浦江县高清电子警察系统建设项目可行性方案.docx

1、浦江县高清电子警察系统建设项目可行性方案浦江县高清电子警察系统建设项目可行性方案1. 建设背景1.1项目现状蒲江县位于成都平原西南缘，介于东经103度19分103度41分、北纬30度5分30度21分之间。东西最长37公里，南北最宽27.5公里，总面积582.86平方公里。2005年，全县人口25.75万人，耕地22.37万亩。县城鹤山镇距成都市区75公里。县域东邻眉山市东坡区、彭山县，西靠名山县，南接丹棱县，北接邛崃市，东缘与彭山接界，界长1.8公里；东南缘以长秋山一线与眉山市东坡区接界，界长37.5公里；南缘以界牌湾、月南山一线与丹棱县接界，界长31.4公里；西南缘以陡岩山、两合水、龙潭水库

2、一线与名山县接界，界长31.25公里，北、西北、东北缘以汪染房、余大冲、刘石桥、法明寺、刘码头、石牯牛一线与邛崃市接界，界长59.3公里。蒲江县疆界全长161.25公里。随着机动车辆大规模普及应用，各种与机动车有关的违法事件开始滋生蔓延。以此衍生的道路交通安全问题日益成为社会经济发展中的一个重要制约因素。收集、统计和分析道路交通事故，发现大部分交通事故都是因为机动车违章行驶而引起，尤以在交叉路口或路段上机动车闯红灯造成的事故所占比例最大。建设闯红灯自动记录系统（俗称电子警察），对机动车闯红灯行为进行不间断自动检测和记录，通过立法对机动车闯红灯行为进行处罚，是遏制机动车闯红灯行为的重要手段，进而

3、改善城市道路交通环境，提升公众出行安全系数。电子警察（闯红灯抓拍系统），作为非现场执法系统的主要技术手段，目前应用十分广泛。对路口闯红灯、违法变线、不按车道违章行驶等驾驶行为进行自动“检测”和“抓拍”，将违法车辆的图片、号牌、地点、时间等信息纪录，并传送到指挥中心，按照法规流程进行处理，进一步强化广大驾驶员的交通守法意识，保障交通安全，提高道路通行能力，保证道路畅通。目前主流的闯红灯违法管理系统采用线圈或视频触发，由摄像机拍摄数张车辆闯红灯过程的图片，含有信号灯状态、车辆停驶线、车牌等信息。但传统标清摄像机的采集芯片像素比较低，所以图像质量不高，在含有红灯状态的图片中无法辨识出车牌，只能用安装

4、特写摄像机来弥补，这也增加了施工、维护的成本。随着视频监控在交通管理和执法中的大量使用，标清摄像机的缺点日益突出，越来越不能满足人们的要求，这样就刺激了高清百万像素摄像机的快速普及。闯红灯自动记录系统使用200万、300万、500万像素高清摄像机，配合先进的补光技术、中心应用软件，能实现闯红灯车辆自动抓拍、车牌识别、车辆监测记录、事件检测、交通参数检测、实时监控等功能。使用高清晰摄像机，能实现大视野范围内的交通监控和检测，与传统的标清摄像机采集到的画面相比，高清CCD摄像机延时小，采集的画质更细致，信息更丰富，为实现多种数据的采集提供有力的支持。而且传统的交通监测系统只能实现单一的功能，为了满

5、足多种交通检测的要求，管理者需要建设多套不同的系统进行监控。这样既使整个建设成本大大提高，同时如何整合各个系统的数据也是一件繁重的工作。系统实现了原来多套系统分别实现的功能，这样既大大降低了成本，减少了各个系统的数据接口工作，提高了整个监控系统的能靠性、稳定性。根据蒲江县的实际情况及系统需求，本次系统建议采用线圈+视频检测的方式，前端摄像机通过红绿灯信号及视频分析检测过往车辆，并进行触发抓拍；抓拍的照片中可显示车辆的通过时间、地点、行驶方向、车牌号码、车牌颜色等车辆的所有细节信息。1.2项目建设依据1) 中华人民共和国道路交通安全法2) 中华人民共和国公安部行业标准（GA70-94）3) 中华

