41高清电子警察系统.docx

1、41高清电子警察系统4.1高清电子警察系统4.4.1系统概述本项目的高清电子警察系统主要包括三个功能模块：一是闯红灯及其他违法行为抓拍，主要是在红灯状态下对车辆闯红灯行为进行自动监控，为交通管理执法部门提供车辆闯红灯行为的有力证据和事实根据，有效地减少闯红灯违法行为，实现交通安全有效控制。同时系统应采用先进的技术，从而大幅度缓解警力不足带来的困难，大大提高机动车驾驶员的自觉性，增强安全意识，减少因闯红灯行为而造成的事故、堵塞和交通混乱，提高交通路口的车辆通行速度，保证道路畅通，促进交通秩序向良性循环。二是视频事件检测功能，主要是通过视频分析，自动判别并取证逆向行驶、违反禁止跨线车行道分界线等的

2、交通违法行为，从而规范进口车辆驾驶行为，保证行车秩序，减少交通干扰，提高通行能力，消除安全隐患。三是绿灯车辆号牌识别功能，主要是全天候在绿灯状态下对通过监控点的机动车辆进行实时监测、记录，并进行车牌识别，同时收集有关的交通数据信息。4.4.2总体要求根据路口电子警察系统的主要功能，结合相关规范规程，路口电子警察系统的总体要求包括：（1） 闯红灯违法数据信息应符合闯红灯自动记录系统通用技术条件（GA /T496-2009）的标准：机动车在其对应的绿灯或黄灯相位时越过停车线，闯红灯自动记录系统不应记录；闯红灯自动记录系统应记录机动车闯红灯过程中两至三个位置的信息以反映机动车闯红灯违法过程。第一个位

3、置的信息应能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号、机动车车身未越过停止线的情况；第二或第三个位置的信息应能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号和整个机动车车身已经越过停止线并且在相应红灯相位继续行驶的情况；并且三个位置的信息均应能清晰辨别号牌号码。各个位置间应保持适宜的距离以反映机动车闯红灯违法过程，不得出现因间距太大影响对违法机动车进行认定的情形。（2） 违法图片、数据库表格式及数据传输等应符合GA/T 832规定，并应满足林芝交警在用的违法处理平台数据格式等要求。（3） 绿灯状态下机动车通过监测车道时系统应抓拍一张高清图片。号牌识别软件应符合公安部GA/T833-2009行业标准。（4

4、） 单张违法图片分辨率：500万摄像机抓拍图片分辨率24642048,应能清晰辨别通行时间、车辆类型、号牌号码、车身颜色；图片格式采用JPEG格式，JPEG图片编码符合ISO/IEC 15444:2000的要求。闯红灯自动记录系统的图片格式应采用JPEG格式，图片数量应不超过四张，且每张图片均应包含时间信息，至少应精确到0.1s。（5） 系统应能够适应多相位信号灯；过程图片和特写图片中的环境和违法车辆要一一对应，不会引起误判和争议；（6） 前端系统应具备视频事件检测功能，至少可以辨别以下不同的违法类型： 机动车逆向行驶的； 机动车违反禁止跨越车行道分界线； 机动车通过灯控路口不按所需行进方向驶

5、入导向车道。（7） 系统应具备将违法数据进行合成的功能，以便图片存储上传和处罚；合成的文件至少应包含：时间、地点、方向、车道、图像取证设备编号等信息。合成的图片清晰度应能满足人工对车辆号牌号码认定的要求，且不应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。图片应具有防篡改功能，如采用图片加密、水印等技术。可自动生成车辆的违法地点与方向、日期与时间及图像取证设备编号等字符信息并叠加在拍摄的图片上。（8） 照片应可以通过网络自动传输，与中心实时通讯，将违法信息（违法图像和相关信息）及时传至中心进行处理。（9） 系统接口应开放，应提供开放

6、通讯协议。（10） 前端系统设备之间的信号通讯应采用以太网方式，以减少系统布线的复杂程度，降低成本和提高系统易维护性。（11） 应具有防病毒、抵抗恶性攻击、抵抗任何侵入系统的企图和抵抗企图从系统中获取敏感数据和信息的能力，具有一定的防暴力破坏和防窃取信息的能力。保证数据和照片的安全性、保密性、完整性、一致性和相容性。（12） 系统监控的车道及渠化路口的右转车道应具有流量检测功能，其中右转车道的流量采用线圈检测的方式实现。（13） 系统应通过公安部交通安全产品质量监督检测中心的合格检测，符合闯红灯自动记录系统通用技术条件（GA/T496-2009，GA/T832-2009）的要求；前端系统在公安

7、部行业标准中标注的环境条件下能够正常使用，路口停电后再来电系统能重新启动恢复正常。（14） 系统应具备断点续传功能，同时具备防止重复上传功能。4.4.3系统整体设计根据电子警察系统的总体要求，本项目采用基于视频检测+线圈检测的高清电子警察系统，它主要由路口控制部分、网络通信部分和中心管理系统三部分组成，结构如下图所示。系统构成示意图 路口控制部分路口控制部分主要实现闯红灯车辆的检测和违法行为的取证（图像抓拍）、视频事件检测相关违法行为、进入路口的车辆的绿灯车辆号牌识别，并把相关的违法数据信息传送至中心，同时保存一定时间内的违法数据，以备查阅。路口控制部分主要设备包括：1）高清抓拍摄像主机本系统

