高清智能卡口管理系统方案.docx
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高清智能卡口管理系统方案
高清智能卡口管理系统
（线圈触发）
（VT-ITS）
综合方案
线圈触发
智能卡口管理
机动车号牌自动识别
测速
车流量统计
北京文安科技发展有限公司
北京海淀区中关村东路8号903室
0855
年5月北京
1.概述
卡口自动监测系统作为现代交通违章自动监测的有效补充，在非现场执法中占有重要的地位，通过各相关部门近几年的共同建设，自动监测系统在现代交通执法中得到了大量的应用，并取得了一定的成效。
XX市治安卡口视频监控系统（以下简称治安卡口系统）由卡口号牌系统、视频系统和卡口集成平台等三大部分组成，用于城市主要公路出入口、公路收费站等治安卡口及重要治安地段的全天候实时检测与记录。
系统主要通过对过往机动车、前排司乘人员脸像记录，自动比对车牌信息，自动报警各类布控车辆，从而加大进出卡口机动车和驾驶人的查控力度，为查处交通违法嫌疑车辆、交通肇事逃逸车辆、盗抢车辆提供线索和依据，为公安业务提供信息化和数字化服务。
系统采用全数字化的传输和图像处理方式，前端所有监控图像和卡口车辆信息进行数字化处理，上传至市公安局指挥中心。
利用治安卡口子系统识别、比对、报警处理过往车辆信息，为公安各警种的侦查破案提供的线索，进行关联分析综合应用提供高效手段，通过配套的警用GIS地理信息子系统快速定位和调度警力。
本项目整体规划是：
在全市范围内建设以市局为治安卡口视频监控总中心、交警支队为二级监控中心，在全市范围内的市区城际道路、市际道路、省（国）道收费站、高速公路收费站设置视频监控摄像头，本项目拟建共41个布控点共222个车道
高清卡口自动监测系统是集图像数字采集、存储、压缩、行为判断及车辆号牌实时自动识别等诸多功能于一身，并具有强大的查询、统计与报表打印等后台数据处理功能；同时也可广泛应用于公路要道通行车辆监控与报警、超速车辆监控与报警、省际或市际出入口车辆监控与报警、重要治安卡口通行车辆监控与报警等车辆监控记录与报警系统。
该系统为交管部门记录逃逸车辆、打击肇事逃跑、盗抢机动车犯罪及处罚交通违章实时提供准确车辆信息和证据。
系统二十四小时全天候工作，经长期运行，性能稳定可靠，尤其在夜间车辆记录性能上，处于国内领先地位，为公路的交通管理现代化，构筑了功能强大的智能监测系统，为公安部“平安大道”的建设以及“治安防控体系”的建设发挥着重要作用。
2.系统总体设计
系统建设背景
大力加强“三道监控防线”建设，加快建设和完善市、区县级公安卡口集成平台，建立整个XX市治安卡口视频监控统一平台，充分整合数字和模拟资源，实现全市主要道路和出入口等治安卡口视频监控互联互通。
本项目分二期建设，一期工程建市局卡口集成平台1个，32个布控点共176个车道，治安卡口系统的配套硬件/软件设施配置、应用功能、系统管理、数据共享等由公安机关提出建设需求并长期使用图像数据。
除一期建设内容外，还考虑到整个城市治安视频监控系统的总体设计方案，包括市局、各县（市、区）和派出所三级监控中心之间的互联互控，及下属各监控中心的建设。
高清智能卡口管理系统（VT-ITS）通过在路口建立监控系统，实现对公路上监控区域内通行的车辆进行实时监视、抓拍、识别、速度检测、报警、记录保存车辆通行的信息。
对任何时间通过该车道的车辆进行识别和记录，并可通过传输到中心系统进行集中有效的管理，能为公安部门的有效打击超速等各种违法行为以及盗抢和黑名单机动车犯罪、查缉交通肇事逃逸案件、分析交通状况、加强治安管理等提供有效的技术支持。
系统建设的基础条件
1、设备条件：
路区监控系统建设配套的中心机房环境由业主负责建设。
相关的供电、市政施工等配套工程由业主负责完成。
2、技术条件：
图像自动记录监测器利用现有通信光缆实时回传数据和图像。
监控点和中心均具备本地光缆接入条件。
3、环境条件：
系统室外设备工作温度：
－30～＋70C；
湿度：
≤95%；
室内工作环境为标准机房环境。
工作电压：
室外设备：
AC22015%，50Hz3Hz。
室内设备：
不间断电源供电。
设计依据标准
主要设计标准及依据如下：
《广东省社会治安视频监控系统建设指引》
《广东省社会治安视频监控系统数据传输技术规范》
《广东省社会治安视频监控系统监控中心平台建设规范》
《广东省Linux软件推进计划》（粤发改高﹝2004﹞479号）
《关于在广东政法信息网工程建设中优先采用Linux操作系统软件的通知》（粤政法网办﹝2006﹞69号）
《地级（含）以上城市公安机关“三台合一”接处警系统技术规范》（公安部办公厅2005年12月）
《道路交通事故现场信息代码》GA17-2003
《机动车登记信息代码第7部分：
机动车号牌种类代码》
《安全防范工程费用预算编制办法》GA/T70-2004
《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000
《安全防范工程程序与要求》GA/T75-1994