6、人民共和国公共安全行业标准GA38-924) 公路交通安全设施设计技术规范（JTJ 074-2003）5) 道路交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T 8322009） 6) 闯红灯自动记录系统通用技术条件GA/T496-20097) 民用闭路电视系统工程技术规范GB50198-948) 安防视频监控系统技术要求GA/T 367-20019) 中国电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-90.9210) 机动车、驾驶员及违法管理等相关数据库规范2004版11) 道路交通标志和标线GB576812) 机动车号牌图像自动识别技术规范（GA/833-2009）13) 建筑物防雷设计规范(GB

7、50057-94)1.3项目建设原则 先进性高清电子警察前端系统采用高清一体化摄像机替代模拟摄像机+工控机模式，是系统先进性最重要的体现。200万像素高清画质在正常情况下可同时覆盖2个车道，车辆车牌号码、停止线和红灯状态同时反映在一张照片中，将3张反映闯红灯过程的连续照片合为1张，是我司高清电子警察先进性的突出特点。 实用性高清电子警察前端系统符合GA/T 496-2009公安部最新标准，能为交警用户准确捕获、抓拍、记录闯红灯行为，将3张高清照片和1段高清视频相结合，为非现场处罚系统提供准确、清晰的证据，是本系统实用性的重要体现。 可靠性高清电子警察前端系统广泛采用嵌入式技术，摈弃了工控机模式

8、，无论是前端设备使用寿命，还是抗恶劣环境等方面，可靠性都得到质的飞跃，符合室外电子产品设计的发展方向。 经济性高清电子警察前端系统可靠性得到提升，因此系统的维护成本显著下降。采用嵌入式一体化高清摄像机取代数码相机，LED低功耗补光灯取代闪光灯，设备使用寿命明显变长，产品更换周期明显缩短，系统经济性显著提高。 安全性高清电子警察前端系统采集的数据经过加密传输，保障了系统数据的安全性。通过水印技术实现数据防篡改功能，确保数据作为证据的可信性。 易维护性高清电子警察前端系统所包含的设备数量少，一体化高清摄像机接受软件平台的集中管理，可实现远程升级、维护和自动校时。2. 项目建设技术部分2.1系统组成

9、系统主要由图像采集设备（高清摄像机）、辅助光源、智能终端管理设备、网络传输设备、平台管理单元组成。为了减少光电转换的损耗，前端高清电子警察系统通过千兆工业级光纤收发器直接利用千兆光口接入到路口千兆工业以太网交换机的光口，路口千兆工业级以太网交换机在接入信号、高清监控和电子警察数据后，使用千兆光口实现链路、星形或者相交相切环路等多种路由拓扑，实现路口数据级联上传，完成整体系统的主要数据接入、交换和传输。利用千兆光纤收发器实现数据接入，通过接入交换机和传输交换机，实现道路信号、电警数据以及其他数据的通信传输，保证道路数据的环网保护，保障市内整体道路的网络数据通信安全。前端系统包括安装在外场的图像采

10、集设备，智能补光系统，检测主机及红绿灯信号检测装置；中心综合应用和管理系统包括通信服务器、数据库服务器、各种应用服务器、存储主机等；前端系统与平台管理单元通过传输系统连接。下面是高清电子警察系统结构拓扑图：前端视频采集部分此系统使用200万、300万、500万像素高清网络摄像机（能根据实际道路宽度选定）： 200万像素摄像机抓拍生成的图片分辨率高达1624*1224。单台高清摄像机可覆盖2条车道（正常情况下），提供红绿灯检测、车辆检测及高清录像的视频流 300万像素摄像机抓拍生成的图片分辨率高达2048*1536。单台高清摄像机可覆盖较宽的车道，听过红绿灯检测、车辆检测及高清录像的视频流。 5

