貴陽(yáng)城管高清卡口智能識(shí)別解決方案（上）

　系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)自上到下分為三層，依次為：市區(qū)城管應(yīng)急指揮中心、區(qū)城管指揮中心和前端設(shè)備(具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7)。

圖7 系統(tǒng)組成圖

　　· 市區(qū)城管指揮中心：負(fù)責(zé)全市城管視頻監(jiān)控平臺(tái)及卡口監(jiān)控平臺(tái)的支撐，統(tǒng)一協(xié)調(diào)各區(qū)城管工作;

　　· 區(qū)城管指揮中心：負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)所需圖像的監(jiān)控及卡口監(jiān)控平臺(tái)的支撐。

　　1、前端采集系統(tǒng)

　　本次系統(tǒng)規(guī)劃對(duì)城區(qū)外部20個(gè)主要出入口及中華路等路段作為布點(diǎn)原則，圖像質(zhì)量需滿足高清視頻監(jiān)控識(shí)別的需求，達(dá)到1920×1080的分辨率水平。

　　從高清綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作性質(zhì)考慮，系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的目標(biāo)不但要有高清圖像捕獲率，還必須抓拍到清晰的圖像(車(chē)牌、前排司乘人員、行人)作為事后查詢(xún)、特征搜索和取證的重要依據(jù)。而非機(jī)動(dòng)車(chē)道的攝像機(jī)作為整個(gè)斷面的全景攝像機(jī)，其高清視頻通過(guò)編碼器壓縮后傳送到中心端，提供實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控功能。

　　如圖8所示，本系統(tǒng)分為機(jī)動(dòng)車(chē)道和非機(jī)動(dòng)車(chē)道。對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)道，本方案采用200萬(wàn)像素的高清晰攝像機(jī)，一臺(tái)高清晰攝像機(jī)抓拍兩個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道的車(chē)輛并兼顧相鄰車(chē)道的交叉，同時(shí)提供全景照片，徹底解決了跨線漏車(chē)問(wèn)題，可以清楚記錄車(chē)輛圖像，同時(shí)還可以清晰地顯示前排司乘人員的面貌和行人特征信息，充分體現(xiàn)了高清晰系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。非機(jī)動(dòng)車(chē)道采用200萬(wàn)像素的高清晰攝像機(jī)抓拍非機(jī)動(dòng)車(chē)道上的非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人和機(jī)動(dòng)車(chē)，同時(shí)提供全景照片。

圖8 前端信息采集子系統(tǒng)圖[nextpage]

　　通過(guò)本系統(tǒng)，可以在城市進(jìn)出口的道路上通過(guò)視頻和圖片獲取車(chē)牌、駕駛員面部特征等相關(guān)信息以對(duì)渣土車(chē)的漏渣、掉渣進(jìn)行管理。

　　前端信息采集子系統(tǒng)主要組成部分包括控制主機(jī)、高清攝像機(jī)、輔助照明設(shè)備、軟件及設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施等，安裝在外場(chǎng)路段，通過(guò)采集控制軟件實(shí)現(xiàn)全天候不間斷的機(jī)動(dòng)車(chē)、前排司乘人員、非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人的圖片抓拍和信息處理、存儲(chǔ)、通信等功能，對(duì)于抓拍的機(jī)動(dòng)車(chē)圖片實(shí)現(xiàn)號(hào)牌、顏色、車(chē)型等特征自動(dòng)識(shí)別等功能，所有信息在前端控制主機(jī)內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)，并由專(zhuān)用通信軟件將獲取的所有信息實(shí)時(shí)傳遞給指揮中心。

　　現(xiàn)對(duì)前端信息采集子系統(tǒng)組成圖(圖8)做如下具體說(shuō)明：

　　· 前端設(shè)置的高清晰攝像機(jī)，控制主機(jī)完成了圖像抓拍、號(hào)牌、顏色、車(chē)型等特征識(shí)別到圖片信息采集處理的一個(gè)完整過(guò)程;

