高清闯红灯抓拍系统技术方案.docx

1、高清闯红灯抓拍系统技术方案一、系统概述1.1、概述随着我国国民经济的持续快速增长，城市机动车辆保有量及道路交通流量大幅增加，使城市交通日益拥挤。在城市交通的关键点道路交叉口，由于汇聚了多个方向的交通流量，加上等待红灯的时间损失、机非混行等因素，成为城市路网中交通拥堵发生的重点地段。而车辆闯红灯等违法现象，更是加剧了路口的拥堵，并成为引发道路交通事故的主要诱因之一。为有效地查处闯红灯行为，改善城市交通环境与安全，提高道路交通管理的自动化水平，我公司在基于对数码相机和视频摄像机的充分了解下，经过对数码相机控制和视频控制的巧妙技术融合，采用先进的计算机控制和网络技术、CCD及DC成像技术，于2005

2、年底成功开发出具有自主知识产权的一体化高清抓拍设备AG-400高清一体抓拍机，并以此设备构建AG-400IC高清闯红灯抓拍系统（以下简称系统）。 系统对每个违法闯红灯行为提供3张高达400万像素（23041712）的违法图片。且每张图片都能够清楚反映违法信息以及执法依据停车线、红绿灯、车牌号码等要素，3张连续的图片即可反映车辆的违法过程，为惩治交通违章行为提供强有力的证据。该系统于2009年6月通过国家公安部交通安全产品质量监督检测中心检测，符合最新的闯红灯自动记录系统通用技术条件（GA/T496-2009）标准。 系统前端由检测单元、抓拍单元、网络传输单元以及补光单元组成；后端主要由系统应用

3、管理软件、管理计算机、彩色打印机组成。1.2、设计原则（1） 实用性原则 方案设计在满足用户对电子警察系统的技术要求和使用要求的情况下，充分考虑系统的实用性，使系统的功能尽可能地完善并充分加以利用。（2） 可靠性原则系统设计、设备选型、施工及调试等环节都将严格贯彻质量条例，完全满足系统的招标要求，符合国家及行业的有关标准，确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。（3） 先进性原则在系统设计和设备选型方面，在考虑系统的实用性前提下，尽量采用国际上先进的视频图像与数字通讯技术，确保系统在国内的领先地位。（4） 开放性原则为了便于用户的使用，系统将公开各种通讯协议接口。（5） 经济性原则在满足以上各个

4、原则的基础之上，同时应考虑系统建设的经济成本，力争提高系统的性价比。（6） 可操作性原则系统应操作简便、人机界面友好，易于维护。（7） 安全性原则系统具有防计算机病毒的能力，有较强的抗干扰能力，同时还具备数据备份停电后自动恢复功能，系统还为用户提供用户等级及操作权限，减少人为因素对系统的不必要干扰。二、系统功能特点单向多车道监测功能每个路口的每个方向能同时监测13车道。系统采用地感线圈的方式进行触发，在没有设置左转弯待转区的左转车道，直行车道，单独右转车道埋设地感线圈。车辆违法过程自动记录功能对车辆每次闯红灯违法行为进行3张抓拍，反映车辆闯红灯的违法过程，并同时记录路口信息、行驶方向、违法日期

5、、违法时间、违法车辆所在车道信息、等信息。系统同时兼顾逆行、超速违法行为抓拍。流量统计功能系统具备按车道提供流量统计的功能。系统提供两种数据提取方式前端获取的违法数据在本地存储，并通过网络实时地传输到中心，中心也可通过图像下载软件进行远程下载。曝光控制功能系统支持自动快门、自动光圈、自动增益控制等自动曝光控制功能。夜间自动补光功能夜间光线不足时，系统自动开启补光单元，保证了获取的违法图像清晰度。断电恢复及断点续传功能系统断电后具有自动恢复工作功能，系统具备断点续传功能。数据异地备份功能将数据传送到中心的同时，在前端系统内置硬盘，对违法数据进行本地存储。远程控制功能系统前端内嵌Web服务器，可通

6、过浏览器对前端设备进行参数设置、控制、系统升级等操作，极大地方便了安装调试及运行维护工作。优异的夜间效果系统采用CCD图像传感器，能有效避免采用COMS图像传感器夜间成像带来的拖影、噪声点大的不足。灵活的触发方式在不改变已有线圈的情况下，系统可根据用户需求选择停车线前、停车线上两种触发方式。与传统工控机模式相比的显著优点采用智能一体化设计，系统构成简单，功耗低，工作稳定，运行维护便捷、成本低。业内首家解决了LED频闪信号灯带来的问题解决了LED频闪信号灯频闪特性造成的其它电子警察系统获取的图像中信号灯不亮导致该图像不能成为违法证据的问题。三、系统优势3.1、嵌入式一体化系统架构本系统中的核心设