11、00万像素摄像机抓拍生成的图片分辨率高达24482048。单台高清摄像机可覆盖3个车道，提供红绿灯检测、车辆检测及高清录像的视频流。智能补光系统辅助光源采用LED 灯，光敏控制模块设计可自动启动，当环境光低于预设亮度，光源自动打开，为摄像机补光，保证夜间的摄像效果。发光器件为大功率LED，寿命在额定功率下达到30000 小时。智能终端管理设备采用嵌入式高性能处理平台，内置大容量硬盘，可接收来至高清摄像机的JPEG 流、H.264 视频流，并进行图片、录像的前端存储。支持200 万、300 万、500 万高清监控摄像机的接入，具有图片断点续传、图片录像检索等功能。内置完整的图像处理、识别软件。摄

12、像机的视频数据流输入控制主机，在控制主机中完成全部的视频检测、处理分析和控制抓拍过程。网络传输设备包括交换机、光纤收发器等，承担将前端设备记录的车辆违法信息传输到后端管理中心的任务。平台管理单元电子警察系统后端管理子系统主要实现对前端路口设备进行远程管理、网络监控、抓拍图像和数据的处理等工作，并充分考虑与其他交通管理软件系统的接口兼容问题。2.2系统工作原理2.2.1线圈检测原理1) 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

13、行图像捕捉；4) 同时，高清摄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。2.2.2视频检测原理采用基于运动检测的车辆检测方法，其核心原理是通过学习建立道路背景模型，将当前帧图像与背景模型进行背景差分得到运动前景像素点，然后对这些运动前景像素进行处理得到车辆信息。该方法效果的优劣依赖于背景建模算法的性能。整个检测过程分为以下几个步骤：1、由高清摄像机获取实时的视频流。2、利用背景差分算法检测运动前景。首先通过初始多帧视频图像的自学习建立一个背景模型，然后对当前帧图像与背景模型进

14、行差分运算，消除背景的影响，从而获取运动目标的前景区域。3、根据背景差分运算中运动目标检测的结果，有选择性地更新背景模型，并保存背景模型。4、过滤噪声，并获取准确的车辆位置。5、运用时空信息、匹配和预测等算法，对车辆进行准确的跟踪，得到车辆对象的运动轨迹，并保存车辆对象的轨迹信息。6、判断车辆是否到达触发线位置，如果没有到达，则进行下一帧的检测，如果到达则发出触发信号。系统首先采用车牌检测算法，在车辆到达触发线的时刻，若系统检测到图像中存在车牌，则触发抓拍，并进行车牌识别；对于无后车牌或后车牌遮挡的车辆，系统无法检测到车牌，此时将启用车辆检测算法，若运动对象与系统内建的车辆模型相匹配，则触发抓

15、拍，并记录为无牌车辆。号位记录：系统对对每一辆车辆进行检测和记录，检测数据记录在本地，时间记录为T1；（此时刻记录的图片暂时保留在本地主机内）号位记录：当禁行车道有车辆通过虚拟线圈时，系统会对目标进行记录，时间记录为T2，生成单个证据的第二张图片；号位记录：根据号位记录的时间T2，系统延时一定的时间，再次启动记录程序，生成单个证据的第三张图片，所记录时间为T3；系统由于采用的是视频方式检测，当在号位有记录时，系统可以自动提取T1 时刻所记录的图片（即号位记录图片），从而生成单个证据第一张证据图片。用一台摄像机可检测三个车道的闯红灯违法行为，检测示意图如下：2.2.3车牌识别原理车牌识别是基于图

16、像分割和图像识别理论，对含有车辆号牌的图像进行分析处理，从而确定牌照在图像中的位置，并进一步提取和识别出文本字符。车牌识别过程包括图像采集、预处理、车牌定位、字符分割、字符识别、结果输出等一系列算法运算，其运行流程如下图所示：图像采集：通过高清摄像抓拍主机对卡口过车或车辆违章行为进行实时、不间断记录、采集。预处理：图片质量是影响车辆识别率高低的关键因素，因此，需要对高清摄像抓拍主机采集到的原始图像进行噪声过滤、自动白平衡、自动曝光以及伽马校正、边缘增强、对比度调整等处理。车牌定位：车牌定位的准确与否直接决定后面的字符分割和识别效果，是影响整个车牌识别率的重要因素。其核心是纹理特征分析定位算法，