《计算机信息系统防雷保安器》GA173-1998
《公安移动通讯网警用自动级规范》GA176-1998
《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》GA267－2000
《安全防范系统验收规则》GA308-2001
《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
《报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议》GA/～
《公安交通指挥系统建设技术规范》GA/T445-2003
《闯红灯自动记录系统通用技术条件》GA/T496-2004
《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/T497-2004
《视频安防监控系统变速球型摄像机》GA/T645–2006
《视频安防监控系统矩阵切换设备通用技术要求》GA/T646–2006
《视频安防监控系统前端设备控制协议》GA/T647–2006
《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
《城市监控报警联网系统通用技术要求》GA/T669–2006
《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》GA/T670–2006
《民用闭路监控电视系统工程技术规范》GB02198-94
《计算机软件开发规范》GB8566-88
《文物系统博物馆安全防范工程设计规范》GB/T16571-1996
《防盗报警中心控制台》GB/T16572-1996
《银行营业场所安全防范工程设计规范》GB/T16676-1996
《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677-1996
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
《民用闭路电视系统工程技术规范》GB50198-94
《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168－92）
《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
《电业安全工业规程》（DL－408－91）
《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-83
《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232－90\92
《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》CECS81-96
《以太网10BASE-T标准》
《以太网100BASE-T标准》
《安防系统工程质量检验实施细则（试行稿）》
《用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》
《交通管理信息系统建设框架》
“公安交通指挥中心建设与发展的若干意见”
“道路交通科技发展九五计划和2010年规划”
设计原则和目标
在系统设计中，力求满足以下要求，以最优的性能价格比保护投资，我们将遵循以下设计原则：
全面遵循公安部关于“全国公路机动车辆监控信息综合应用系统（查缉布控平台）”的建设指南要求，按照统一标准的道路监控信息数据、非现场违法处罚信息数据的标准和规范，接入到统一的智能交通监控系统管理平台进行统一管理，统一发布，保障信息的共享和综合利用。
考虑到公安部门工作的特殊性，以及治安卡口自身的特点，系统设计过程中应严格遵循以下原则：
标准性
公路车辆智能检测记录系统是本系统方案的重点，设计中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/T497-2004）规定的技术要求进行设计，采用高清晰摄像技术。
可扩展性
由于技术和需求会不断的发展，对系统功能的要求和系统建设的要求也会不断的增多，因此，在系统设计上，系统接口应且有良好的扩展性，当硬件设备升级时，新设备的研制应该考虑到和原有的设备接口具有一致性，做到系列化，系统可方便提供更高分辨率的高清晰摄像机，且无需改动软件，只需要进行设置即可。
对于以后系统所应具有的其它扩展功能，如对司乘人员人脸的自动识别、对车辆车标的自动识别、对路面交通事件的及时响应、全程平均车速的测量、全程交通透导，无线报警，短信服务等，只要增加相关模块和设备即可解决，最大限度保护已有投资。
兼容性
系统设计应严格遵循国家标准的要求，所有数据格式和接口都是按标准设计，系统的软硬件均应采用模块化设计，模块间的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应都不会影响到其它模块的正常应用。