　　· 對(duì)應(yīng)每?jī)蓷l機(jī)動(dòng)車(chē)道設(shè)置一套高清攝像機(jī)，對(duì)應(yīng)每一非機(jī)動(dòng)車(chē)道和非機(jī)動(dòng)混合車(chē)道設(shè)置一套高清攝像機(jī)，用于捕捉機(jī)動(dòng)車(chē)、前排司乘人員、非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人的信息。機(jī)動(dòng)車(chē)道的高清攝像機(jī)除了拍攝車(chē)牌、車(chē)頭信息、車(chē)型信息和前排司乘人員特征信息，也用于采集行駛車(chē)輛的完整外形和斷面情況。每一臺(tái)機(jī)動(dòng)車(chē)道用的高清攝像機(jī)在布設(shè)時(shí)，應(yīng)考慮變道車(chē)輛對(duì)系統(tǒng)的影響，相鄰抓拍攝像機(jī)視場(chǎng)要有一定交叉;

　　· 每一套高清攝像機(jī)還需要配以輔助照明設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)照度不同進(jìn)行補(bǔ)充照明，白天克服太陽(yáng)光過(guò)強(qiáng)造成的環(huán)境照度問(wèn)題，夜間增強(qiáng)駕駛?cè)四樝窈蛙?chē)輛輪廓及號(hào)牌圖片效果，確保圖片的清晰捕獲和有效識(shí)別，但同時(shí)必須保證輔助照明設(shè)備對(duì)人和環(huán)境的光污染極少;

　　· 控制主機(jī)對(duì)高清晰攝像機(jī)捕獲和自動(dòng)識(shí)別的圖片、數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理，同時(shí)保存圖片和數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的信息在本地保存的同時(shí)輸出到通信傳輸系統(tǒng)送到信息中心?？刂浦鳈C(jī)主要包含車(chē)輛檢測(cè)，圖像采集，號(hào)牌、顏色、車(chē)型等特征識(shí)別，中央控制、數(shù)據(jù)傳輸和其它輔助功能模塊，其處理能力與斷面的高峰交通量有關(guān)，需要結(jié)合每一斷面的具體位置和車(chē)道實(shí)際情況考慮設(shè)置控制主機(jī)的數(shù)量，配置原則如下。

表1 項(xiàng)目中涉及到的主要產(chǎn)品

　　機(jī)動(dòng)車(chē)道：該類(lèi)型前端設(shè)備每套包含工業(yè)級(jí)高清攝像機(jī)×1、高清鏡頭×1、補(bǔ)光燈×2、高清視頻檢測(cè)器(控制主機(jī))×1、防護(hù)罩×1等;每一套前端設(shè)備覆蓋2個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道。

　　機(jī)動(dòng)車(chē)道采用視頻檢測(cè)觸發(fā)的方式。通過(guò)此種方式，抓拍機(jī)動(dòng)車(chē)道上的機(jī)動(dòng)車(chē)輛和非機(jī)動(dòng)車(chē)輛及行人。檢測(cè)到的車(chē)輛圖片則被發(fā)送到號(hào)牌識(shí)別模塊識(shí)別后壓縮成易于保存和傳輸?shù)腏PEG格式圖片，其余物體則直接通過(guò)目標(biāo)跟蹤的方式選擇合適的圖片壓縮成JPEG格式。同時(shí)在圖片下方疊加地點(diǎn)、車(chē)道、時(shí)間、號(hào)牌、顏色、車(chē)型等信息，并保證圖片的不可修改性。同時(shí)也可以通過(guò)視頻檢測(cè)輸出交通流量和車(chē)輛速度，機(jī)動(dòng)車(chē)道的高清視頻檢測(cè)器同時(shí)實(shí)現(xiàn)事件檢測(cè)功能。

　　非機(jī)動(dòng)車(chē)道：該類(lèi)型前端設(shè)備每套包含工業(yè)級(jí)高清攝像機(jī)×1、高清鏡頭×1、補(bǔ)光燈×1、高清視頻檢測(cè)器(控制主機(jī))×1、防護(hù)罩×1等;每一套前端設(shè)備覆蓋1個(gè)非機(jī)動(dòng)車(chē)道。

