高清卡口抓拍方案.docx
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高清卡口抓拍方案
浙江大华高清卡口系统
（DH-CP200）
设
计
方
案
浙江大华技术股份有限公司
2010年1月
1.第一部分系统方案设计
1.1.概述
针对目前公安、交警、治安等执法部门对技术标准要求的提高和市场的响应，我们开发出了高达200万像素的嵌入式公路车辆智能监测系统，车辆图像的分辨率达1600*1200像素，所抓拍的图片不仅可以清晰的看清前排司乘人员的面部特征，也可以高质量的分辨车辆的牌照，具有很高的车牌自动识别率，识别率实测可达98%以上。
线圈检测智能卡口系统主要由嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元、电源单元及全天候防护罩组成。
利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路面过往的每一辆机动车进行连续24小时全天候实时记录，计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别，并能进行车辆动态布控，对超速、逆行等违法以及被盗抢、肇事逃逸、作案嫌疑车辆进行报警。
通过公安网络将各个监控点信息传送到交通管理指挥中心，实现信息共享。
本方案在应用系统设计中，对经过公路车道的所有车辆进行图像记录，并实时识别出车辆的牌照，可将识别结果与公安黑名单车辆库、交警违法车辆库的车牌号码进行比对，并有实时报警功能；系统记录的图像可以清楚地分辨前排司乘人员的面部特征，图像的分辨率达到1600*1200像素；系统同时兼顾：
既能清楚的分辨司乘人员的面部特征，且具有尽可能高的车牌自动识别率；系统可以适应各种天气光照环境，对于白天的强光和夜间的补光都有有效的解决方法；系统有较快的拍摄速度、识别速度、查询速度、报警速度；并具有友好的接口，可以与其它系统方便的共享信息。
1.2.系统设计原则
●标准化：
公路车辆智能监测记录系统严格按照公安部颁标准《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）规定的技术要求进行设计，同时，在采用高清摄像技术方面又进行了功能和性能上的扩展。
●可扩展性和兼容性：
由于用户以后的需求会不断增加，系统建设的规模将随之扩大，在设计上，既要在功能上推陈出新，又要兼容旧的系统，以保护用户的投资，因此我们采用模块化设计，模块间数据传输均采用标准的传输协议，任何一个模块的升级短期内都不会影响到其它模块的正常应用。
●可用性：
我们充分考虑用户实际情况，针对大多数用户的要求，设计出可满足各种功能需要的方案，并充分考虑了人为不可抗拒的其他因素造成故障的可能性，应用案例众多，项目经验丰富。
●易用性：
卡口系统采用嵌入式一体化抓拍主机，模块化的设计使安装使用非常方便。
用户只需简单的接线，并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果。
所有实时监控、牌照识别、实时上传等工作，均为完全智能控制，不用单独设置。
●合理性：
严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，使系统的各部分合理配置，有机融合并尽可能的发挥设备潜力和软件功能，最大限度地提高性能价格比。
●先进性：
充分利用科技进步成果，采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。
●实用性：
系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。
●可行性：
系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济承受能力方面的实际情况相吻合。
●可靠性：
采取选用高集成设备，采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性。
●安全性：
系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。
系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。
1.3.系统设计依据
±《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》GA/T832-2009
±《机动车号牌图像自动识别技术规范》GA/T833-2009
±《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/T497-2009
±《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》GA/T651-2006
±《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》GA/T652-2006
±《机动车测速仪》GBT21255-2007
±《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
±《报警图像信号有线传输装置》GBJ115-87
±《民用闭路电视监控系统工程技术规范》GB50198-94
±《计算机信息系统安全保护等级划分准则》GB17859-1999
±《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
±《安全防范工程程序与要求》GA/T75-1994
±《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
±《安全防范系统验收规则》GA308-2001
±《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000
±《邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收暂行技术规范》
±公安部《城市报警与监控系统建设“3111”试点工程实施方案》
±公安部《交通管理信息系统建设框架》
±除上述规范以外的遵循国家现行的其它相关规范和标准要求
1.4.系统工作原理
（一）系统测速原理
测速原理示意图