网络传输部分设计需实现了对用户的透明，应提供统一的开发性网络组件。
系统需要兼容不同分辨率的高清晰工业摄像机。
在某单一车道内，既可以单独拍摄，也可以多种摄像机组合拍摄，系统支持车道前拍和尾拍同步拍摄，并最少应支持单车道三种以上拍摄模式。
系统界面应自动适应各种分辨率环境。
而且界面应该相应兼容各种拍摄模式，且可以兼容垂直和水平镜像，支持界面的水平和垂直布局。
可靠性
系统的可靠性是指系统抵御外界干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。
鉴于本系统的应用性质，其运行可靠性必须得到绝对的保证，否则将造成巨大的物质损失和极坏的社会影响。
另外，由于该系统部分设备在公路野外，环境条件恶劣，如果没有可靠性的保证，将直接影响到系统的使用价值。
为此，图像采集识别控制主机应放在环境较好的公安机房内，即采用主机后置模式，这样较大的改善了控制主机的工作环境，系统应具有防盗、耐高温、抗寒、排风等基本功能，使用的电气接线端子、过载、漏电及断路保护装置、避雷装置、熔断器等装置均符合国家有关电气安全标准要求。
系统应具有意外事件自动重启功能。
易维护
系统应在设计时充分考虑了系统的易维护性，确保系统在使用中出现故障时在最短的时间内恢复运行。
应具备设备日志，远程维护与管理，故障及时告警等方便维护的功能。
设计标准及依据（包括但不限于）
《广东省社会治安视频监控系统建设指引》
《广东省社会治安视频监控系统数据传输技术规范》
《广东省社会治安视频监控系统监控中心平台建设规范》
《广东省Linux软件推进计划》（粤发改高﹝2004﹞479号）
《关于在广东政法信息网工程建设中优先采用Linux操作系统软件的通知》（粤政法网办﹝2006﹞69号）
《地级（含）以上城市公安机关“三台合一”接处警系统技术规范》（公安部办公厅2005年12月）
《道路交通事故现场信息代码》GA17-2003
《机动车登记信息代码第7部分：
机动车号牌种类代码》
《安全防范工程费用预算编制办法》GA/T70-2004
《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000
《安全防范工程程序与要求》GA/T75-1994
《计算机信息系统防雷保安器》GA173-1998
《公安移动通讯网警用自动级规范》GA176-1998
《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》GA267－2000
《安全防范系统验收规则》GA308-2001
《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
《报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议》GA/～
《公安交通指挥系统建设技术规范》GA/T445-2003
《闯红灯自动记录系统通用技术条件》GA/T496-2004
《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/T497-2004
《视频安防监控系统变速球型摄像机》GA/T645–2006
《视频安防监控系统矩阵切换设备通用技术要求》GA/T646–2006
《视频安防监控系统前端设备控制协议》GA/T647–2006
《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
《城市监控报警联网系统通用技术要求》GA/T669–2006
《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》GA/T670–2006
《民用闭路监控电视系统工程技术规范》GB02198-94
《计算机软件开发规范》GB8566-88
《文物系统博物馆安全防范工程设计规范》GB/T16571-1996
《防盗报警中心控制台》GB/T16572-1996
《银行营业场所安全防范工程设计规范》GB/T16676-1996
《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677-1996
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
《民用闭路电视系统工程技术规范》GB50198-94
《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168－92）
《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
《电业安全工业规程》（DL－408－91）
《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-83
《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232－90\92