　　非機(jī)動(dòng)車(chē)道采集對(duì)象主要為非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人和混行的機(jī)動(dòng)車(chē)輛，同時(shí)提供斷面全景監(jiān)控功能。對(duì)于非機(jī)動(dòng)車(chē)道采用視頻檢測(cè)進(jìn)行觸發(fā)抓拍的方式，即通過(guò)軟件在整個(gè)斷面設(shè)置環(huán)形檢測(cè)區(qū)域，高清晰攝像機(jī)根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行補(bǔ)光控制，將一定幀速率拍攝的視頻流傳送至抓拍模塊，抓拍模塊通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行分析的方式檢測(cè)所有運(yùn)動(dòng)物體并抓拍高清晰圖片。

　　工業(yè)級(jí)高清攝像機(jī)采用200萬(wàn)像素的逐行掃描CCD，具備10比特?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換以及數(shù)字電路處理技術(shù)(DSP)，有高的靈敏度、好的信噪比、以及極小的垂直拖尾電平，輸出1920×1080P/25幀的高清圖像。

　　攝像機(jī)的使用可滿足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的照明情況，前端攝像機(jī)的防護(hù)措施與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相適應(yīng)。

　　攝像機(jī)的安裝位置，以實(shí)際工作需求為準(zhǔn)，安裝時(shí)無(wú)視角盲區(qū)，能有效防止人為破壞。

　　以一個(gè)單側(cè)斷面(單向四條機(jī)動(dòng)車(chē)道，一條非機(jī)動(dòng)車(chē)道)為例，前端設(shè)備安裝示意圖如圖9。

　　2、傳輸系統(tǒng)

　　根據(jù)項(xiàng)目需求，本系統(tǒng)基于綜合業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)完成IP接入、光纖接入等多種形式視頻信號(hào)的傳輸、交換和管理。[nextpage]

　　3、中心應(yīng)用系統(tǒng)

　　視頻檢測(cè)應(yīng)用：

　　· 信息處理相關(guān)業(yè)務(wù)功能：對(duì)獲取的車(chē)輛、非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人信息的有效組織與存儲(chǔ)管理。信息的統(tǒng)計(jì)分析與查詢(xún)檢索可對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表、平面圖或三維圖(餅圖、折線圖、直方圖等)，為管理者提供決策參考。系統(tǒng)支持按時(shí)刻、時(shí)間段、特定號(hào)牌、顏色、車(chē)型等條件查詢(xún)以及帶通配符的模糊查詢(xún)(特征搜索);支持B/S架構(gòu)下的中央遠(yuǎn)程查詢(xún);

　　· 信息的輸出：信息互聯(lián)與交換功能;為了實(shí)現(xiàn)公安數(shù)據(jù)共享，系統(tǒng)必須預(yù)留與其它系統(tǒng)進(jìn)行信息互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換的接口。

　　網(wǎng)管：系統(tǒng)設(shè)置統(tǒng)一網(wǎng)管平臺(tái)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)、配置系統(tǒng)參數(shù)等。

　　保密安全：系統(tǒng)采用光接入/傳輸方式，杜絕造成公安網(wǎng)絡(luò)暴露于公安節(jié)點(diǎn)之外，確保系統(tǒng)的保密安全。

　　系統(tǒng)主要特點(diǎn)

　　1、前沿的視頻動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，不需要埋設(shè)線圈

　　視頻檢測(cè)技術(shù)是攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)結(jié)合構(gòu)成的視頻檢測(cè)方式，是較先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)。而項(xiàng)目中的卡口系統(tǒng)的視頻動(dòng)態(tài)跟蹤檢測(cè)技術(shù)，是通過(guò)應(yīng)用高端算法，使檢測(cè)捕獲率更為優(yōu)秀，是目前國(guó)際上應(yīng)用最為成熟穩(wěn)定、最有發(fā)展?jié)摿Φ囊曨l檢測(cè)技術(shù)。其工作原理是通過(guò)視頻攝像機(jī)作為傳感器，在其視頻范圍內(nèi)通過(guò)各種檢測(cè)算法，計(jì)算目標(biāo)(機(jī)動(dòng)車(chē)輛、非機(jī)動(dòng)車(chē)輛、人等)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)判斷出目標(biāo)的存在，并可通過(guò)檢測(cè)算法的改進(jìn)和調(diào)整得到需要的各種交通數(shù)據(jù)信息。

