電子卡口的基本原理
雖然目前電子卡口出現(xiàn)了多種形式，但究其基本原理可概括為：
車輛檢測(cè)
車輛檢測(cè)功能主要提供車輛到達(dá)（觸發(fā)）信號(hào)以及車輛速度、車型等信息。目前在實(shí)際工程中大量使用的車輛檢測(cè)方式有線圈、視頻、雷達(dá)、激光，從安裝方式、檢測(cè)精度、穩(wěn)定性、可維護(hù)性和性價(jià)比等方面考慮，每種檢測(cè)方式都有自己的特點(diǎn)和不足，因此國(guó)際上已經(jīng)有將多種類檢測(cè)器的技術(shù)組合起來(lái)作為主要的發(fā)展方向。從系統(tǒng)整體的角度取長(zhǎng)補(bǔ)短來(lái)解決單一檢測(cè)方式遇到的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)目前也已經(jīng)有公司采用線圈檢測(cè)器與視頻檢測(cè)組合，相互驗(yàn)證和故障代替的組合處理方式，達(dá)到了很好的效果。
成像與補(bǔ)光控制
由于智能卡口需要實(shí)現(xiàn)全天候?qū)Ω咚傩旭偟能囕v進(jìn)行清晰抓拍和智能識(shí)別，因此單純依靠攝像機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)成像是難以滿足要求的，而普通攝像機(jī)的背光補(bǔ)償和超低照度在實(shí)際野外高速運(yùn)動(dòng)成像條件下的作用往往與車牌識(shí)別要求差距甚遠(yuǎn)，實(shí)踐證明采用智能反饋成像控制和補(bǔ)光技術(shù)，再加上后期軟件圖像處理便可以達(dá)到相對(duì)理想的效果，但這要求設(shè)備廠家具備二次開(kāi)發(fā)攝像機(jī)和配套補(bǔ)光燈的技術(shù)能力，國(guó)內(nèi)能夠真正達(dá)到技術(shù)要求的寥寥無(wú)幾。\r\n遠(yuǎn)景視頻攝像機(jī)一般要求有恒定照明燈作為補(bǔ)光即可。
圖像識(shí)別與處理
1）人眼識(shí)別\r\n以目前人工智能的水平，對(duì)于抓拍圖像中的元素（車牌、車標(biāo)、人臉等），如果人眼尚無(wú)法分辨，則自動(dòng)識(shí)別的效果無(wú)從談起。\r\n2）自動(dòng)識(shí)別\r\n對(duì)于抓拍圖像的自動(dòng)識(shí)別主要包括車牌識(shí)別、車型識(shí)別以及進(jìn)一步人臉識(shí)別等.目前應(yīng)用比較成熟的是車牌識(shí)別，其識(shí)別準(zhǔn)確率和設(shè)備穩(wěn)定性已經(jīng)基本能夠滿足公安系統(tǒng)的業(yè)務(wù)要求。\r\n人臉識(shí)別作為一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)，實(shí)際上在銀行等室內(nèi)環(huán)境下已經(jīng)得到了大量應(yīng)用，但對(duì)于卡口這種野外環(huán)境而言，首先要解決的是全天候清晰成像的問(wèn)題。
判斷與比對(duì)
同樣,自動(dòng)比對(duì)與人工判斷比對(duì)一般要求實(shí)現(xiàn)根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)速度限制進(jìn)行超速判斷，以及根據(jù)車牌照與稽查黑名單、布控車輛進(jìn)行自動(dòng)比對(duì)。將來(lái)在成像系統(tǒng)達(dá)到要求的前提下，發(fā)展為前排司乘人員的人臉識(shí)別與自動(dòng)比對(duì)。
通信
隨著通訊行業(yè)的迅速發(fā)展，適用于卡口寬帶數(shù)據(jù)（包括遠(yuǎn)景視頻圖像）傳輸要求的組網(wǎng)方式有了多種選擇，但目前組網(wǎng)仍以光纖網(wǎng)絡(luò)和窄帶的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)較為普遍。隨著第三代移動(dòng)通信技術(shù)的成熟。寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)合使用，將是必然趨勢(shì)。
存儲(chǔ)
鑒于公安網(wǎng)絡(luò)對(duì)于數(shù)據(jù)安全要求的特殊性，數(shù)據(jù)庫(kù)一般都與外網(wǎng)嚴(yán)格隔離，并且數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的配置要充分考慮冗余性和災(zāi)難恢復(fù)機(jī)制，做好數(shù)據(jù)備份工作。
交通卡口的應(yīng)用
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
