文/周同偉 杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司

　　前言

　　車輛智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)(俗稱卡口系統(tǒng))是采用先進(jìn)的光電技術(shù)、圖像處理技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)對(duì)過(guò)往的每一輛汽車均拍下車輛的圖像，并自動(dòng)識(shí)別出車輛的牌照，所采集到的車輛的信息數(shù)據(jù)均保存在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中?？谙到y(tǒng)對(duì)機(jī)動(dòng)車全天候不間斷的自動(dòng)記錄并進(jìn)行車輛特征識(shí)別的智能化設(shè)備，為提高交通管理和治安管控水平，確保道路的高效運(yùn)行和交通綜合管控發(fā)揮重要的作用。被廣泛應(yīng)用于治安、測(cè)速、高速路徑二義性識(shí)別、擁堵收費(fèi)等領(lǐng)域。

　　卡口系統(tǒng)組成

　　卡口系統(tǒng)由卡口前端子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)和后端管理子系統(tǒng)組成。實(shí)現(xiàn)對(duì)通行車輛信息的采集、傳輸、處理、分析與集中管理。

　　卡口前端子系統(tǒng)

　　負(fù)責(zé)完成車輛綜合信息的采集，包括車輛特征照片、車牌號(hào)碼與車牌顏色等。并完成圖片信息識(shí)別、數(shù)據(jù)緩存以及壓縮上傳等功能。主要由車輛檢測(cè)單元、卡口抓拍單元、補(bǔ)光燈、終端服務(wù)器、外場(chǎng)工業(yè)交換機(jī)、光纖收發(fā)器、開關(guān)電源、防雷器等設(shè)備組成。

　　車輛檢測(cè)單元

　　卡口系統(tǒng)多采用線圈檢測(cè)、視頻檢測(cè)、雷達(dá)檢測(cè)，根據(jù)相關(guān)部門的數(shù)據(jù)顯示，這3種檢測(cè)方式占所有產(chǎn)品的99.5%，其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1。

　　表1、3種檢測(cè)方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

　　卡口抓拍單元

　　卡口系統(tǒng)目前主流的卡口抓拍單元按照分辨率有300萬(wàn)像素、600萬(wàn)像素、700萬(wàn)像素3種。

　　300萬(wàn)像素高清抓拍單元有效像素達(dá)到2048×1536，能夠完整覆蓋1~2個(gè)車道，并且能夠看到貨車的載貨情況，所拍攝的圖片能清晰的分辨車型、車輛車身顏色、司乘人員面部特征等(見圖1)。

　　圖1、300萬(wàn)像素高清抓拍單元畫面

　　600萬(wàn)像素高清抓拍單元有效像素達(dá)到2752×2208，能夠完整覆蓋1~3個(gè)車道，并且能夠看到貨車的載貨情況，所拍攝的圖片能清晰的分辨車型、車輛車身顏色、司乘人員面部特征等(見圖2)。

　　圖2、600萬(wàn)像素高清抓拍單元畫面

　　700萬(wàn)像素高清抓拍單元有效像素達(dá)到3392×2008，圖像下邊沿能夠完整覆蓋1~3個(gè)車道，可以支持覆蓋4個(gè)車道，并且能夠看到貨車的載貨情況，所拍攝的圖片能清晰的分辨車型、車輛車身顏色、司乘人員面部特征等(見圖3)。

　　圖3、700萬(wàn)像素高清抓拍單元畫面

　　卡口補(bǔ)光單元

　　卡口補(bǔ)光單元，目前卡口系統(tǒng)采用的有閃光燈補(bǔ)光、LED燈補(bǔ)光、紅外燈補(bǔ)光3種補(bǔ)光燈，其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表2。

　　表2、3種補(bǔ)光燈優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，卡口系統(tǒng)采用高清一體化攝像機(jī)架構(gòu)和嵌入式終端服務(wù)器架構(gòu)2種方式，根據(jù)相關(guān)部門數(shù)據(jù)顯示，在卡口系統(tǒng)應(yīng)用中，高清一體化攝像機(jī)的比例達(dá)到了52.9%。

　　高清一體化攝像機(jī)采用高清CCD+高清ISP+高性能DSP架構(gòu)設(shè)計(jì)，集高清視頻采集、高清視頻處理、車輛特征識(shí)別等核心功能于一體，識(shí)別結(jié)果由高清抓拍攝像機(jī)直接輸出，提高了識(shí)別準(zhǔn)確率及識(shí)別響應(yīng)時(shí)間，也降低了前端控制主機(jī)(終端服務(wù)器)的工作量，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　嵌入式終端服務(wù)器，主要應(yīng)用于對(duì)已建的卡口系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)抓拍圖片進(jìn)行二次識(shí)別，提取更精細(xì)的車輛特征信息，提高原系統(tǒng)的附加價(jià)值。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

