违停自动抓拍识别解决方案.docx

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违停自动抓拍识别解决方案

违停自动抓拍识别解决方案

第1章概述

1.1方案简介

本方案采用枪球联动和违章抓拍服务器相结合模式，对城市道路违法停车行为进行自动抓拍取证。

枪球联动用于视频采集和目标的自动跟踪，违章抓拍服务器用于视频分析、车牌识别、违法判断、图片合成等。

系统利用机器视觉代替人工视觉进行车辆目标提取、违法行为自动判定、自动跟踪放大、自动车牌识别，兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力，准确、快速地对城市道路上的机动车违法停车行为从车辆前部或尾部进行法停车行为从车辆前部或尾部进行取证记录。

1.2应用背景

随着社会经济的发展，城市机动车保有量和机动车驾驶人数量迅猛增长，随之而来的是因为部分机动车驾驶员交通安全意识淡薄，加上城市停车难问题导致城市道路机动车违法停车现象多发。

全国每年因机动车违法停车造成交通拥堵和汽车追尾等事故的数量以百万计，不仅严重影响着城市的整体交通环境，而且造成人民群众人身财产的损失。

对机动车违法停车行为及时准确的进行取证查处，是规范驾驶员开车行为、保证道路畅通安全、创造良好城市交通环境的重要手段。

目前对违法停车的治理主要有现场取证执法和非现场手动抓拍取证执法两种方式。

对于现场取证执法方式，由于我国交警部门警力普遍不足，现场取证执法难以保证违法停车行为都能得到及时纠正查处、有效遏制。

对于非现场手动抓拍取证方式，需要监控人员在监控中心通过视频监控远程实时查看路面车辆情况，在发现有车辆发生违法停车行为时，监控人员手动控制云台摄像机进行车辆抓拍取证，车牌号码需要人工识别输入。

手动抓拍方式需要监控人员不间断实时监控，监控人员容易产生视觉疲劳，而且随着道路管理的需要，违法停车监控点越来越多，监控人员工作负荷越来越大，工作的准确度严重依赖于监控人员自身的责任心、工作状态、精力状态等因素，存在效率低和人工成本高的问题。

为了解决以上难题，开发了一套城市道路违法停车自动抓拍系统，利用机器视觉代替人工视觉进行车辆目标提取、违法停车行为自动判定、自动跟踪放大、自动车牌识别，兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力，准确、快速地对机动车违法停车行为进行检测记录。

第2章总体设计

2.1建设思路

在城市道路中，对于机动车驾驶员违法法律法规关于机动车停放、临时停车规定的违法行为，可以依据图片取证模式四和模式八来进行取证，取证全景图片中必须要有相应的标志、标线；因此建议用户在执法路段增设禁止停车标志指示及违停抓拍取证提示标志，确保执法无争议。

2.2设计原则

1.实用性

系统从满足交警实战需要出发，以行业标准作为设计依据，在满足用户对功能、质量、性能和服务等各方面要求的前提下，合理进行系统功能配置和设备选型，实现最优化的系统配置，保证具有较高的性价比，满足交警业务和社会公共安全管理的需求。

2.先进性

在系统设计过程中，充分借鉴、利用国内外的先进技术和成功经验，在系统结构和设备选型上精益求精，将高清成像、智能视频检测分析等代表行业发展趋势的先进、成熟的技术有机结合在一起，设计出一套性能优越的城市道路违停抓拍系统。

3.可靠性

违停抓拍系统是一个运行环境复杂、使用率高的复杂系统。

考虑系统全天候实时性需求，设计时充分考虑系统的高可靠性，选用成熟的技术和可靠的设备，关键设备应有备份和冗余措施，系统软件应有备份和维护保障能力，并具有较强的容错和系统恢复能力，采用自动检测、自动监控、自动报警、单点自愈、冗余配置、负载均衡等技术来有效地保证系统的高可靠性。

4.规范性

控制协议、传输协议、接口协议、视频编解码、文件格式等符合有关国际通用标准、协议和规范、国家与部颁标准及规定，从技术和机制上保证信息共享和综合利用，系统的操作平台、数据格式、通讯接口与协议等必须是开放（标准或公开）的，可实现互联互通，亦能够为数据交换与信息共享建立标准化沟通渠道。