7、备AG-400高清一体抓拍机为嵌入式设计，该设备采用高性能DSP芯片来控制其工作，这使得以该设备为核心构建的整个系统彻底摆脱了工控主机及操作系统，整个系统构建更简单，系统稳定性更高，并且维护方便，维护成本低廉。3.2、双线圈检测，多种抓拍功能目前使用的各种车辆检测方式中，只有地感线圈检测方式可以满足大于90%的闯红灯捕获率的要求。本系统采用双线圈检测方式，除了具有很高的车辆捕获率之外，在抓拍闯红灯行为的同时，可实现抓拍超速以及逆行车辆，并可以做平均车速统计、车流量统计以及车道占有率统计，这使得本系统成为一个多功能化的路口违章抓拍系统。3.3、高清晰CCD成像单元，夜间效果同样优秀AG-400高

8、清一体抓拍机采用Sony 400万像素CCD感光元器件，提供400万像素（23041712）高清图片。每一张图片均能清楚反应车辆的违法信息停车线、红绿灯、车牌号码等，连续3张图片可以清晰反映车辆的违法过程。设备内嵌64MB高速缓存，可对连续闯灯违法行为进行高速连续抓拍，避免了连续违章闯红灯行为的漏拍。以AG-400高清一体抓拍机构建的闯红灯抓拍系统与传统视频电子警察系统相比，能够提供更清晰的违法图片，并且在抓拍功能上具有明显的优势。视频电子警察为了获得清晰的车牌图片，需要在每条被监控的车道设置一台车牌特写摄像头。由于摄像头的分辨率有限，最大只能提供分辨率为768x576的图片，车牌特写图片一般

9、只包含车尾部分，如果车辆不按车道行驶，很难拍到完整的车牌。（如下图）另外视频电子警察的全景摄像机所拍摄的违法过程图片因为分辨率的限制是很难看清红绿灯的状态的（尤其是夜间），如果使用的信号灯采用的是箭头指示方式，则根本无法分辨。这个缺陷给各地的执法部门带来了很多的争议。由于车流量及警力配备的原因，导致夜间违章频率将比白天要高,造成事故的破坏程度更大，因此，电子警察在夜间的表现情况至关重要。本系统设计了两套工作模式，即：白天模式、夜间模式。AG-400高清一体抓拍机可根据外界光强，对光圈、感光度、快门速度进行自动适应，以保证最佳效果。 根据不同的天气条件，自动判断是否开启补光单元（闪光灯）。 由于

10、这一特性，本系统具备了对白天、夜间以及不同恶劣天气情况的适应能力，夜间抓拍效果同样优秀。四、系统实拍照片注：原始图片大小为23041712像素车辆闯红灯违法抓拍示意白天(1)车辆闯红灯违法抓拍示意白天(2)车辆闯红灯违法抓拍示意白天(3)车辆闯红灯违法抓拍示意夜间(1)车辆闯红灯违法抓拍示意夜间(2)车辆闯红灯违法抓拍示意夜间(3)车辆逆行违法抓拍示意车辆超速违法抓拍示意五、系统构成及工作原理5.1、系统构成系统前端由AG-400GE高清一体抓拍机、AG-W4车辆检测器、AG-SD信号灯检测器、补光灯构成。后台处理软件包括交通违法处理系统软件、图像分组合并系统、图像下载工具软件等组成，可根据用

11、户实际情况选配。系统构架图5.1.1系统配置清单系统标准配置：序号名称数量备注1AG-400GE高清一体抓拍机1台 IDE硬盘（内置）说明书一份、合格证一份光盘(内含说明文档、图片下载软件)2AG-W4车辆检测器视车道定监控12车道，1个监控3车道，2个3AG-SD信号灯检测器1个4NED-35A电源适配器1个5YA4722亚安防护罩1个6*外围多功能辅助设备箱1套含配电（电源开关：施耐德 C65N 2联 1A 型号 17881）、定时开关、网络传输根据现场情况设计（ADSL或光纤，ADSL Modem，TP-LINK无线路由或无线网桥，光纤收发器：单模光纤推荐使用TP-LINK TR-962

