早在上世紀(jì)60年代，發(fā)達(dá)國(guó)家就提出了智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System 簡(jiǎn)稱ITS)的概念，并在那時(shí)就開始投入了研究。智能交通系統(tǒng)(ITS)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)，以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系中，從而建立起一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。到90年代，很多發(fā)達(dá)國(guó)家都巨資投入對(duì)ITS進(jìn)行了進(jìn)一步的研究與開發(fā)，ITS得到了驚人的發(fā)展，而城市道路監(jiān)控既作為智能交通領(lǐng)域重要的部分，為各類交通違法事件提供有利的依據(jù)，為解決城市道路擁堵提供了更強(qiáng)有力的技術(shù)手段;又在安防監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，為治安等各類案件的偵破提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，大大提高了公安機(jī)關(guān)執(zhí)法辦案的水平和效率。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展，城市道路監(jiān)控所涵蓋的范圍也越來越廣闊，并且與很多新技術(shù)密集型領(lǐng)域如IT、ITS等相互滲透擴(kuò)展，市面上的城市路口監(jiān)控軟件系統(tǒng)也層出不窮。

　　我國(guó)道路交通管理系統(tǒng)中的“電子警察”是隨著科技的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一個(gè)時(shí)代的產(chǎn)物。它作為現(xiàn)代道路交通安全管理的有效手段，可以迅速地監(jiān)控、抓拍、處理交通違章事件，迅速地獲取違章證據(jù)，提供行之有效的監(jiān)測(cè)手段，為改善城市交通擁堵現(xiàn)象起到了重要的作用，已成為道路交通管理隊(duì)伍中必不可少的一員，以充分發(fā)揮它準(zhǔn)確、公正的執(zhí)法作用。同時(shí)，電子警察系統(tǒng)也由傳統(tǒng)的“數(shù)碼相機(jī)+地感線圈”時(shí)代大步邁入到了高清化時(shí)代?，F(xiàn)在的高清電子警察可以對(duì)超速、逆行、闖紅燈、禁停、壓黃線、搶占公交車道等一系列違法現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確、穩(wěn)定、自動(dòng)、全天候的監(jiān)控、執(zhí)法和處罰。高清電子警察的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了城市道路的點(diǎn)面結(jié)合式監(jiān)控，提高了城市整體安全防范的水平，緩解了日益嚴(yán)重的交通壓力，加強(qiáng)了駕駛員遵守交通法規(guī)的意識(shí)，降低了惡性事件的發(fā)生率。

　　電子警察的發(fā)展歷程

　　時(shí)至今日，電子警察系統(tǒng)正在不斷的更新發(fā)展中，無論是從技術(shù)上，還是硬件上都得到了顯著的提高：電子警察系統(tǒng)至今歷經(jīng)了5個(gè)不同實(shí)現(xiàn)方式的階段(如圖1所示)。

　　第一個(gè)階段(2001年之前)

　　起步階段的電子警察系統(tǒng)以“數(shù)碼相機(jī)+地感線圈”為實(shí)現(xiàn)方式，雖然能抓拍違法車輛，但是此種方式采用民用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行抓拍，穩(wěn)定性較差，并且在設(shè)備損壞后，廠家一般不負(fù)責(zé)維修;其次，由于數(shù)碼相機(jī)更新?lián)Q代快，同型號(hào)的數(shù)碼相機(jī)在一兩年后難以找到;且數(shù)碼相機(jī)無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)抓拍，系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)卡口功能。另外，此種方式采用地感線圈(感應(yīng)棒)進(jìn)行觸發(fā)，需要在前端鋪設(shè)地感線圈(感應(yīng)棒)，而地感線圈是需要在車道上切割環(huán)行線槽，然后埋設(shè)感應(yīng)線圈(或感應(yīng)棒)。車輛通過時(shí)感應(yīng)線圈會(huì)發(fā)射信號(hào)給相應(yīng)設(shè)備，檢測(cè)算是比較準(zhǔn)確。但是由于需要在地下埋設(shè)感應(yīng)線圈，這樣在加大了施工難度的同時(shí)，也提高了工程的成本。而且麻煩的是當(dāng)路面變更渠化時(shí)還需要重埋線圈。另外，高緯度開凍期和低緯度夏季路面，以及路面質(zhì)量不好的地方對(duì)線圈的維護(hù)工作都是巨大的，并且一段時(shí)間以后還需要重新更換線圈，施工維護(hù)成本相當(dāng)高。