17、在经过图像预处理之后的灰度图像上进行行列扫描，通过行扫描确定在列方向上含有车牌线段的候选区域，确定该区域的起始行坐标和高度，然后对该区域进行列扫描确定其列坐标和宽度，由此确定一个车牌区域。通过这样的算法可以对图像中的所有车牌实现定位。字符分割：在图像中定位出车牌区域后，通过灰度化、灰度拉伸、二值化、边缘化等处理，进一步精确定位字符区域，然后根据字符尺寸特征提出动态模板法进行字符分割，并将字符大小进行归一化处理。字符识别：对分割后的字符进行缩放、特征提取，获得特定字符的表达形式，然后通过分类判别函数和分类规则，与字符数据库模板中的标准字符表达形式进行匹配判别，就可以识别出输入的字符图像。结果输出

18、：将车牌识别的结果以文本格式输出。2.3系统功能2.3.1闯红灯违法抓拍功能系统记录机动车闯红灯过程中3 个位置的信息以反映机动车闯红灯违法过程，每辆机动车闯红灯违法记录3 幅图片，第一幅图片中清晰反映闯红灯的机动车的车头未过停止线、红灯信号、车辆类型、车身颜色；第二幅清晰反映闯红灯的机动车的车身已过停止线、红灯信号、车辆类型、车身颜色、车牌号码；第三幅图片能够清晰反映同一机动车越过相邻方向的道路中心延长线、车辆类型、车身颜色。记录的原始图片数三张，且每张图片包含时间信息，精确到0.1s，图片格式均采用JPEG 格式，JPEG图片编码符合ISO/IEC15444:2000 的要求，所记录的图片

19、符合GA/T496-2009 和GA/T832-2009 相关规定。利用视频检测与车辆行为分析技术，在各种环境下对监控区域内行驶的车辆进行检测，对违法车辆进行有效捕获；一旦有违法车辆通过，视频检测器立即对目标车辆进行抓拍，捕获三张不同位置的图像反映机动车闯红灯违法过程：图片格式采用JPEG格式，JPEG图片编码符合ISO/IEC 15444:2000的要求。在任何情况下抓拍图片能同时清晰辨别违法车辆类型、车身颜色、红灯信号、车牌号码和颜色，清晰反映车辆；不会出现因红灯信号泛白、光晕等颜色失真而影响人工对红灯信号的判断。图片合成时，不会出现原始图片遗漏、错位等情形，避免交通管理部门执法过程中出现

20、争议。每个违法记录由一组4张图片（3张违法过程图片+1张车牌特写）组成，准确反映一个违法过程。每一张图片必须包含以下信息：红灯开始日期与时间, 闯红灯日期与时间，闯红灯违法车辆的具体地点、方向、车道。三幅图像违法车辆位置能够清晰反映违法过程，符合中华人民共和国公共安全行业标准闯红灯电子警察系统通用技术条件GA/T496-2009标准，不会因间距太大影响对违法机动车辆进行违法认定。 记录的最终图片合成为一个图片文件，合成的图片清晰度能满足人工对车辆号牌号码认定的要求，且不出现因红灯信号泛白、光晕等颜色失真而影响人工对红灯信号的判断。图片合成时，不得出现原始图片遗漏、错位等情形。 三张过程图片，第

21、一张必须为车头未越过停车线；第二张车身在停车线上（或越过停车线）；第三张为车尾越过停车线。三张图片的位移适当，不能出现车辆位移过大无法辨别车辆的图片。闯红灯捕获率 ：在闯红灯自动记录系统监测范围内，系统检测和记录的可以确定其闯红灯行为的机动车数与经人工判定实际闯红灯机动车数的百分比。在天气晴朗无雾，号牌挂放规范，无遮挡、无污损的条件下进行测试，白天的环境光照度不低于200Lux，晚上光照度不低于100Lux情况下，单车道的实际机动车闯红灯捕获率超过95%。2.3.2交通综合执法功能系统可实现多种行为的违法抓拍，包括逆行、违法变道、违法压线、不按规定车道行驶抓拍。逆行抓拍系统可以智能判断车辆行驶