5.开放性

系统依据相关的标准、规范进行设计，采用通用、规范和安全的数据通讯协议和接口，为违停抓拍系统与其它系统的对接集成提供开放性的数据接口，确保信息高度共享。

2.3设计依据

Ø《中华人民共和国道路交通安全法》（2004.5.1）

Ø《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》（2004.5.1）

Ø《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）

Ø《道路交通安全违法行为视频取证设备技术规范》（GA/T995-2012）

Ø《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GBT28181-2011）

Ø《视频安防系统技术要求》（GA/T367-2001）

Ø《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-94）

Ø《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）

Ø《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）

Ø《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）

Ø《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）

Ø《公安交通电视监视系统验收规范》GA/T509

Ø《视频安防监控系统技术要求》GA/T367

Ø《光缆通信系统传输性能测试方法》GB/T14760-1993

Ø《光纤通信系统通用规范》SJ20552-95

Ø《波分复用光纤通信系统通用规范》SJ20855-2002

Ø《粗波分复用光收发合一模块技术要求和测试方法》YD/T1351-2005

Ø《电视视频通道测试方法》GB3659-83

Ø《彩色电视图像质量主观评价方法》GB7401-1987

Ø《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87

Ø《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90.92

Ø《计算机软件开发规范》GB8566-88

Ø《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T17963）

2.4设计目标

我们希望通过为交通管理部门建设城市道路违法停车自动抓拍系统达到以下目标：

1）减少因城市道路机动车违法停车造成的交通事故、堵塞和交通混乱,创造良好的城市交通环境；

2）提高机动车驾驶员的自觉性，增强安全意识。

2.5系统架构

本系统的设计基于分布式系统的集中管理策略，采用分层结构设计，从逻辑关系上看主要分为三层：

前端子系统—传输子系统—中心管理子系统。

前端子系统主要为一枪一球和违章抓拍服务器，每台违章抓拍服务器可接入4路进行分析。

网络传输子系统由自建路口局域网、专用接入网、中心视频专网构建，实现前端子系统与中心管理子系统之间的互联互通。

中心管理子系统利用统一的数据库、软件及服务，接入分散的设备并建立用户、业务接口，完成设备的统一管理并提供用户业务需要的服务，实现实时监控、数据查询统计、交通违法处理等业务功能与应用。

系统架构如下图：

2.6系统组成

2.6.1枪式摄像机与球式跟踪球机（枪球联动）

在路口对道路情况进行实时视频采集，内嵌智能跟踪模块服务器的控制下进行车辆自动跟踪和车牌放大，它主要包括如下部分：

，在违章抓拍

◆视频采集，提供高清视频；

◆车辆跟踪模块，对违停车辆进行跟踪放大。

2.6.2违章抓拍服务器

违章抓拍服务器内嵌违停自动取证软件，自动检测违停车辆，控制球机抓拍取证，它主要包括如下部分：

◆车辆检测模块，进行车辆检测和违法停车判断；

◆车辆定位模块，定位违停车辆位置，控制球机进行跟踪放大；

◆车牌识别模块，对违停车辆的车牌号码进行自动识别；

◆违法数据生成模块，负责生成和存储违法数据，并传到后台管理系统。

2.6.3后台管理系统

后台管理系统，包括软硬件平台和管理客户端两个部分：

软硬件平台是系统的集中管理存储中心，包括平台软件、数据库软件、服务器、存储设备等，集中管理系统内的违停抓拍设备，进行数据的统一存储和应用。

管理客户端是用户与整个系统的接口，多个用户可以通过不同客户端同时访问整个系统。

后台管理系统的功能包括：

◆实时视频监控：

用户可以通过管理系统查看全网违停抓拍点的实时视频；

◆设防控制：

用户可以进行违停抓拍规则的设置、布防、撤防操作，甚至可以设置在某些时间段布防，而其它时间段则不设防，满足用户多样化的需求；

◆违停查询：

用户可以自定义条件查询违停报警，查看某条违停报警的报警图片和报警过程录像；

◆违法数据处理：

用户可以对系统中未分拣的违法记录按照时间段、违法路口、违法行为等条件进行查询，进行认定违法、判定报废、确认档案不符/套牌等分拣处理。

同时系统具有对分拣处理数据进行复审功能，复审通过后直接上传交警六合一平台，也可以对分拣过程中标记为作废和内部车辆的信息进行处理。

◆报警导出：

用户可以将违停报警导出为txt、html、excel等不同格式的

2.7系统功能

2.7.1违法停车自动取证功能

系统能对城市道路两旁禁停区域内违停的机动车辆进行检测和取证。

可以根据用户的实际需求调整禁停取证时限，当车辆在禁止停车区域内停车超过限定时间，就进行违法自动抓拍取证。

一组取证图片最多可以包括六张图片，六张图片可选择全景或近景图片，图片中叠加时间、地点、车牌号码等信息，一组违法图片同时关联一段违法过程录像。

2.7.2支持手动取证功能

静止车辆无法捕获时，可使用手动取证功能对违法车辆进行手动捕获抓拍，抓拍间隔可在（1-300S）范围内设置，图片类型根据实际要求配置全景/近景。

2.7.3多目标处理功能

系统可对检测区域内多个违法车辆进行检测取证，最多支持同时处理20个目标。

系统可对检测区域内的违法车辆进行定位及车牌识别，建立车辆属性，以便违法取证。

对于同一场景下多目标同时进入检测区域的情况，系统首先对检测到的第一个目标采集第一组全景和特写图片，在球机回归预置位后再对检测区域内其它未进入抓拍队列的违法车辆进行第一组全景和特写图片的采集，然后按照设定的取证时限依次对抓拍队列中的车辆进行第二组全景和特写图片的采集及违法记录生成。