　　第二個(gè)階段(2001年~2005年)

　　這個(gè)階段的電子警察系統(tǒng)以“標(biāo)清攝像機(jī)+數(shù)碼相機(jī)”為實(shí)現(xiàn)方式。隨著技術(shù)的進(jìn)步，市面上有了標(biāo)清攝像機(jī)，使得直接通過分析視頻的方式來檢測(cè)闖紅燈的違法行為成為了可能。此種實(shí)現(xiàn)方式避免了地感線圈存在的缺點(diǎn)，但依然采用民用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行抓拍，存在穩(wěn)定性差、更新?lián)Q代快、廠家一般不負(fù)責(zé)維修等問題。另外，數(shù)碼相機(jī)無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)抓拍，電子警察也就只能實(shí)現(xiàn)單一的對(duì)闖紅燈違法行為的抓拍。

　　第三個(gè)階段(2006年~2007年)

　　此時(shí)，電子警察系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式由“標(biāo)清攝像機(jī)+數(shù)碼相機(jī)”過渡為“標(biāo)清攝像機(jī)+標(biāo)清攝像機(jī)”。由于工業(yè)級(jí)標(biāo)清攝像機(jī)直接取代了民用數(shù)碼相機(jī)，從而避免了采用民數(shù)碼相機(jī)時(shí)的缺點(diǎn)，性能相對(duì)穩(wěn)定。但由于標(biāo)清攝像機(jī)的像素低，圖片分辨率最大為768×576，盡管可以滿足車輛檢測(cè)的基本管理需求，但也還是無法同時(shí)看到車牌和紅燈信號(hào)，對(duì)于公安部門稽查肇事逃逸車輛、套牌車輛、黑名單車輛等的司機(jī)面部特征來講就更顯得捉襟見肘了。并且施工量也較大，一個(gè)車道需要一臺(tái)攝像機(jī)來做特寫。

　　第四個(gè)階段(2008年~2009年)

　　這一階段的電子警察系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種：高清CMOS攝像機(jī)+地感線圈、標(biāo)清攝像機(jī)+高清CMOS攝像機(jī)。由于采用工業(yè)級(jí)高清CMOS攝像機(jī)，因此攝像機(jī)的性能穩(wěn)定。同時(shí)攝像機(jī)可連續(xù)抓拍，以實(shí)現(xiàn)卡口監(jiān)測(cè)等功能。但由于高清CMOS攝像機(jī)存在成像效果粗糙(對(duì)光線變化不敏感，抓拍圖片有時(shí)看不清紅綠燈，影響事后處罰)、幀率低(普遍為2~3幀/秒，無法實(shí)現(xiàn)視頻分析車輛行為和錄像的功能)等缺點(diǎn)，也還是達(dá)不到最理想的效果。

　　第五個(gè)階段(2010年~)