　　視頻動(dòng)態(tài)跟蹤檢測(cè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：

　　· 拍攝區(qū)域廣，可以獲得區(qū)域交通圖像信息，直觀了解現(xiàn)場(chǎng)狀況;

　　· 圖像信息量豐富，可實(shí)時(shí)獲得多車(chē)道的車(chē)輛信息;

　　· 安裝方便，不損害路面;

　　· 可擴(kuò)展性好，運(yùn)行效率高;

　　· 可以進(jìn)行各種交通異常狀況的檢測(cè)、識(shí)別和報(bào)警。

　　本系統(tǒng)不需要埋設(shè)地感線圈，安裝施工方便，后續(xù)維護(hù)簡(jiǎn)單，受車(chē)輛遮擋等外部因素影響小。

　　2、高像素?cái)z像機(jī)清晰抓拍車(chē)輛特征和前排司乘人員

　　本系統(tǒng)應(yīng)用目前在監(jiān)控領(lǐng)域中前沿的高清晰度攝像機(jī)，與傳統(tǒng)的480線或者520線(約40萬(wàn)像素)CCTV攝像機(jī)相比，高清晰度攝像機(jī)分辨率可達(dá)1920×1080(超過(guò)200萬(wàn)像素)，在配合恰當(dāng)?shù)溺R頭的條件下，可以超過(guò)1000線的清晰度。

　　3、識(shí)別技術(shù)先進(jìn)，捕獲率及識(shí)別率高

　　在核心的車(chē)牌識(shí)別技術(shù)上，采用計(jì)算機(jī)圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)，快速車(chē)牌定位分割，多幀圖像實(shí)時(shí)融合，識(shí)別結(jié)果的可信度判別，捕獲率≥99%，識(shí)別準(zhǔn)確率≥95%。

　　采用了獨(dú)特的識(shí)別技術(shù)，對(duì)于車(chē)輛的前、后牌均能有效地識(shí)別，并對(duì)模糊、傾斜的車(chē)牌進(jìn)行有效矯正，具備對(duì)民用、警用、軍用、武警、個(gè)性化車(chē)牌等號(hào)牌的自動(dòng)識(shí)別能力。

　　4、不增加設(shè)備實(shí)現(xiàn)跨中線抓拍

　　該系統(tǒng)一個(gè)攝像機(jī)監(jiān)控兩個(gè)車(chē)道，單個(gè)攝像機(jī)視場(chǎng)范圍要求達(dá)到8米以上。相鄰兩個(gè)攝像機(jī)的視場(chǎng)范圍有一塊牌照寬度的重合，這樣保證至少有一張圖片有完整的車(chē)輛號(hào)牌，可以牌照識(shí)別，實(shí)現(xiàn)比對(duì)報(bào)警功能。

　　5、靈活的功能擴(kuò)展，支持事件檢測(cè)，交通流數(shù)據(jù)采集等多種功能

　　本系統(tǒng)采取了視頻動(dòng)態(tài)跟蹤檢測(cè)的檢測(cè)技術(shù)，這種檢測(cè)技術(shù)具有支持活動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的功能;系統(tǒng)集多種功能于一身，使其還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向指揮中心提供實(shí)時(shí)交通信息如車(chē)速、車(chē)流量，占有率，交通密度等。

　　同時(shí)系統(tǒng)還具有交通事件檢測(cè)、卡口、超速、違停、違法掉頭、逆行、壓線及不按照車(chē)道行駛等多種交通行為的檢測(cè)功能。本項(xiàng)目中的卡口系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需求，方便的升級(jí)實(shí)現(xiàn)上述任何一種或幾種功能，避免了反復(fù)投資浪費(fèi)資源。[nextpage]

圖9-1 斷面設(shè)備安裝示意圖(機(jī)動(dòng)車(chē)道和非機(jī)動(dòng)車(chē)道混合模式)

 圖9-2 斷面設(shè)備安裝示意圖(機(jī)動(dòng)車(chē)道唯一模式)

圖9-3 斷面設(shè)備安裝示意圖(非機(jī)動(dòng)車(chē)道唯一模式)