①当车辆触发B线圈时，系统记录下当前的时刻TB；②当车辆触发线圈A时，系统记录下当前的时刻TA，同时计算车辆的速度
，其中DB为B线圈与A线圈之间的距离；③车辆检测器给出触发信号，触发高清晰工业摄像机进行图像捕捉；④同时，高清晰像机给出触发信号同步闪光灯补光；⑤高清像机捕捉到车辆图像并生成图像储存在主机中；⑥系统将车辆图像进行处理并识别出车辆的信息通过网络上传至控制中心服务器中。
（二）系统流程
系统运行流程图
1.5.系统结构
我公司设计的公路车辆智能监测记录（卡口）系统由卡口车辆记录子系统、中心管理子系统和网络通讯子系统三部分构成。
1.5.1.前端车辆记录子系统结构
卡口车辆记录子系统是公路车辆智能监测记录系统的核心部分，系统由嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元等四部分组成。
对经过道路卡口的所有车辆进行抓拍，获得车辆图像，并自动实时地识别车牌字符，记录下车辆经过的时间、车型、车牌号、方向等数据；并全部汇入网络通讯子系统，通过光纤传输至中心管理平台。
线圈检测系统前端结构示意图
1.5.2.中心管理子系统结构
中心管理子系统主要实现对卡口设备进行远程管理、网络的监控、抓拍图像和数据的处理、可疑黑名单车辆的布控，预收费车辆数据下载，以及违章车辆的处罚等工作，并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题。
中心系统还可以设立一个WEB数据库服务器，安装有ORACLE数据库，让它收集各个数据服务器上的数据，用户可以通过IE浏览器上网查询，全面统计各数据收集服务器的数据，掌握全部的卡口车辆信息。
市分局联网拓扑图如下：
市分局联网拓扑图
1.5.3.网络通信子系统结构
网络通讯子系统主要实现卡口车辆记录部分和指挥中心管理部分的数据和图像信息的传输。
组网结构图如下：
线圈检测系统组网结构图
1.6.系统各主要部分介绍
1.6.1.车辆检测部分
车辆检测部分采用地感线圈的检测方式进行检测，地感线圈是目前被广泛使用的准确性最高的车辆检测方式。
地感线圈是基于涡流传感器的工作原理，线圈中由车辆检测器提供一直产生着频率稳定的交变电磁场，当车辆经过线圈时，交变的电磁场会在车辆的金属底盘中产生涡流，而涡流电磁场又会反过来影响线圈中频率，车辆检测器就是根据线圈中变化的震荡频率来判断车辆经过信息，并给出开关量信号触发抓拍主机抓拍图像。
车辆检测器采用高速车辆检测器，检测器响应时间小于5ms能保证快速有效地触发。
开关量输出采用光隔离输出，以避免触点式开关输出时的延时，大大地提高了测速和抓拍的准确度。
普通车辆检测器的响应时间一般在20ms-40ms左右，不便用于高速触发测速的应用场合，会有触发延时和测速不准的现象。
1.6.2.车速测量部分
为保证相对准确的速度测量值，我们采用一个车道铺设两个线圈的方法来测量车辆的速度。
如图所示。
车速测量原理示意图
图中，线圈A为触发线圈，线圈B为测速线圈。
测速采用微电脑硬件测速装置，测量速度精确，误差小，且有效速度的确认和误差比较均由微电脑来完成，在车辆触发的同时，有效的速度值立即传输到图像采集单元与图像数据混合传输到上位存储器中。
1.6.3.图像采集抓拍部分
系统图像采集抓拍部分是整个系统工作的基础，图像质量的好坏、可靠的抓拍是决定图像有效和车牌识别率直接因素，因此，本系统中我们设计采用专门为车辆捕获应用的高清晰工业摄像机以达到系统设计的目的。
为了更可靠地达到图像采集抓拍的目的，在每个车道上安装一个专业高清晰工业摄像机拍摄经过车道的车辆,使用高清晰工业像机使所拍摄的车辆图像不仅能清晰的分辨汽车牌照,而且能更清晰的分辨司乘人员的面部特征,如图所示。
现场实际抓拍效果图
1.6.4.动力电源部分
动力电源包括空气开关，断路器、稳压电源、过载保护装置、漏电保护装置、防雷装置、接地装置等组成。
系统采用220V交流电源供电，所有的设备供电都要经过必要的安全装置（稳压、过载、漏电），保证用电及设备的安全。
各类设备都能单独控制供电，维护方便。
摄像机防护罩、脉冲频闪灯、立杆、机箱等室外设备设计都充分考虑到了防水、防尘需要。
在立杆上还安装有避雷装置，防止雷电破坏。
1.6.5.辅助光自动控制部分
辅助光系统是卡口系统中在环境光不足的情况下，仍然具有能捕捉到高质量车辆图像的重要的辅助系统，我们方案中采用频闪闪光灯补光，能发出强度可调的微秒量级的脉冲光，是一般闪光灯闪光持续时间的几十分之一。
由于闪光持续时间很短，因此对司机眼睛的刺激减到最小，同时又能清楚拍摄车牌、车型和司乘人员的容貌。
窄脉冲发生器中采用智能关断技术，最大限度地节约了电能，使得连续的补光间隔时间最小可达几微妙，在车流较大和车距较窄的极端情况下都能迅速的发出窄脉冲光来。
1.6.6.主控计算机部分
本系统所有硬件均为模块化嵌入式系统，前端不采用工控主机，图像拍摄、压缩、传输均在前端完成。
系统支持以太网传输，使用TCP/IP协议，后端只需一台计算机就可接收所有测点发回的拍摄数据，网络占用少，标准协议可方便与已有网络连接。
前端设备都配置有IP地址，可通过IP地址在监控中心控制前端设备的工作参数，减少维护人员的工作量。
为使拍摄下来的图像的亮度能适合白天、晚上、阴天、晴天等全天候的情况，我们设计了可靠的算法来通过摄像机的曝光时间和增益值来自动控制拍摄图像的亮度，使得每张图像的亮度既不太亮，也不会太暗，并且可适应逆光和顺光等各种光照情况。
1.7.后端中心设计
1.7.1.中心结构
系统中心结构示意图
1.7.2.中心推荐配置清单
序号
设备名称
型号
数量
备注
1
中心管理服务器
dellR900
1
数量按实际需求配置
2
web服务器
dellR710
1
3
代理服务器
dellR200
1
一般15套卡口主机接一台代理
4
数据存储服务器
DH-ESS3016X
1
5
交换机
16口
2
6
机柜
标准19寸
1
7
ups
山特C10KS
1
8
鼠标键盘
标准
1
1.7.3.中心软件
中心平台软件支持B/S和C/S两种结构模式，可根据用户要求或实际情况进行架设。
B/S结构下平台界面
B/S结构下查询界面
C/S结构下平台界面
2.第二部分系统功能及性能指标
2.1.系统功能
2.1.1.车辆捕获
系统采用线圈检测来捕获经过的车辆，
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