12、D ，多模光纤推荐使用TR-932D）、电源防雷（电源防雷器：SLP-275V）7*后台交通违法证据处理系统1套含中心端、客户端软件注：序号中带*的选项不作为系统方案中的标准配置，为可选配置，也可由用户根据实际使用情况自备。客户自备配置：序号名称数量备注1线圈每车道两个27字杆（含底座）1套高6.5米3DJC-300闪光灯1套系统必须配置，用户自购4线材、辅材视使用定根据现场情况确定，型号、规格参见施工指导书5网络传输设备视使用定视现场网络条件，由用户决定采用何种网络方式后自行采购相关设备，放置于多功能箱内5.1.2 路口前端设备架构图5.2、系统工作原理5.2.1 闯红灯抓拍埋设于车道的环形

13、线圈由车辆检测器进行供电，因而形成一个磁场，众所周知，当有金属物体经过磁场时，磁场的磁通量将发生一系列的变化，而机动车可被视同金属物体。在红灯信号时，当车辆经过线圈时（压上及离开），线圈所产生的磁场的磁通量将发生相应的变化，车辆检测器将会快速地检测到这些变化，并通过对这一变化进行分析处理来判断是否有车辆通过，当检测到在红灯状态下有车辆通过时，车辆检测器将立即触发AG-400高清一体抓拍机对违法车辆进行连续抓拍。具体检测抓拍过程：1、在红灯信号时，当车辆进入线圈A时，车辆检测器发第一个触发抓拍信号给抓拍机，拍摄车辆在停车线前的图片，如下图：2、当车辆离开线圈A时，车辆检测器发第二个触发抓拍信号给

14、抓拍机，拍摄车辆压在停车线上的图片，如下图：3、当车辆离开线圈B时，车辆检测器发第三个触发抓拍信号给抓拍机，拍摄车辆越过停车线的图片，如下图：可根据实际应用需要来决定是否需要过滤停车线前的图片。而车辆如果有闯红灯行为，不论车行速度是快还是慢，都能完整的获取符合GA/T496-2009标准中闯红灯行为的图片。5.2.2 超速抓拍汽车行驶先经过线圈A再经过线圈B，检测器检测到车辆先压到线圈A，然后随即压到线圈B的时候，检测器通过计算A，B线圈中间的距离以及车辆通过A，B线圈的时间，以路程除以时间就是车辆的速度。可以根据实际情况在检测器内部设定一个速度值，当检测器检测到车辆的速度超过设定值时,即触发

15、抓拍机进行抓拍，同时检测器会将当前车辆的速度值传输给抓拍机，并在抓拍图片上反映出来。系统抓拍可提供连续两张的超速违章照片，符合公安部最新的道路交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T832-2009）技术要求。5.2.3逆行抓拍汽车行驶先经过线圈A再经过线圈B，检测器检测到车辆先压到线圈A，然后随即压到线圈B的时候，检测器通过相位判定，为正常行驶，不视为违章，当车辆从B线圈到A线圈时，则判定为逆行。系统抓拍可提供连续两张的逆行违章照片，符合公安部最新的道路交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T832-2009）技术要求。 图示5.2.4 网络传输主要设备包括网络端口设备和网络交换机。系统

16、抓拍到车辆违法图片后，向中心进行传输。图片的获取有两种方式，一是通过网络将图片传送至指定的数据中心，传输网络可以是光纤、ADSL或其他有/无线网络；二是利用人工现场将图片下载到存储介质当中带回数据中心，如笔记本电脑现场下载等方式均可。24.1 直接使用光纤传输网络状况：最佳 工作模式：如道口至中心有光纤直接连接，则模式为交换机(4口/8口)-光纤收发器-光纤-光纤收发器-交换机视前端抓拍机数量而定，选配交换机口数-至违章数据存储服务器，工作站将存储服务器上取出图片，通过违章处罚软件，打印违章处罚通知书。网络状况：基于光纤介质传输为最佳理想传输方式，金属导线传输的信号会随着传输距离而有较大的衰减

17、,有效传输距离较短。而光在光纤中传输的衰减较低,能保证信号传输较远距离，而保持的强度与稳定性，在实时性方面，得到保障。24.2 使用ADSL网络传输网络状况：较好 工作模式：在电信IDC机房进行服务器托管，在服务器上做好相关安全防范措施后进入公网internet,路口处申请一条包年ADSL，前端相片将违章图片通过公网传输至服务器，中心存储服务器通过ADSL进入公网，连接至服务器上将违章图片取下，最后通过PC工作站连入中心存储服务器，通过违章处罚软件，打印违章处罚通知书。网络状况：基于ADSL公网传输，只需要在IDC机房进行服务器托管，就可以实现多个路口网络组建，克服了光纤不能到中心，而组建的稳