　　隨著大幀率高清CCD攝像機(jī)的普及、視頻分析算法的不斷優(yōu)化，此階段的電子警察系統(tǒng)主要以“高清工業(yè)級(jí)CCD攝像機(jī)”為實(shí)現(xiàn)方式。繼2004年公安部發(fā)布的GA/T496-2004《闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》、GA/T497-2004《公路車輛智能檢測(cè)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》之后，為了進(jìn)一步規(guī)范公安交通管理部門利用交通監(jiān)控設(shè)備處理交通違法的行為，2009年公安部重新發(fā)布了GA/T496-2009《闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》、GA/T497-2009《公路車輛智能檢測(cè)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》，并于2009年5月1日實(shí)施，以替代原有標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)的圖像清晰度、響應(yīng)速度、智能程度、圖片存儲(chǔ)格式等均提出了更高的要求。從圖像的質(zhì)量來看，只能抓拍單一車道車牌部分圖像，而無法兼顧壓線車輛和駕駛員面部特征的標(biāo)清設(shè)備將逐漸淡出歷史舞臺(tái)，取而代之的將是高清設(shè)備。

　　高清電子警察的構(gòu)成

　　該系統(tǒng)采用視頻觸發(fā)方式，當(dāng)車輛在紅色信號(hào)燈亮起時(shí)越過停止線，紅燈信號(hào)觸發(fā)紅燈檢測(cè)器，紅燈檢測(cè)器通過串口給識(shí)別儀抓拍信號(hào)，系統(tǒng)開始對(duì)違法車輛進(jìn)行抓拍與識(shí)別，記錄車輛違法的全過程，清楚反映紅燈時(shí)違法車輛與停止線的相對(duì)位置。車輛闖紅燈行為是一個(gè)過程，需要對(duì)整個(gè)違法過程進(jìn)行描述，因此它由3張照片組成，分別記錄車輛在停止線前、停止線后、遠(yuǎn)離停止線時(shí)車輛的相對(duì)位置。照片上對(duì)應(yīng)有車輛闖紅燈的時(shí)間、地點(diǎn)、車牌信息等信息。

　　電子警察系統(tǒng)包含前端外場(chǎng)系統(tǒng)、圖像傳輸網(wǎng)絡(luò)、后端監(jiān)控中心三大部分。

　　前端外場(chǎng)系統(tǒng)

　　前端外場(chǎng)系統(tǒng)按路口作為界定單元，即1個(gè)路口對(duì)應(yīng)1套前端外場(chǎng)系統(tǒng)。1套前端外場(chǎng)系統(tǒng)所包含的設(shè)備數(shù)量需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)車道數(shù)量而定，一般來說每一個(gè)路口需要一臺(tái)道路管理的工控機(jī);每個(gè)車道需要一套高清抓拍單元和一臺(tái)車輛檢測(cè)器;每個(gè)方向需要一套高清攝像單元和一套信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器。

　　圖像傳輸網(wǎng)絡(luò)

　　所有路口的前端外場(chǎng)全部采用獨(dú)立光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)，也可選配CDMA、3G等無線傳輸方式為光纖傳輸提供冗余通信線路。

　　后端監(jiān)控中心

　　后端監(jiān)控中心部署電子警察中心平臺(tái)軟件、操作終端、打印機(jī)等等。中心平臺(tái)軟件集中管理全網(wǎng)電子警察系統(tǒng)的前端外場(chǎng)設(shè)備，操作終端用于對(duì)違法行為的人工處理操作，打印機(jī)用于打印違法罰單。

　　高清電子警察的特點(diǎn)

　　系統(tǒng)兼?zhèn)涓咔寤c智能化，高清系統(tǒng)在提供更加清晰圖像的同時(shí)，也為智能視頻分析提供了清晰的前端數(shù)據(jù)源，再輔以優(yōu)良的算法，能夠大大降低傳統(tǒng)的、基于標(biāo)清的視頻分析技術(shù)的誤判率。無需地感檢測(cè)，讓系統(tǒng)安裝更簡(jiǎn)單，維護(hù)更方便。系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)高清晰CCD攝像機(jī)，抓拍圖像清晰，保證了違法證據(jù)的充分可靠。

　　高清電子警察的主要功能

　　隨著技術(shù)的不斷更新，市場(chǎng)需求的日益增多，高清電子警察系統(tǒng)的功能不僅僅局限于對(duì)車輛闖紅燈的抓拍，它還包括了對(duì)車輛不按道行駛的抓拍、車輛逆行的抓拍、車輛壓線的抓拍、治安卡口、交通流量與交通事件檢測(cè)、高清視頻錄像等功能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市路口的管理。

