、“标清摄像机+数码相机”、“高清CMOS摄像机”、“高清CCD摄像机”几个阶段，数码相机因无法实现连续抓拍，电子警察也就只能实现单一的对闯红灯违法行为的抓拍，同时数码相机为非工业化产品，系统运维也是一个重大的问题；高清CMOS摄像机对光线变化不敏感，抓拍图片有时辨不清红绿灯，影响事后处罚，此外，由于CMOS摄像机图像捕获帧率低，无法对高速车辆的违法过程进行记录。目前高清电子警察全面进入工业高清CCD摄像机时代，本文介绍的高清电子警察解决方案即为高清CCD摄像机解决方案。

　　高清电子警察系统是利用动态视频检测触发技术，对车辆闯红灯、逆行、压线、跨线、违反禁止线、超速等违法行为进行抓拍和车牌识别，能清晰、完整的记录下车辆违章过程，违章车辆的车型、车身颜色、牌照号码等信息。该系统除了能完成车辆闯红灯、逆行、压线等违法行为记录以外，还能进行卡口抓拍、车流量统计等功能。

　　二、系统组成

　　电子警察系统主要有前车端数据采集部分、数据传输部分和后端中心管理软件 3部分组成，完成从车辆违法过程的图片捕获、处理和传输，中心对图片的入库，分类检索。系统整体结构如图1所示。
 

　　图1 电子警察总体结构示意图

　　1、数据采集部分

　　前端数据采集部分主要是完成车辆违法图片抓拍、图片信息的叠加、车辆号牌的识别及图片的合成。前端数据采集部分主要由高清网络摄像机、管理控制器、补光灯组成。

　　2、传输部分

　　图片的传输过程分为两个环节，一是图片由高清摄像机传送至管理控制器，主要设备为高性能工业网络交换机；二是图片由管理控制器通过IP网络传送回中心节点。

　　3、中心管理

　　中心管理部分设立在指挥中心，指挥中心的应用服务器通过通信系统，接收前端控制主机发送回来的违法信息、交通信息和状态信息，存储在数据库中，供应用程序处理使用。

　　三、功能设计

　　1、闯红灯及违法抓拍功能

　　闯红灯的图片，符合中华人民共和国公共安全行业标准《闯红灯电子警察系统通用技术条件》 GA/T496‐2009标准

　　图片格式采用 JPEG格式，JPEG图片编码符合 ISO/IEC 15444:2000的要求。在任何情况下全景图片能同时清晰辨别违法车辆类型、车身颜色、红灯信号、车牌号码和颜色。不会出现误拍、错拍的现象，避免交通管理部门执法过程中出现争议。

　　2、卡口抓拍功能

　　系统能够捕获所有时间经过被监控车道的车辆图像，包括红灯（闯红灯车辆）、黄灯、绿灯（正常行驶）期间通过的所有车辆，自动抓拍车辆图像并记录车辆通过的信息，包括：时间、地点、方向、号牌、车速等。抓拍的车辆图像能够清楚地反映了车辆号牌特征，并自动进行号牌识别。系统能利用卡口布控告警严厉打击被盗抢、肇事逃逸等涉车违法犯罪行为，查处假牌套牌、上路行驶的报废车辆、逾期未年检、违法未处理等违法行为。

　　3、视频检测及识别

　　本系统的违法行为检测支持视频检测方式，直接从视频流中的预置区域读取信号灯的状态、检测车辆违法行为信息，此种方法可靠，准确率高，系统实施及维护方便。

　　4、车牌识别功能

　　系统自动、实时记录过往车辆图像，同时具备车辆号牌自动识别功能。牌照自动识别内容包括： “GA36-92”（92式牌照）、 “GA3-2001”（02式新牌照）标准的民用车牌照、警车牌照、04式新军车牌照、07式武警新牌照的汉字、字母、数字、颜色等信息。

　　“0—9”十个阿拉伯数字；

　　“A—Z”二十六个英文字母；

　　省、自治区、直辖市简称。

　　军队用汉字等。

　　5、套牌车分析

　　系统可以对通行车辆进行套牌车分析，并可以在发现套牌车嫌疑车辆时，发出报警信息。各地拦截站在接到报警信息后，可以及时组织拦截，及时的捕获套牌车嫌疑车辆。系统对所有接入系统的车辆实时监测数据进行实时分析，当发现同一号牌车辆在短时间内在距离较远的地方出现时，则可以判定有套牌车嫌疑。系统在发现套牌车嫌疑后，可以立刻发出报警信息。值班警员可以立刻组织沿线大队民警进行围捕。

　　6、伴随车分析

　　系统可以对所有监测车辆记录进行跟车关联性分析，分析与目标车辆相邻车辆之间的关系，通过对多个检测点同一目标车辆伴随车过滤分析，找到嫌疑目标的伴随同行车辆，为各类治安事件提供跟踪线索。

　　7、高清录像功能

　　本地违法抓拍主机，具有视频录像功能，实现数字视频硬盘录像机的功能，清晰度应能满足人工对车辆颜色、类型的认定。

　　全天 24小时纪录所监控方向的1～4路视频，全尺寸高清录像，为交通事故提供事故回溯的纪录。录像帧率大于 5帧，录像保留时间大于 7天，循环覆盖。中心能够远程调看路口录像，并上传下载。路口端设备能够根据需求配置录像文件。

　　8、查询统计功能

　　系统能够查看远程服务器保存的车辆图片，用户登陆后可以查看远程服务器上的图片及车辆信息。系统可实现的查询统计功能如下：

　　（1）车流量查询统计。系统能查询路口的通行车辆的车流量数据，能按照小时、日、周、月进行统计。统计结果以直方图、报表方式显示。所有查询、统计信息均可导出为Excel文件。

　　（2）过车历史信息查询。系统能对路口车辆历史过车信息进行综合查询，条件包括按时间段、地点、方向、号牌号码精确或模糊查询，可查询车辆图片、关联历史视频录像等信息。查询结果可导出为Excel文件及相关图片、视频文件。

　　（3）报警记录查询。系统能对卡口历史报警记录进行综合查询，条件包括按时间段、地点、方向、布控记录等，能查询报警记录相关的所有信息，如车辆图片、布控信息。查询结果可以导出为Excel文件。

　　（4）系统日志信息查询。系统能查询系统的用户操作日志、系统运行日志信息等。

　　四、方案特点

　　（1）功能多样化：电子警察系统的功能从车辆违法抓拍扩展到交通卡口抓拍、流量采集、交通监控等多种应用，成为智能交通管理系统的基础；

　　（2）报警联动：布控报警、违法车辆报警抓拍图片与视频监控进行联动，并可进行关联查询；

　　（3）视频检测及识别：采用逐帧识别并自动匹配车道，对过往车辆进行轨迹跟踪和行为判断；

　　（4）后端二次识别：控制中心采用二次识别，对前端未能正确识别的图片进行再次识别，提供识别率和识别准确率；

　　（5）双鉴传感：同时支持地感线圈和视频线圈触发抓拍，当地感线圈故障时，自动切换到视频线圈；

　　（6）GIS管理：路口设备通过专用图层进行管理，通过不同颜色标识设备通信状态，便于系统维护，同时支持车辆GIS轨迹回放；

　　（7）可扩展接口：系统提供与车驾管系统、交通指挥调度系统接入接口，实现道路交通管理综合信息平台的接入，实现数据的统一存储、组织、处理，使电子警察系统真正成为城市智能交通乃至智慧城市的重要基础数据支撑和来源。

　　作者供职于金鹏电子信息机器有限公司创新技术中心