18、定，实时的网络传输。24.3 使用CDMA 1X网络传输网络状况：良好 工作模式：在电信IDC机房进行服务器托管，在服务器上做好相关安全防范措施后进入公网internet,路口处使用CDMA，无线网络，将前端相片将违章图片通过公网传输至服务器，中心存储服务器通过ADSL进入公网，连接至服务器上将违章图片取下，最后通过PC工作站连入中心存储服务器，通过违章处罚软件，打印违章处罚通知书。网络状况：基于无线网络传输，只需要在IDC机房进行服务器托管，路口使用CDMA无线网络传输就可以实现多个路口网络组建，克服了光纤不能到中心，路口无ADSL情况下,组建的良好的，实时的网络传输。24.4 使用电信E1

19、网络传输网络状况：最佳 工作模式：通过租用电信E1网络,两端加上以太/E1协议转换器,使路口与中心相连,将前端图片传至违章数据存储服务器，工作站将存储服务器上取出图片，通过违章处罚软件，打印违章处罚通知书。与光纤传输模式基本一样,只是两端加了以太/E1协议转换器.网络状况：如路口离中心较远,无法拉置光纤,ADSL等情况下,不考虑无线传输的话,可考虑租用电信E1网络,专线网络可保证网络的稳定性,网络传输情况为最佳,但是不足的地方运维造价方面较高.六、系统技术指标6.1、基本技术指标系统供电AC 220V20% 50Hz图像传感器400万像素CCD图像传感器变焦倍率3倍光学变焦图像总像素23041

20、712 pixels存储容量80GB，支持循环存储系统通信接口标准RJ45 10/100 Mbps自适应系统通信协议TCP/IP、FTP、HTTP图片压缩格式JPEG标准格式图片传输方式FTP实时传输，支持断点续传图片下载方式专用软件下载适用车道13车道系统功耗（不包含网络传输设备）10W内置实时时钟误差1分钟/月可靠性MTBF 8000小时6.2、抓拍参数快门速度下限1/300s抓拍响应速度40ms抓拍方向同向（拍车尾）捕获率90%图片文件附加信息内容相机程序版本号、拍照地点、图片文件名（不含IP）、车道编号、路口编号、车辆限速、超速起罚百分比、抓拍时的线圈状态、抓拍时的红灯状态、车辆逆行状

21、态、实测车速、红灯时间图片可叠加字符拍照地点、拍照时间、车辆违章类型、红灯时间、限速、实测车速、超速百分比、相机程序版本号车辆违法行为取证方式闯红灯每次违法提供3张全景图像，根据用户需求选择停车线前、停车线上两种触发方式。逆行根据用户需求抓拍一张或两张。超速根据用户需求抓拍一张或两张。车检超时时间（超时后，抓拍取消）4s，相当于5.5米的车长，以低于5公里/小时的车速经过线圈闪光灯要求闪光放电能量80J，闪光持续时间1ms，触发方式：开关量（常开）或TTL低电平触发信号灯信号输入AC 220V测速误差0100 公里/小时：-60公里/小时；大于100 公里/小时：-6%0%。测速范围5250公

22、里/小时6.3、安装参数安装条件：相机安装高度为6米（推荐），以能完整拍照7米长车辆闯红灯时尾部位置为准。为保证夜间补光强度和车牌像素值，一同给出推荐立杆安装距离。闪光灯离相机距离3m以上车道宽度（m）车牌横向像素值立杆至停车线距离（m）推荐距离范围（m）3.75（一车道）12012.62415177.5（二车道）11.25（三车道）9013.530172015（四车道）6916.53517207形杆安装参数距路边距离1m臂长一车道5米二车道三车道9米四车道6.4、环境参数工作温度-20+70工作湿度 90%（+40时）存储温度-4070七、系统核心设备介绍7.1 AG-400GE高清一体抓拍

23、机 接口说明（8芯端子） 端子号端子名称作用备注1天线无线触发信号接收天线接口2闪光同步-接闪光灯同步信号线TTL电平（5V），下降沿触发，脉冲宽度 5ms3闪光同步+4照相触发输入+照相触发外部输入控制端低电平触发5RXD（TTL）UART串行通信接口0-5V TTL电平6TXD（TTL）7GND接地85VDC +5V直流电源输入/输出端AG-400GE高清一体抓拍机特点：抓拍: 通过通信接口和IO接口两种方式触发设备进行自动抓拍。字符叠加:抓拍地点、时间、违法信息(超速、闯红灯、逆行等)、车道编号、红灯时间等信息根据用户需求叠加在图片上。闪光灯同步控制：设备根据光线变化自动输出闪光灯同步信