　　·闖紅燈違法抓拍：系統(tǒng)可對(duì)直行闖紅燈、左右拐闖紅燈的違法行為車輛進(jìn)行檢測(cè)抓拍，如圖2;

　　·車輛不按車道行駛抓拍：包括直行車道左右拐、右拐車道直行與左拐、左拐車道直行與右拐等行為的抓拍，如圖3;

　　·車輛逆行抓拍：直接檢測(cè)抓拍車道中逆向行駛的車輛，同時(shí)直接識(shí)別出車輛的車牌信息，如圖4;

　　·車輛壓線的抓拍：直接檢測(cè)抓拍壓線的車輛，同時(shí)直接識(shí)別出車輛的車牌信息，如圖5;

　　·違法圖片保存功能：保存圖片格式采用JPEG格式，圖片編碼符合ISO/IEC 15444:2000的要求。圖片信息可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行疊加，合成的圖片清晰度可滿足人工對(duì)車輛號(hào)牌號(hào)碼進(jìn)行認(rèn)定，圖片中紅燈信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)泛白、光暈等顏色失真，從而影響人工對(duì)紅燈信號(hào)的判斷;

　　·治安卡口功能：對(duì)非紅燈信號(hào)狀態(tài)下通過的車輛進(jìn)行車牌號(hào)碼的自動(dòng)設(shè)別，并進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。記錄格式可根據(jù)用戶要求自己選擇保存1~2張，記錄信息包括：檢測(cè)地點(diǎn)名、車道方向、車牌號(hào)、車牌顏色等;

　　·交通流量與交通事件檢測(cè)：包括對(duì)車流量統(tǒng)計(jì)、平均車速、車道占有率、車頭時(shí)距的檢測(cè);而且還可以分析道路中車輛的行駛狀態(tài)，并產(chǎn)生交通事件的報(bào)警信息(如：異常停車)，方便交管人員及時(shí)、準(zhǔn)確地得到路口的交通路況信息;

　　·高清視頻錄像：對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行24小時(shí)全景錄像，錄像幀率為12fps，可清晰體現(xiàn)車輛違法或事故細(xì)節(jié)。此外錄像為avi格式，可用Windows自帶播放器進(jìn)行播放，方便用戶對(duì)發(fā)生在路口的違法事件進(jìn)行事后回訪，為違法處罰和刑偵檢測(cè)提供有力的依據(jù);

　　·違法記錄圖片防篡改：系統(tǒng)對(duì)各類路口違法和交通事件進(jìn)行抓拍后，為了保證記錄的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GA/T496-2009的最新要求，實(shí)現(xiàn)了防篡改功能。當(dāng)中心管理系統(tǒng)接收到違法記錄圖片后，首先通過防篡改模塊進(jìn)行檢查，如果圖片進(jìn)行過變更，系統(tǒng)會(huì)生成提示信息，只有通過認(rèn)證的圖片才能進(jìn)入下一步的處理;

　　·運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控功能：系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄前端設(shè)備的運(yùn)行日志，可以將高清攝像機(jī)的工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)的傳輸過程，以及故障信息記錄下來，自動(dòng)傳輸?shù)街付ǖ臄?shù)據(jù)中心，故障信息主要包括：圖像故障(無圖像、圖像模糊)、視頻記錄故障等。

　　小結(jié)

　　雖然，電子警察系統(tǒng)已經(jīng)邁入了高清化時(shí)代，但從系統(tǒng)集成性能、智能化程度來看，目前的系統(tǒng)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際使用的需求。伴隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，相信在不久的將來，一體化設(shè)備注定會(huì)登上高清電子警察系統(tǒng)的歷史舞臺(tái)并成為主宰。