控制主機(jī)設(shè)置于遠(yuǎn)端室內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)分為七個(gè)模塊，該系統(tǒng)的大致工作流程如下：\r\n1、車輛檢測(cè)模塊檢測(cè)到車輛通過(guò)，就輸出觸發(fā)信號(hào)給車速檢測(cè)模塊和成像與控制模塊；\r\n2、車速測(cè)量模塊計(jì)算出車輛行駛速度，通過(guò)光端機(jī)傳輸給室內(nèi)控制主機(jī)；\r\n3、抓拍與識(shí)別模塊處理視頻信號(hào)，通過(guò)視頻檢測(cè)方式從中檢測(cè)車輛是否到達(dá)并與線圈檢測(cè)器觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，然后根據(jù)觸發(fā)信號(hào)采集車輛圖像（牌照識(shí)別和視頻測(cè)速所需的圖像），識(shí)別車輛牌照信息，將識(shí)別結(jié)果饋送給控制主機(jī)，并發(fā)送控制指令給成像與控制模塊；同時(shí)根據(jù)線圈測(cè)速結(jié)果判斷車輛是否超速，如果超速，再通過(guò)視頻測(cè)速軟件對(duì)該車速進(jìn)行驗(yàn)證，并將驗(yàn)證的車速結(jié)果發(fā)送給控制主機(jī)。\r\n4、車輛信息管理模塊接收?qǐng)D片、牌照識(shí)別結(jié)果、車速、工作狀態(tài)等信息，進(jìn)行判斷、存儲(chǔ)等工作。\r\n5、通信模塊將處理過(guò)的車輛信息（時(shí)間、地點(diǎn)、圖片、牌照、車速、報(bào)警信息等）通過(guò)適當(dāng)手段傳輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)。
主要功能需求
主要提供車輛及車輛行駛的信息，其主要功能包括：\r\n* 實(shí)時(shí)采集車輛圖像、識(shí)別車輛信息包括車牌、車型、車速、流量；\r\n* 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和上傳，包括車輛圖像，卡口名稱，地點(diǎn)，時(shí)間，車牌號(hào)和車牌顏色等； \r\n* 根據(jù)速度限制對(duì)超速車輛的記錄和處罰功能；\r\n* 黑名單車輛和布控車輛的實(shí)時(shí)比對(duì)、報(bào)警功能；\r\n* 多個(gè)卡口實(shí)現(xiàn)路段超速處罰和旅行時(shí)間檢測(cè)功能；\r\n* 逆行、違章變道車輛的檢測(cè)和處罰；\r\n* 車輛行駛路徑標(biāo)記；\r\n* 收費(fèi)稽查。
治安卡口的應(yīng)用
交通卡口與治安卡口的區(qū)別
* 交通卡口主要測(cè)流量、車速；識(shí)別車牌照、車輛類型；與違法車輛庫(kù)進(jìn)行比對(duì)；以JPEG圖像照片為主，前端識(shí)別、比對(duì)；超速等違法車輛照片上傳，其余照片本地存儲(chǔ)，遠(yuǎn)端調(diào)用。
* 治安卡口除具有交通卡口的功能外，還需對(duì)前排司乘人員頭像進(jìn)行拍照攝錄，以JPEG圖像照片為主，以MPEG流媒體文件為輔；所有圖像照片均需上傳，中心后端識(shí)別、比對(duì)，當(dāng)與違法車輛庫(kù)比對(duì)中的，自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)警至110中心。全景攝像機(jī)的視頻流圖像還可作為日常動(dòng)態(tài)監(jiān)視用。
多功能智能型卡口系統(tǒng)的功能、技術(shù)分析
多功能智能型卡口是指在交通卡口的基礎(chǔ)上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)治安卡口的功能，下面針對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析：
輔助燈光的調(diào)整與改進(jìn)
如前所述，卡口設(shè)備采用輔助燈光的目的是得到清晰的車牌圖片、前排司乘人員圖片和動(dòng)態(tài)視頻圖像。\r\n補(bǔ)光燈的特點(diǎn)和分類\r\n<0>補(bǔ)光燈按發(fā)光器件進(jìn)行分類如下表：
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\r\n\r\n \r\n在卡口系統(tǒng)中的補(bǔ)光設(shè)備主要包括以下幾種：
目前應(yīng)用比較多的補(bǔ)光方式為可見(jiàn)光鹵素閃光燈，其成像效果已經(jīng)得到了很好的驗(yàn)證，但對(duì)于高速行駛車輛的駕駛員而言，如果將瞬間大功率強(qiáng)光直接打在臉上，勢(shì)必會(huì)造成安全隱患，這也是為什么現(xiàn)有的閃光燈均以較大角度（60度左右）將光線不直接打向人臉的原因之一。