《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》CECS81-96
《以太网10BASE-T标准》
《以太网100BASE-T标准》
《安防系统工程质量检验实施细则（试行稿）》
《用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》
《交通管理信息系统建设框架》
“公安交通指挥中心建设与发展的若干意见”
“道路交通科技发展九五计划和2010年规划”
3.高清智能卡口监测管理技术设计
高清智能卡口监测管理系统构成
高清智能卡口监测管理系统作为智能卡口的一种新的实现方式，是现代交通违章自动监测的有效补充，在非现场执法中占有重要的地位，高清智能卡口监测管理系统通过对公路上监控区域内通行的车辆进行实时监视、抓拍、识别、报警、记录和管理，为公安部门的有效打击盗抢和黑名单机动车犯罪、查缉交通肇事逃逸案件、分析交通状况、加强治安管理等提供有效的技术支持。
为城市交通管理系统的信息化、智能化进程提供可靠保证。
根据现有经费及卡口车流量的综合因素，以重点保障省际卡口及市区城际卡口、市际卡口、与国、省道连接的卡口建设为原则。
构建省际卡口（省边界卡口），布置在进出省的各级道路和渡口，出省方向应优先布置，主要干道，国道，省道优先布置。
构建市际卡口（各地市辖区界卡口），布置在各地市的各级道路，主要干道，国道，省道优先布置。
构建市区城际卡口（各市区，县城区界卡口），布置在各地市的主城区（建成区）边界，所属郊县（区）的城区边界，主城区优先布置，有条件的郊县（区）优先配置。
系统结构
高清智能卡口监测管理系统是一系列软、硬件产品的有机组合系统，按照功能的不同，系统大致可以分为车辆检测和数据传输两大部分：
前端路口控制部分，包括：
控制设备：
工业控制计算机
检测设备：
图像抓拍设备：
高清摄像机
车辆检测设备：
双路检测器
夜间照明设备：
频闪灯
防护设备：
防护罩
软件：
牌照识别软件
数据传输部分，包括：
通讯传输设备：
光端机、网络交换机
经过上述软、硬件设备的协调合作，将时间、地点、车牌图片、车牌号码等基础数据上传到中心服务器。
系统拓扑图
图3-2系统拓扑图
道路车辆智能监控记录系统集合车辆违章监测、车辆号牌识别、车辆速度检测和路面监控功能。
在主要道路出入口安装车辆智能监控记录系统的目的是记录全部通行车辆的全部特征信息同时，对车辆超速等交通违法行为进行取证，同时能监控路面车辆通行信息并在地理信息系统上反映出来，定时或视情况将路况安全信息（如气象、路况、道路堵塞等）发布在路旁诱导屏上为驾乘人员服务。
前端路口控制部分
道路车辆智能监控记录系统的前端设备主要有工控机、高清工业级摄像机、频闪灯，双路检测器、光纤收发器等。
图3-1前端系统拓扑图
在安装过程中需要注意防水、防盗、防雷、防尘，保证设备安全正常工作。
网络传输部分
该部分主要将前端控制部分的车辆信息的传输到交警数据中心的任务，同时操作人员在交警数据中心应用远程管理软件通过该网络可对前端控制设备进行远程管理及设备参数设置。
该传输网络可以采用光纤通讯、电话拨号、数据专线、宽带网络、光纤网络、无线GPRS/CDMA等方式，与视频监视系统共用光端机，因此采用的是数模复用光端机，即在一根单模光纤上传输视频监视系统前端快球的视频信号、及镜头的控制信号，同时提供100M的以太网口用以传输自动记录系统前端控制部分的违法车辆信息。
中心管理部分
中心系统完成对路口的设备、数据通讯管理和数据处理工作。
主要包括：
数据查询、处理、发布模块；抓拍数据维护模块；机动车监控（闯红灯违法车辆、黑名单管理）模块；设备管理监控模块；监测报警模块；用户管理监控模块。
整个系统的模块结构如下图3-5如示。
图3-5系统模块结构图
数据查询、处理、发布模块主要用于各类数据的综合查询和统计工作，包括车号数据查询统计、黑名单数据查询统计、车号与黑名单的数据对比查询、统计、分析等。
抓拍数据维护模块主要完成对抓拍形成的图像数据以及识别出的车号牌等数据的管理，包括增加、修改、删除及各类查询等。
对于不能识别以及识别错误的车号，则可由人工进行增加和修改。
机动车监控（违法车辆、黑名单管理）模块主要完成违法车辆以及黑名单中车辆信息的传输、增加、修改、删除、更新等工作。
通过该模块，系统可与上级部门通过网络及人工等各种方式进行数据的交换，并可根据上级指令对黑名单进行修改维护等工作。
设备管理监控模块主要完成对相关各硬件设备运行情况的监控，保证系统正常安全的运行
监测报警模块的主要功能是根据黑名单以及数据库中的车号识别信息，判断通过控制点的车辆中是否有非法车辆，如果发现非法车辆，则立即发出警报，以提醒相关人员及时进行处理。
用户管理功能主要是对使用本系统的人员进行管理，其重点是对各类人员的操作权限进行严格控制，以保证系统的正常、高效运行。
4.系统结构及工作原理
高清智能卡口管理系统（VT-ITS）是一种采用线圈方式触发的智能化车牌识别系统，可对视频图像中静止或行驶中的车辆进行监测、定位、跟踪，并对车牌等进行判断和识别。