22、方向，对违法逆行车辆抓拍记录两个位置的通行信息，清晰反映机动车违法过程，且至少一张位置的图像能清淅辩别车辆号牌、车辆特征等信息。逆行抓拍效果违法压线抓拍系统可以智能判断车辆行驶车道及方向，对压线行驶车辆自动记录两个不同位置的图像信息可反映机动车违法压线过程。违法压线抓拍不按规定车道违法行驶抓拍功能系统可以智能判断车辆行驶方向，对违法的左行、右行、直行的车辆地点、时间、行驶方向进行自动记录。自动记录的图像能反映出违法车辆向左、向右、直行行驶过程。其中车辆号牌、车辆特征等信息清淅可辨。包括如下几种情况： 左转车道：违法直行、右转抓拍； 右转车道：违法直行、左转抓拍； 直行车道：违法左转、右转抓拍；

23、 左转直行车道：违法右转抓拍； 右转直行车道：违法左转抓拍；直行车道，违法右转记录抓拍左转车道违法直行记录抓拍2.3.3车尾卡口记录功能系统能够准确捕获、记录车辆通行信息（车辆尾部的图片）。记录的车辆信息除包含图像信息外，还包括文本信息，如日期、时间（精确到秒）、地点、方向、号牌号码等。车辆信息写入关联数据库，并将相关文本信息叠加到图片上。车辆通行信息记录符合GA/T497-2009公路车辆智能监测记录系统通用技术条件要求。系统采用国际领先的目标检测算法和多帧识别技术，保证抓拍的正确性。对于无车牌以及遮挡车辆都有很好的作用，可以保证公安执法的正确性和可靠性。2.3.4牌照颜色识别功能系统可自动

24、对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆，为公安缉查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。系统可自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆；并识别出9种常见车身颜色，9种颜色包括：白、黑、红、黄、灰、蓝、绿、粉、棕。深浅分类准确率不小于80；9种常见车身颜色识别准确率不小于70。2.3.5车辆号牌识别功能系统具备号牌自动识别功能，能同时检测和记录2-3 条车道闯红灯和正常通行车辆的号牌。包括车牌号码、车牌颜色的识别。（1） 车牌号码自动识别在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对符合“GA36-92”（92 式牌照）、“GA36-2007”（新号牌标准）、“GA36.1-2001”（02

25、 式新牌照）标准的民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌自动识别能力，包括2002式号牌。所能识别的字符包括：表：车牌号码自动识别统计表阿拉伯数字“09”十个英文字母“AZ”二十六个省市区汉字简称京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、香、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、港、澳、台04式军用车牌汉字军、空、海、北、沈、兰、广、成、济、南号牌分类用汉字警、学、使、领、试、境07式武警车牌字符WJ样式的字母数字（2） 车牌颜色自动识别系统能自动识别黑、白、蓝、黄四种车牌颜色。2.3.6车流量统计功能每辆通过卡口的车辆，系统都会在数据库中记录下通

26、过时间、牌照号、车型、车辆图片等。根据这些信息可以很容易的查询到车辆的信息。用户也可以根据业务需要（如按车道和时段等）进行数据统计，生成不同时段的流量报表，违法统计报表，报表显示有饼图，折线图，直方图等。2.3.7冗余检测功能前端主控器（控制主机）可实时和车检器进行通信，了解其状态，当发现与车检器直接通信中断，或者接收到车检器发送线圈短路/断路信号，自动切换到视频检测模式。2.3.8前端设备本地存储及断点续传功能前端控制主机内置大容量固态硬盘，系统在前端即可实现数据的备份存储功能。可实现对高清摄像机抓拍图片及车辆通行记录信息的前端本地暂存。当侦测到卡口前后端网络连接异常的情况下，系统将车辆抓拍