多于多场景巡航取证时，系统除可以对新进行检测场景的违法车辆进行检测取证，也可以对场景内已停放的车辆进行检测取证。

2.7.4车牌自动识别功能

系统能够自动对违停车辆进行跟踪放大，自动识别车牌号码，减少人工识别输入车牌的工作，提高效率。

车牌自动识别功能包括车牌号码和车牌颜色的识别。

1）车牌号码自动识别

系统具备对民用车牌（除5小车辆），警用车牌，2012式新军用车牌，2012式武警车牌的车牌计算机自动识别能力。

2）车牌颜色自动识别

系统能识别黑、白、蓝、黄、绿五种车牌颜色。

2.7.5多场景巡航取证功能

针对球机同一个时间只能监控一个场景，而前端监控点可能有多个场景需要监控，各个场景发生违法停车的时间段不同的情况，系统支持多场景巡航取证，可根据实际情况设置巡航计划，对整个星期或一周内的某一天设置巡航计划，支持一天中最多设置16个时间段。

2.7.6取证图片多种合成方式

对于一组取证图片，系统可以根据用户需要选择是否进行合成，如选择图片进行合成，可根据图片数量选择合适的合成方式和图片压缩质量。

2.7.7查询统计及交通违法处理功能

系统可以对违法数据按时间、地点等方式进行查询统计；同时可以对违法数据进行分拣、审核和自动上传等功能，实现对违法数据的预分拣处理。

通过中心平台系统能对未分拣的违法记录按照时间段、违法路口、违法行为等条件进行查询，进行认定违法、判定报废、确认档案不符/套牌等分拣处理。

系统具有对分拣处理数据进行复审功能，可以对之前分拣的违法记录数据进行复审，也可以对分拣过程中标记为作废和内部车辆的信息进行处理，复审通过的数据直接上传交警六合一平台。

2.7.8自动校时功能

交通违法交通行为的性质认定、属性判定具有较为显著的时间特性，为避免执法过程中争执与矛盾的发生，提高执法处罚的严肃性与有效性，系统利用中心的GPS校时母钟，通过中心平台对系统内设备进行校时，保证系统具备较高的计时精度，确保系统时钟同步具有一致性。