24、号。图像存储：内置大容量硬盘，以JPEG文件格式循环存储。图像下载：通过配套的下载软件，按时间索引方式进行下载。网络传输：数据通过FTP方式发送至指定的FTP服务器，支持断点续传。设备升级：可通过网络升级设备程序。抓拍响应速度：小于40毫秒。抓拍能力：支持连续抓拍。快门速度：支持快门下限速度1/35秒1/2000秒设置。UART接口功能：支持对AG-W4参数设置（单双线圈触发工作模式设置、线圈所在车道行车方向设置、线圈间距设置）；支持接收抓拍指令（包含车辆通过状态、信号灯状态、红灯时间、车道信息、车速等信息）。闪光强度控制：支持闪光强度设置。AG-400GE高清一体抓拍机技术参数：技 术 参

25、数电源输入5V5%直流电图像传感器SONY 1/1.8”400万像素CCD 镜 头倍 率3倍光学变焦焦 距（mm）7.321.9最大光圈W=F/2.8；T=F/4.9快门速度1/35秒1/2000秒图像分辨率23041712 像素存储器2.5吋IDE 硬盘通信端口1路UART口LAN接口速率10/100 Mbps文件格式JPEG格式传输方式FTP实时上传到服务器或软件下载方式拍照间隔（可设置）330毫秒抓拍响应速度 8000小时环 境 参 数工作温度-2070工作湿度 90%（40时）存储温度-40707.2 车辆检测器AG-W4功能特点具有车辆通过检测、逆行检测、车速测量功能。单双线圈触发工

26、作模式设置、线圈所在车道行车方向设置、线圈间距设置（通过AG-400GE设置）。将AG-SD信号灯检测器输出的信号灯状态转发到AG-400GE高清一体抓拍机。根据环境变化能自动调整工作参数。灵敏度可设置。具有闪光灯驱动功能。支持多检测器级联扩展线圈连接数量。检测响应速度小于3毫秒。线圈所在车道类型、单双线圈触发方式技术参数技术参数最大检测线圈数量4个，线圈推荐尺寸20.8米（长宽） 5至7圈线圈线径不小于1平方毫米线圈馈线长度小于200米（双绞带屏蔽电缆）信号灯状态接收方式RS-485总线通信灵敏度范围1255级（通过AG-400GE设置）外接闪光灯数量3个，TTL电平,下降沿触发,低电平持续

27、时间5毫秒检测响应速度小于3毫秒测速范围5250公里/小时测速误差0100 公里/小时：-60公里/小时；大于100 公里/小时：-6%0%。电源DC5V2工作温度-2070工作湿度 90%（40时）存储温度-4070功 耗总功耗小于1W外形尺寸13090mm7.3 信号灯检测器AG-SD功能特点交流220V信号灯信号输入。信号灯信号状态通过RS-485输出，数据可实时输出或状态变化时输出。支持红灯、绿灯两种检测模式。绿灯检测模式下，具有黄灯时间设置功能。 技术参数技术参数最大信号灯检测个数4个检测方式信号灯的供电状态(有无交流220V)检测结果输出方式RS-485通信电源DC5V 10工作温

28、度-2070工作湿度 90%（40时）存储温度-4070功 耗总功耗小于1W外形尺寸130mm90mm（长宽）八、系统前端软件8.1、图片数据下载软件 该软件适用于没有网络接入条件，单机工作环境下取数据时，通过网络线（RJ45 交叉线）使设备与计算机相连接，并且核对设备IP地址与计算机IP地址在同一网段上。用 户 名：admin（默认）密 码：00000000（默认）设 备 IP：所要下载数据的设备IP（格式：XXX.XXX.XXX.XXX）端 口 号：7 (不可更改)下载时间段：所需下载图片的时间段，结束时间必须大于起始时间。图片保存路径：下载数据所要保存的路径完成所有设置后点击 开始下载 进行下载。相机升级:升级相机程序(在升级时必须由本公司提供升级验证码)格式化:格式化相机硬盘(由厂家提供验证码)8.2、AG-400GE高清一体抓拍机参数设置在windows操作系统中，通过IE浏览器即可登陆设备调试界面，如下：8.2.1 基本设置：缩 放：对抓拍机镜头控制，镜头伸/缩控制，调节视场范围。闪光强度：对闪光灯的闪光强度进行调节画面亮度：对图片亮度进行调节。调 焦：对抓拍机焦距进行调节。闪光门限：对闪光灯的闪光门限进行调