27、图片和通行记录信息保存在前端主控器的存储模块中，并在前后端网络连接正常后自动回传暂存数据。前端控制主机存储模块能存储300万张图片以上，当存储容量饱和时，将自动覆盖前期的通行记录。系统支持断电自动重启，断点续传，前端抓拍的图片能够直接通过网络传输到后台控制中心。当网络出现故障时，系统能将图片数据保存在前端设备，待故障排除后系统自动将数据、图片等上传到后台控制中心2.3.9与后台服务器时钟同步功能系统具有主动校时功能，24h内设备的计时误差不超过1.0s。前端设备与服务器之间采用网络通信的方式，实现两者之间的时间同步，保障前端设备与服务器的系统时间相差小于1s/24h。2.3.10前端设备远程管

28、理功能系统提供Web服务，支持在系统的后端访问，能实现对前端摄像机、车检器、主控器本身的设备状态查询，以及远程维护及参数的设置等功能。系统具备权限管理功能，能够对不同对象分配不同类型的使用权限。系统具备日志记录功能。可记录主要设备、网络状态和主要运行软件的工作日志，还能记录设备或者网络状态改变（重启、或者重新连接）、主要软件发生重启或故障等事件日志。2.3.11前端设备故障自检测功能系统具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作。具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测主要设备（摄像机、终端管理设备、车辆检测器、服务器等）和主要运行软件的工作状态（采集识别软件、传输软件

29、等）等功能。在前端设备异常的情况下，系统能自动启动相应的设备，如高清摄像机、车辆检测器、控制主机，在前端控制主机异常的情况下，控制主机可以实现自动重启。2.3.12前端设备断电重启功能前端系统在断电的情况下，在前端系统重新上电的时候，系统能自动重启，无需维护人员到前端监测路口进行维护、或手动启动系统。2.3.13图像记录放篡改功能系统遵循GA/T832-2009要求，在前端摄像机对图片进行水印加密，也就是从数据的源头加密，防止在传输、存储、处理等过程中被人为修改，断绝了数据篡改的可能性。图片通过网络传输到中心管理服务器，中心管理软件自动对每一张图片进行水印验证，以保证数据的安全性和真实性。2.

30、3.14智能补光功能当外界光线条件不能满足违法检测抓拍设备工作需要时，系统提供光感及系统时间组合控制，自动开启LED 补光灯，照射范围控制在车辆检测区域，夜间照度不超过50lux，从而防止对其他方向驾驶人造成影响。补光灯带遮光罩，使补助光源照在指定区域内，避免对周围环境造成光污染。系统前端设备能根据光线的变化或时间的控制自动改变摄像设备的工作参数，自动打开或关闭补光设备，确保记录图片的清晰。补光灯采用频闪技术，与高清摄像机采集频率完全匹配，在达到最大补光效果的同时降低灯光对周围环境的影响，不会对驾驶人造成直接强光刺激。2.3.15黑白名单报警对车牌名单能进行实时监控报警和存储。中心的综合应用服

31、务器设置车牌名单库，对上传的检测车牌数据与车牌名单实时对比，发现车牌名单中的数据时，将此事件以TCP socket客户端形式发送到查询终端实时报警，并将相应数据存入相关数据库。黑名单中能包括交通违法车辆号牌名单、特定车辆（盗抢、协查）号牌名单等。2.4监控中心平台软件设计2.4.1软件平台核心优势（1） 完整的非现场处理流程系统涵盖所有的非现场处理流程，包括多数据源违法证据采集、简易程序处理、一般程序处理、违法通知、告知、缴款等主体标准业务处理流程。同时提供了校对复查、申请审批、配额控制等辅助处理业务功能。（2） 独立的接入服务兼容电子警察、智能卡口等多种智能交通监控设备的接入需求，实现后端业务的一体化处理流程。2.4.2软件平台总体功能图 软件平台总体功能（1） 统一接入服务接入服务平台提供了一种统一的、可管理的前端设备与后端平台之间的数据交换通道。接入平台以多层计算技术为基础，分为前端的接收服务客户端和后端实时、大吞吐的接收平台二部分。（2） 实时监控模块实时监控是利用WEB管理平台对前端各类设备（包括电子警察、卡口、硬盘录像机等）进行实时集成监控。通过一体化的监控节点建模，对节点内的设备采用结构化导航方式。可以有效帮助系统管理员