系统内设备重新启动、应用软件恢复工作或网络中断后重新连通时，能自动进行时钟校正。

系统内联网设备的校时周期不大于24小时，所有前端设备点位每日至少与监控中心系统时钟同步一次，24h内的计时误差不超过1.0s。

2.7.9支持录像存储及配额管理

违章抓拍服务器支持录像功能，可选择自动跟踪球机的主码流或子码流进行录像。

违章抓拍服务器标配2TB硬盘，最多可配置4块2TB硬盘，视频和图片分开存储，可以为图片配置存储空间，剩余空间用做录像存储。

2.7.10网络远程维护功能

中心管理软件可以实时查看前端设备的运行状态，支持通过网络实现远程维护、远程设置和远程升级等功能。

第3章前端子系统设计

3.1架设原则

设备的架设的原则为了便于系统有效工作，最大化发挥出系统特征，监控有效面积最大化而提供的建设规范。

为此，需尽量按照如下要求：

1.为了防止设备阻碍正常的道路畅通，或设备被人工破坏，机箱离地面的高度应高于1.8米。

2.系统安装选址时，应尽可能把球机布局在拟检测区域的中心位置，让前端球机有效视角内看见违法车辆的车头或者车尾部分居多。

俯视车辆或者侧面监控违停车辆，因几何上的遮挡关系，较难获得有效的车牌。

3.由于系统的物理约束，存在一定面积的监控盲区。

该区域的大小与前端视频采集系统的安装高度有直接的联系，建议悬挂前端视频采集设备的立杆高度在6米－8米之间。

4.监控区域应尽可能开阔，避开高的建筑目标或树木，以免遮挡球机视线，

3.2前端功能

违停抓拍服务器通过先进智能分析算法，自动控制球机拉近抓拍违停车辆。

它主要包括如下部分：

1）摄像机的设备接入

2）车辆检测模块，检测违停车辆

3）车辆抓拍控制模块，控制对违停车辆的拉近取证

4）违章证据生成模块，负责生成和存储违章证据，并传输到中心管理系统

第4章网络传输子系统设计

4.1网络传输子系统组成

网络传输子系统由路口局域网、接入网和中心视频专网三部分组成。

路口局域网采用独立网段，完成对违停抓拍系统自动跟踪球机、违章抓拍服务器的互联。

枪球联动系统、违章抓拍服务器的上联端口采用接入网IP地址，专用接入网完成路口数据汇聚至监控中心。

中心视频专网完成平台服务器、专用图像客户端等中心设备互联。

其中，视频分析记录仪是路口局域网与接入网的边界设备，带网关功能。

4.2网络带宽需求

1）路口局域网

路口局域网主要用于汇聚前端各种网络设备，一般采用百兆工业级交换机组网。

2）接入线路

接入线路建议采用独立光纤传输，连接路口局域网和中心网络，主要传输枪球联动系统的高清视频和违停抓拍数据，考虑到枪球联动系统采用低码流技术，广角枪机采用4mm,水平视场角：

75度，130万自动高速跟踪球机码流可压缩至1-1.5Mbps，200万自动高速跟踪球机码流可压缩至3-4Mbps，传输带宽需不小于10M，建议采用100M带宽。

3）中心网络

中心网络采用“汇聚-核心”的网络架构，用于连接路口局域网的带宽不小于100M，用于中心网络交换的带宽不小于1000M。

第5章中心管理平台子系统设计

5.1平台概述

VRVIEW视频管理平台，是一个基于服务器、操作系统、依托于数据库、架构于网络的服务系统，是支撑起智能交通类监控系统产品的中央管理平台，一个能够实现设备接入与用户服务的综合软硬件体系。

综合管控平台利用统一的数据库、软件及服务，接入分散的设备并建立用户、业务接口，以完成分散设备的统一管理并提供用户业务需要的服务。

VRVIEW视频管理平台需在指定的路段安装数据采集设备，通过各级接入服务器及其应用软件，最终实现诸如交通违法记录与处理、远程监控等交通业务的功能与应用。

软件平台包括数据库服务器、CMS管理平台、前端违章抓拍服务器、网络存储服务器、、流媒体服务器、CS控制客户端、WEB配置客户端以及路口前端进行数据采集、处理、发送的道口管理主机，可实现对通行路口车辆的牌照识别、测速及超速报警、闯红灯检测、布控车辆检测报警、查询统计、智能研判等功能。

5.2平台结构设计

5.2.1前端违章抓拍服务器

前端违章抓拍服服务是连接前端和后端平台业务的桥梁。

它主要负责实时过车数据的解析、接收、存储、转发，以及报警功能。

具体功能如下：

◆接收前端终端服务器的过车信息和高清图片。

◆识别超速车辆，生成违章信息。

◆通过比对布控车辆库，实现对布控车辆包括黑名单、白名单及各类违章车辆的识别，生成报警信息上传中心。

◆在数据库服务器中写入正常过车及布控、违章车辆信息。

◆在磁盘阵列中存储车辆图片。

◆给CS客户端和WEB客户端发送正常过车、超速过车、布控过车的车辆信息，及指定的实时过车图片。

◆实现第三方平台的联动。

5.2.2CMS管理平台

CMS管理平台，是利用统一的数据库、软件以及服务，在分散的设备与用户之间建立的接口服务平台，用户能够通过这个平台完成对系统中所有设备（前端摄像机、终端服务器、存储等）进行统一的管理与集中控制。

CMS管理平台的主要功能在于设备管理、视频操作、报警管理、系统运维以及用户权限管理，对于用户使用平台的过程而言，以下功能则更具有针对性和实用性：

◆对终端服务器的周期性校时；

◆客户端连接时认证连接；

◆提供WEB服务；

◆数据信息维护；

◆自动撤控。

5.2.3WEB配置客户端

拥有配置系统资源权限的用户，能够通过CMS界面中的配置客户端窗口，对系统参数进行配置，如对系统所辖区域监控点的配置、对录像时间、存储位置的配置以及对用户权限的配置等等。

5.2.4CS客户端

CS客户端拥有与WEB客户端基本相同的业务单元和功能模块，通过CS客户端，用户能够完成以下操作：

◆显示前端设备的运行状态；

◆接收实时过车图片；

◆接收所有路口的正常过车、违章过车、布控过车等信息；

◆实现机动车、非机动车、违章过车、异常牌照等信息的查询和图片校对下载功能；

◆实现多模式的统计功能、各种车辆信息的分析功能、电子地图功能等。

5.3平台功能

1）实时视频监控：

用户可以通过管理系统查看全网违停抓拍点的实时视频

2）设防控制：

用户可以进行违停抓拍算法的设置、布防、撤防操作，甚至可以设置在某些时间段布防，而其它时间段则不设防，满足用户多样化的需求。

3）违停查询：

用户可以自定义条件查询违停告警，查看某条违停告警的告警图片和告警过程录像。

4）告警导出：

用户可以将违停告警导出为txt、html、excel等不同格式的报表