為解決這個(gè)問(wèn)題，市場(chǎng)上出現(xiàn)了紅外閃光燈（需有配套的紅外攝像機(jī)、紅外鏡頭和紅外防護(hù)罩玻璃），其具有隱蔽性好和對(duì)于駕駛?cè)藛T無(wú)影響的優(yōu)點(diǎn)，但紅外成像抓拍的是黑白圖像，無(wú)法分辨車牌顏色（不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]），并且由于目前越來(lái)越多的車輛安裝了防暴膜，很多防暴膜在增加安全性的同時(shí)也阻擋紅外光的進(jìn)入，因此紅外補(bǔ)光對(duì)于車內(nèi)前排司乘人員的成像效果尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。\r\n大功率恒定光源在實(shí)踐中也有所應(yīng)用，但效果一般，且對(duì)司機(jī)有直接影響，浪費(fèi)電能也不符合國(guó)家節(jié)能要求。
目前LED作為新一代的照明光源已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入家庭，對(duì)于車牌識(shí)別而言，高頻脈沖LED已經(jīng)得到成功應(yīng)用，但其還是利用了車牌的反光特性，對(duì)于看清車內(nèi)司乘人員特征難有貢獻(xiàn)。而LED閃光燈的出現(xiàn)，綜合了低功耗，柔性光和瞬間功率大的特點(diǎn)，目前已經(jīng)在手機(jī)攝像方面得到廣泛使用，但其有效距離較短（小于5米），對(duì)于大功率長(zhǎng)距離的產(chǎn)品還未見(jiàn)到有實(shí)際應(yīng)用。\r\n根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展情況，采用可見(jiàn)光鹵素閃光燈是現(xiàn)實(shí)可行的方案，但應(yīng)注意盡量在停車或者限制在低速行駛條件下使用。
攝像機(jī)成像控制策略的調(diào)整與改進(jìn)
攝像機(jī)調(diào)節(jié)成像，一般從四個(gè)角度來(lái)考慮，即光圈、鏡頭、電子快門和攝像機(jī)內(nèi)部成像處理。
調(diào)節(jié)光圈與調(diào)整快門值能夠得到類似的成像效果，通用的做法是將光圈大小設(shè)置為一定值，主要通過(guò)程序調(diào)節(jié)電子快門的方法控制成像，但普通的攝像機(jī)由于電子快門的檔數(shù)較少（一般不超過(guò)20檔），且最快的快門速度不過(guò)幾萬(wàn)分之一秒，尚不能滿足任何條件下實(shí)現(xiàn)清晰成像，并且通常沒(méi)有與補(bǔ)光燈同步的功能，因此需要采用對(duì)于攝像機(jī)的二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，增加快門的可控范圍（100檔以上，五十萬(wàn)分之一秒），并直接由攝像機(jī)控制補(bǔ)光燈同步補(bǔ)光的技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)已有廠家實(shí)現(xiàn)了對(duì)某些品牌攝像機(jī)的二次開(kāi)發(fā)，取得了較好的應(yīng)用效果。
縱觀國(guó)外攝像機(jī)廠家近年的技術(shù)趨勢(shì)，在攝像機(jī)內(nèi)部進(jìn)行成像控制、多幅圖像合成和后期處理是研究的重點(diǎn)，以達(dá)到在一幅圖像中既能看清強(qiáng)光部分也能看清偏暗的部分（類似于一幅圖像的不同部分采用不同的快門和增益策略所得到的效果），應(yīng)該說(shuō)，對(duì)于多功能智能卡口的需求而言，這是非常值得研究的技術(shù)方向。
在鏡頭方面，主要考慮紅外攝像機(jī)白天與夜晚的聚焦問(wèn)題，利用濾鏡（鍍膜）解決鏡面反射和色彩還原問(wèn)題，當(dāng)然，考慮這些問(wèn)題的時(shí)候要和補(bǔ)光燈的設(shè)置角度和特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。\
攝像機(jī)分辨率
采用通用攝像機(jī)抓拍圖像的分辨率為768*576（37萬(wàn)像素，長(zhǎng)寬比4：3），由于車牌識(shí)別技術(shù)對(duì)于圖像中車牌的分辨率長(zhǎng)度方向要達(dá)到140個(gè)像素較佳，因此對(duì)于大車而言，想利用一個(gè)普通攝像機(jī)同時(shí)抓拍到足夠大的車牌照和前排司乘人員面部特征是不可能的，于是采用高分辨率攝像機(jī)（百萬(wàn)像素以上）成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。但目前產(chǎn)品價(jià)格過(guò)高、高分辨率圖像的遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)等問(wèn)題也需要進(jìn)一步解決。