高清智能卡口管理系统（VT-ITS）操作方便，识别率高，识别速度快，对不同的光照条件、图像质量和摄像角度都有相当的适应性，还可以通过线圈检测设备对过往车辆进行测速。
另外，本系统还拥有完善的配置和查询管理功能以及方便的升级和功能扩展接口，为用户的实际应用提供了便利。
系统框架
高清智能卡口管理系统（VT-ITS）采用高度模块化的设计，将车牌识别过程的各个环节各自作为一个独立的模块，系统的系统框架如图4-1所示：
图4-1车牌识别系统框架
高清智能卡口管理系统（VT-ITS）采用国际领先的计算机智能算法技术，首先通过获取的每一帧图像，利用最先进的视频检测技术对行驶中的车辆的车牌进行定位和跟踪，从中自动提取车牌图像，然后经过车牌精确定位、切分和识别模块准确地自动分割和识别字符，得到车牌的全部字符信息以及颜色和类别信息。
另外通过车辆检测模块，可以鉴别出无牌车辆并输出结果。
通过查询违法数据库得到车辆的违法信息，显示违法车辆的相关信息，同时现场报警。
通过查询征稽数据库得到车辆的征稽信息，显示欠费车辆的相关信息，同时报警。
另外，系统还采用独特的在线学习新技术，对各识别模块进行动态的调整，使得车牌识别系统能够自动适应各种应用环境变化，从而大幅提高识别系统的应用性。
车辆检测模块
本系统加入了国际领先的车辆检测模块，彻底解决了多目标检测跟踪的世界难题，通过对图像进行分析，判断其中所有车辆的位置，对图像中的物体进行跟踪，并在物体位置最佳的时刻，记录该物体的特征图片，很好的克服各种外界的干扰，得到更加合理的识别结果，可以检测无牌车辆并输出结果。
车牌定位模块
车牌定位模块是一个十分重要的环节，是后续环节的基础，其准确性对整体系统性能的影响巨大。
本系统完全摒弃了以往的算法思路，实现了一种完全基于学习的多种特征融合的车牌定位新算法，适用于各种复杂的背景环境和不同的摄像角度。
由于该算法是一种完全基于学习的算法，只要有足够的学习样本，可以快速训练出针对不同车牌类型的新的检测模型。
车牌矫正及精定位模块
受拍摄条件的限制，图像中的车牌总不可避免的存在一定的倾斜，需要一个矫正和精定位环节来进一步提高车牌图像的质量，为切分和识别模块做准备。
本系统使用独创的精心设计的快速图像处理滤波器，该算法不仅计算快速，而且利用的是车牌的整体信息，避免了局部噪声带来的影响。
使用该算法的另一个优点就是通过对多个中间结果的分析还可以对车牌进行精定位，进一步减小非车牌区域的影响。
车牌切分模块
本系统实现了一个十分鲁棒的车牌切分模块。
利用了车牌文字的灰度、颜色、边缘分布等各种特征，能较好地抑制车牌周围其他噪声的影响，并能容忍一定倾斜角度的车牌。
这一算法有利于车牌图像噪声较大场合的应用。
车牌识别模块
在车牌识别模块中，本系统采用了多种识别模型相结合的方法，构建了一种层次化的字符识别流程，有效地提高了字符识别的正确率。
另一方面，本系统在字符识别之前，使用计算机智能算法对字符图像进行了前期处理，不仅尽可能保留了图像信息，而且提高了图像质量，提高了相似字符的可区分性，保证了字符识别的可靠性。
车牌识别结果决策模块
本系统与其他车牌识别系统的一大不同之处在于，本系统可以对每帧视频图像进行实时识别，因此在一辆车通过视野的过程中，本系统将得到若干相同或不同的识别结果。
这就需要一个识别结果的决策模块，具体地说，决策模块利用一个车牌经过视野的过程中留下的历史记录（包括识别结果、识别可信度、轨迹记录、相似度记录等），对识别结果进行智能化的决策，通过计算观测帧数、识别结果稳定性、轨迹稳定性、速度稳定性、平均可信度和相似度等度量值得到该车牌的综合可信度评价，从而决定是继续跟踪该车牌，还是输出识别结果，或是拒绝该结果。
一个车牌的最终识别结果是通过分析所有帧的识别结果，对它们进行智能化的归类和投票，并结合一定的文法信息综合而成。
这种方法综合利用了所有帧的信息，减少了以往基于单幅图像的识别算法所带来的偶然性错误，大大提高了系统的识别率和识别结果的正确性和鲁棒性。
车牌跟踪模块
车牌跟踪模块记录下车辆行驶过程中每一帧中该车车牌的位置以及外观、识别结果、可信度等各种历史信息。
由于车牌跟踪模块采用了具有一定容错能力的运动模型和更新模型，使得那些被短时间遮挡或瞬间模糊的车牌仍能被正确地跟踪和预测，最终只输出一个识别结果。
在线学习模块
在以上各个模块中，使用了大量基于学习的算法，本系统特别添加了在线学习模块，该模块采用最新的反馈型学习模型，利用决策模块和跟踪模块得到的车牌质量、车辆轨迹、速度等反馈信息，智能化地更新一些算法参数，使得系统能快速适应新的应用环境。
该算法作为已有算法的一个有力补充，进一步提高了系统性能。
系统功能
高清智能卡口监测管理系统不等同于一般安防监控，它将车辆记录、交通违法行为监测和路面监控有机结合起来，不仅能对受监控路面行驶的汽车特征进行全天候、不间断的自动采集、传输和处理，而且还能将信息传至中心以监控路面车辆运行状况，通过全国公安交通信息系统实现车辆动态信息的异地查询和共享，具体功能如下：
车辆捕获
高清智能卡口监测管理系统采用线圈触发方式，能按
升级会员 