　　負(fù)責(zé)系統(tǒng)組網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)、圖片的傳輸與交換。

　　因卡口系統(tǒng)的安全性需要，一般通過(guò)租用運(yùn)營(yíng)商光纖鏈路組建專網(wǎng)，每個(gè)前端點(diǎn)位到中心一條裸光纖，對(duì)于市區(qū)較密集的點(diǎn)位可通過(guò)EPON方式組網(wǎng)，對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)也可采用無(wú)線方式組網(wǎng)。

　　后端管理子系統(tǒng)

　　負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、處理、存儲(chǔ)、應(yīng)用、管理與共享，由中心管理平臺(tái)和存儲(chǔ)系統(tǒng)組成。中心管理平臺(tái)由搭載平臺(tái)軟件模塊的服務(wù)器組成，包括：管理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、圖片服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。

　  卡口系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

　　目標(biāo)捕獲功能

　　卡口系統(tǒng)具備線圈檢測(cè)、視頻檢測(cè)、雷達(dá)檢測(cè)3種檢測(cè)模式，傳統(tǒng)卡口僅實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車的捕獲。隨著視頻分析技術(shù)的發(fā)展，視頻檢測(cè)的技術(shù)種類和檢測(cè)精度得到了比較大的提升，目前大多新建卡口系統(tǒng)通過(guò)視頻檢測(cè)方式除了實(shí)現(xiàn)車輛捕獲功能，能對(duì)所有經(jīng)過(guò)車輛進(jìn)行捕獲外，還可實(shí)現(xiàn)正背向車輛檢測(cè)抓拍、機(jī)非人分類檢測(cè)抓拍、逆行違法抓拍、壓線違法檢測(cè)抓拍等功能(如圖4-1,、4-2)。

圖4-1、正向抓拍

 圖4-2、背向抓拍

　　車輛圖像記錄功能

　　系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確捕獲、記錄通行車輛信息。記錄的車輛信息除包含圖像信息外，還包括文本信息，如日期、時(shí)間(精確到毫秒)、地點(diǎn)、方向、號(hào)牌號(hào)碼、號(hào)牌顏色、車身顏色等。車輛信息寫入關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將相關(guān)文本信息疊加到圖片上。

　　智能補(bǔ)光功能

　　系統(tǒng)綜合考慮了車輛前擋風(fēng)玻璃對(duì)光線的反射特性、貼膜情況、環(huán)境光線照射情況，采用了特殊的濾光鏡頭、專門的成像控制策略和補(bǔ)光方式，同時(shí)安排了合理的設(shè)備布設(shè)方式，使得系統(tǒng)全天候?qū)Ω黝愜囆投寄苡行Ы鉀Q前擋風(fēng)玻璃反光和強(qiáng)光直射等問(wèn)題，確保車身、車牌都清晰可辨。

　　采用補(bǔ)光燈和攝像機(jī)成像控制模塊之間的反饋控制技術(shù)，滿足夜間拍攝要求。采用強(qiáng)光抑制技術(shù)，避免強(qiáng)逆光、強(qiáng)順光環(huán)境下對(duì)拍攝造成的影響(如圖5所示)。

　　圖5、現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)拍攝效果圖

　　車輛牌照自動(dòng)識(shí)別功能

　　傳統(tǒng)卡口系統(tǒng)的基本功能要求，可自動(dòng)對(duì)車輛牌照進(jìn)行識(shí)別，包括車牌號(hào)碼、車牌顏色的識(shí)別。

　　車牌號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別

　　在實(shí)時(shí)記錄通行車輛圖像的同時(shí)，具備對(duì)民用車牌、警用車牌、軍用車牌、武警車牌的車牌計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別能力，包括2002式號(hào)牌。所能識(shí)別的字符見表3。

　　表3、車牌計(jì)算機(jī)識(shí)別字符示意表

　　車牌顏色自動(dòng)識(shí)別

　　系統(tǒng)能識(shí)別黑、白、藍(lán)、黃、綠五種車牌顏色。

　　系統(tǒng)識(shí)別的車牌類型部分示例

　　系統(tǒng)識(shí)別的車牌類型部分示例如圖6所示。

　　圖6、系統(tǒng)識(shí)別的車牌類型部分示例

　　前端識(shí)別技術(shù)