圖像上傳
由于目前光纖通信產(chǎn)品的技術(shù)已經(jīng)成熟穩(wěn)定，因此多功能智能型卡口都將攝像機(jī)（遠(yuǎn)景、特寫）的模擬視頻圖像通過(guò)光端機(jī)的視頻接口集中傳輸?shù)奖O(jiān)控中心進(jìn)行圖像識(shí)別和處理，現(xiàn)場(chǎng)控制和觸發(fā)信號(hào)也通過(guò)光端機(jī)的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行傳輸。這種完全集中模式的優(yōu)點(diǎn)在于：\r\n* 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（攝像機(jī)、光端機(jī)、車檢器）均為成熟產(chǎn)品，而工控機(jī)等不適合野外工作的設(shè)備被放在指揮中心機(jī)房，能夠保證整個(gè)系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性； \r\n* 升級(jí)維護(hù)、調(diào)試方便，處理單元集中在指揮中心，避免分散在各檢測(cè)點(diǎn)，免除了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、調(diào)試的不方便； \r\n* 在指揮中心的局域網(wǎng)內(nèi)，完成各檢測(cè)點(diǎn)圖片和數(shù)據(jù)的上傳，真正保證了網(wǎng)絡(luò)安全（現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接口），最大程度地避免了網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生的可能性。
數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)
無(wú)論是車牌識(shí)別還是人臉識(shí)別，最終的目的在于能夠自動(dòng)對(duì)車輛性質(zhì)進(jìn)行判斷（超速、黑名單）或?qū)崿F(xiàn)車輛布控功能，為做到實(shí)時(shí)性的比對(duì)，要求對(duì)車牌比對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，要做到每秒100條識(shí)別記錄和30萬(wàn)輛布控車牌的比對(duì)，并且具有能夠支持模糊比對(duì)和任意位比對(duì)的功能。
比對(duì)成功后要求實(shí)時(shí)報(bào)警，包含治安報(bào)警和交通報(bào)警、查控報(bào)警、臨時(shí)報(bào)警。報(bào)警頁(yè)面分開(kāi)，不能相互干擾。對(duì)于盜搶機(jī)動(dòng)車和突發(fā)治安案件嫌疑車輛等引起的報(bào)警通過(guò)治安報(bào)警顯示；而對(duì)交通肇事逃逸機(jī)動(dòng)車、報(bào)廢車、未年檢車等由交通原因引起的報(bào)警通過(guò)交通報(bào)警界面報(bào)警。同時(shí)將報(bào)警信息發(fā)送給相關(guān)部門（如治安報(bào)警信息發(fā)送給110，交通報(bào)警信息發(fā)送給管轄大隊(duì)、中隊(duì)等），報(bào)警信息顯示記錄應(yīng)包括車牌圖片，報(bào)警記錄信息，識(shí)別信息，出現(xiàn)的地點(diǎn)，行駛方向軌跡，核實(shí)信息。
結(jié)語(yǔ)
本文通過(guò)對(duì)公安領(lǐng)域交通卡口與治安卡口的功能需求與技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了結(jié)合二者功能需求的多功能智能型卡口系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求與技術(shù)難點(diǎn)，應(yīng)該說(shuō)主要是個(gè)提出問(wèn)題和分析問(wèn)題的過(guò)程，至于真正解決問(wèn)題，還有待在相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)上，由用戶、集成商和設(shè)備廠家的共同努力來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。
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