　　6、豐富的車(chē)輛特征識(shí)別和搜索功能

　　與傳統(tǒng)卡口識(shí)別系統(tǒng)相比，本項(xiàng)目中的識(shí)別系統(tǒng)不但可以識(shí)別車(chē)型、車(chē)牌顏色、車(chē)牌號(hào)，還可以自動(dòng)識(shí)別車(chē)身顏色、車(chē)輛廠商標(biāo)志(車(chē)標(biāo))等，同時(shí)所有特征都支持搜索查詢(xún)功能。

　　7、系統(tǒng)安全、嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)級(jí)電子鍵盤(pán)

　　· 操作系統(tǒng)采用基于控制機(jī)的嵌入式Linux系統(tǒng)，具有系統(tǒng)保護(hù)和系統(tǒng)自恢復(fù)功能，可有效防止計(jì)算機(jī)病毒和黑客的惡意攻擊，提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性;

　　· 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有監(jiān)控單元，可實(shí)現(xiàn)軟硬件雙重監(jiān)測(cè)保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)軟件運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，使軟件恢復(fù)運(yùn)行。一旦軟件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失靈，硬件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可使整個(gè)主機(jī)系統(tǒng)復(fù)位，做到雙重保護(hù)，提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。

　　8、完善的后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)，擴(kuò)展性強(qiáng)，滿足大容量信息處理

　　具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　· 系統(tǒng)具有大流量吞吐性和大負(fù)載的接入能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理和融合，在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上對(duì)多種實(shí)現(xiàn)交通信息顯示、調(diào)用、控制和管理;

　　· 系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求，對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行重新抽取、擴(kuò)展和綜合利用，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)平臺(tái)的擴(kuò)展;

　　· 系統(tǒng)采用靈活動(dòng)態(tài)的處理模式，適用于多業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用處理。

　　系統(tǒng)價(jià)值分析

　　業(yè)務(wù)統(tǒng)一

　　在以往的交通業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，由于受技術(shù)條件的限制，交通流信息、交通視頻信息、交通事件信息、治安卡口等交通信息分別由不同的系統(tǒng)完成，甚至由不同的部門(mén)進(jìn)行建設(shè)與管理。這些都不可避免地給系統(tǒng)的整體應(yīng)用帶來(lái)缺陷與不足。

　　高清智能卡口檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)由一套系統(tǒng)提供多種交通信息和業(yè)務(wù)應(yīng)用，避免系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃多頭、交通信息來(lái)源多頭、管理服務(wù)多頭等不利于因素，在信息業(yè)務(wù)應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，有助于更好地服務(wù)于智能交通應(yīng)用。

　　服務(wù)統(tǒng)一

　　傳統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，交通流信息、交通視頻信息、交通事件信息、治安卡口等系統(tǒng)自成系統(tǒng)，建設(shè)方不同、建設(shè)時(shí)間不同、系統(tǒng)提供方和設(shè)備供應(yīng)方也不同。各系統(tǒng)采用的傳輸線路也不盡相同，有的是光纖接入，有的是租用電信寬帶，有的是租用其他通信路由。盡管每個(gè)子系統(tǒng)、每個(gè)單位工程的參與各方的責(zé)任與義務(wù)是明確的，但從整個(gè)系統(tǒng)的角度上看，缺乏統(tǒng)一的管理、缺乏清晰的權(quán)責(zé)結(jié)構(gòu)，責(zé)任方多、不確定因素多，這對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

　　這套高清智能卡口檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、服務(wù)統(tǒng)一，責(zé)任主體明確、維護(hù)管理便捷、服務(wù)明晰統(tǒng)一，有力地支撐系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行。

　　信息標(biāo)準(zhǔn)化

　　目前，國(guó)內(nèi) ITS 界在標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向和重要性方面已經(jīng)取得了共識(shí)，認(rèn)為當(dāng)前必須盡快制訂我國(guó)智能交通系統(tǒng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理、傳輸和共享等環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

　　為了更好的適應(yīng)系統(tǒng)的整合及多業(yè)務(wù)的融合，項(xiàng)目中使用的高清智能卡口檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多種交通信息的采集、傳輸和應(yīng)用，信息的編碼標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、中間件接口等均符合國(guó)家相關(guān)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

貴陽(yáng)城管高清卡口智能識(shí)別解決方案（上）