　　車輛牌照自動(dòng)識(shí)別算法(車牌識(shí)別、車牌顏色識(shí)別)集成在卡口抓拍單元中，識(shí)別結(jié)果由卡口抓拍單元直接輸出。

　　車身顏色識(shí)別功能

　　系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)車身深淺和顏色進(jìn)行識(shí)別，可供用戶根據(jù)車身顏色來(lái)查詢通行車輛，為公安交通管理和刑偵案件偵破提供了科技新手段。

　　自動(dòng)對(duì)車身顏色的深淺和常見車身顏色進(jìn)行識(shí)別的原理簡(jiǎn)介如圖7、8所示。

　　圖7 顏色歸類直方圖示例

　　圖8 車身顏色識(shí)別圖例

　　車輛特征識(shí)別功能

　　僅僅靠提取車牌識(shí)別已經(jīng)不能滿足交通管理和治安管理的需求，所以對(duì)車輛特征的更精細(xì)化描述要求提高，例如：開車打電話、未系安全帶等大大提高了交通事故的發(fā)生幾率，僅僅靠警力現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到監(jiān)管的目的;在肇事逃逸車輛的查找中，如果能夠知道更多的車輛細(xì)節(jié)特征，則能夠更高效的找到肇事車輛，比如車型、車輛子品牌等。

　　前端備份存儲(chǔ)功能

　　系統(tǒng)前端采用大容量工業(yè)級(jí)硬盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠保存200萬(wàn)輛以上通行車輛信息 或 100萬(wàn)輛以上的違法車輛信息記錄，當(dāng)超出最大存儲(chǔ)容量時(shí)，自動(dòng)對(duì)車輛信息和圖片進(jìn)行循環(huán)覆蓋。

　　數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳功能

　　系統(tǒng)支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能。網(wǎng)絡(luò)傳輸通道故障時(shí)，終端服務(wù)器能在一定時(shí)間內(nèi)臨時(shí)緩存完整的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)通信恢復(fù)以后，臨時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)能自動(dòng)續(xù)傳，補(bǔ)錄到中心管理平臺(tái)集中存儲(chǔ)。續(xù)傳策略有兩種：歷史數(shù)據(jù)優(yōu)先上傳、最新數(shù)據(jù)優(yōu)先上傳。

　　圖像防篡改功能

　　系統(tǒng)記錄的原始圖像信息具備防篡改功能，避免在傳輸、存儲(chǔ)、處理等過(guò)程中被人為篡改。

　　機(jī)柜智能監(jiān)測(cè)功能

　　在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)遇到設(shè)備“卡死”的情況，需要維護(hù)人員出勤維護(hù)，往往到現(xiàn)場(chǎng)后只需要斷電重啟就可以恢復(fù)，浪費(fèi)大量的人力、物力。而機(jī)柜智能監(jiān)測(cè)記錄設(shè)備，具有環(huán)境量傳感器接入、供電檢測(cè)、供電控制、短時(shí)斷電續(xù)航等功能，作為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制用設(shè)備，可以在中心進(jìn)行手動(dòng)斷電喚醒，大大減少維護(hù)人員的出勤工作量。

　　網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程維護(hù)功能

　　卡口前端子系統(tǒng)預(yù)留了時(shí)間校正接口、參數(shù)設(shè)置接口、運(yùn)行情況的診斷接口和恢復(fù)接口，可對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行設(shè)置、調(diào)試及維護(hù)。管理員可以實(shí)時(shí)查看前端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程設(shè)置和遠(yuǎn)程升級(jí)等功能。

　　結(jié)語(yǔ)

　　目前卡口系統(tǒng)的應(yīng)用，已基本上普及了高清化、智能化，特別是在《GA/496-2014闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》頒布以后，其中的駕駛?cè)嗣娌刻卣饔涗浀囊?，?biāo)志著智能交通產(chǎn)品的更高清發(fā)展，相信后續(xù)要更新的《GA T497公路車輛智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》也會(huì)提出更高清的要求。卡口系統(tǒng)的本質(zhì)功能，是對(duì)過(guò)往的目標(biāo)進(jìn)行圖像抓拍，并對(duì)車輛信息進(jìn)行描述。隨著交通管理需求的變化，科技的進(jìn)步和快速發(fā)展，車輛信息的描述從最初的僅僅是車牌信息，向越來(lái)越精細(xì)化發(fā)展，是卡口系統(tǒng)發(fā)展的又一大趨勢(shì)。