8、采用500万像素摄像机进行抓拍，其中500万像素图片分辨率达24642048。单台500万高清摄像机可覆盖3个车道，应能够提供红绿灯检测、图片防篡改、车辆检测、违法抓拍及16001200分辨率的高清录像视频流。2）辅助光源辅助光源应采用LED常亮灯。光敏控制模块设计可自动启动，当环境光低于预设亮度时，光源自动打开为摄像机补光，保证环境光照强度不足时的摄像效果，从而保证视频事件检测的准确率。发光器件应为大功率LED，额定功率下设计寿命达到50000小时。3）存储设备作为前端数据存储，采用嵌入式高性能处理平台，内置大容量硬盘，可接收来自高清摄像机的JPEG流、H.264视频流，并进行图片、录像的前

9、端存储。支持200万、500万高清监控摄像机的接入，应具有图片断点续传、防止重复上传、图片录像检索等功能。 网络通信部分网络通信部分主要实现路口控制部分和中心管理系统部分之间的数据信息传输。主要包括交换机、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等任务。 中心管理部分中心管理部分主要负责闯红灯违法数据及车牌识别数据进行存储、转发，并提供相应数据接口供公安专网访问，实现与公安专网之间的数据共享。4.4.4路口安装示意图以四向八车道为例，路口安装示意图如下4.4.5系统工作原理路口电子警察系统具有闯红灯抓拍功能、绿灯卡口、视频检测抓拍闯禁令、违反禁止标线等功能，本节就主要功

10、能的实现原理进行阐述。系统主要设备由智能交通终端管理设备、高清摄像机、补光单元、车辆检测单元、网络传输和中心管理等部分组成，系统核心设备为智能交通终端管理设备，具有先进的视频检测功能，可以对视频图像进行逐帧检测，同时自动匹配对应车道，对过往车辆进行轨迹跟踪并进行行为判断，如有违法车辆进行抓拍、车牌识别、录像、存储，处理结果上传到后台。同时系统兼顾卡口功能，即绿灯正常行驶的车辆，系统也可以进行记录。电子警察系统功能模块 红灯亮且有车辆通过时车辆进入虚拟线圈2，此时，车身并没有越过停车线。系统开始监控，记录车辆进入时刻，并发出控制指令拍摄第1张过程高清图片；夜间光线不足时，补光灯提供同步补光和强光

11、抑制功能，光照亮度不影响驾驶员的正常操作，并保证摄取违法图片的清晰度。路口红灯亮且有车辆通过情景一1）如果在同一个红灯周期内，此车辆停在虚拟线圈2上，即没有完全越过停车线，则系统会判定车辆没有违法。路口红灯亮且有车辆通过情景二2）在同一个红灯周期内，此车辆离开虚拟线圈1时，高清摄像机拍摄第2张违法过程高清图片。夜间光线不足时，LED频闪补光灯进行补光。路口红灯亮且有车辆通过情景三3）在同一个红灯周期内，此车辆离开虚拟线圈2时，高清摄像机抓拍第3张违法过程高清图片，从而形成完整的组合证据，包括车辆未越过停车线、离开停车线、继续前进等三个不同位置的状态。路口红灯亮且有车辆通过情景四至此，系统获得了

12、关于此次违法事件的所有图像证据，包括3张违法过程图片。 绿灯亮且有车辆通过时车辆离开虚拟线圈1，系统开始监控，记录车辆进入时刻，并发出控制指令拍摄1张高清全景图片；夜间光线不足时，LED补光灯提供补光，不会对驾驶员造成影响。路口绿灯亮且有车辆通过情景 逆行车辆抓拍如左下图所示，当车辆按照路面箭头指示正常行驶时，系统仅对车流量数据进行记录，不对通行车辆进行抓拍。如右下图所示，当车辆行驶方向与路面箭头指示相反时，会先经过虚拟线圈2，后经过虚拟线圈1，在逆行车辆进入虚拟线圈1时，系统即可判定违法逆行行为，并触发高清摄像机拍摄违法全景图片。路口逆行车辆通过情景 视频事件检测功能系统可以通过对视频的智能

13、分析判断车辆右/左转、压线、跨线、违反禁止线等违法行为，在禁止右/左转的路口可以对右转或者左转车辆进行跟踪判断并且对违法车辆进行抓拍三张违法图片，以记录违法的整个过程。系统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。整个检测过程分为以下几个步骤：由高清摄像抓拍主机获取实时的视频流。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。根据背景差分运算中运动目标检测

14、结果，有选择性地更新背景模型，并保存背景模型。过滤噪声，并获取准确的车辆位置。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。判断车辆是否到达触发线位置，如是没有到达，则进行下一帧的检测，如果到达则发出触发信号。车辆的抓拍触发综合运用了车牌检测算法和车辆检测算法，如下图：车辆抓拍触发流程通过设置各种触发线，可以实现下列违法行为的抓拍：机动车逆向行驶的；机动车违反禁止跨越车行道分界线；机动车违反规定使用专用车道的；机动车通过灯控路口不按所需行进方向驶入导向车道。4.4.6功能设计根据系统的总体要求、路口电子警察系统主要功能包括：视频检测闯红

15、灯抓拍功能，视频分析抓拍闯禁令、违反禁止标线等违法行为功能，视频车辆号牌识别功能，远程系统管理功能等。 闯红灯记录功能系统采用高清摄像机进行抓拍，可以同时控制并抓拍至少4个方向的闯红灯违法行为；单台500万像素高清摄像机能完整监控3个车道，图片分辨率达到24642048，单台200万像素高清摄像机能完整监控1个车道，图片分辨率达到1600*1200。在红灯信号状态下，有车辆经过摄像机检测区域时，系统能快速地检测到车辆变化，并通过对这一变化进行分析处理来判断是否有车辆闯红灯，当检测到车辆有闯红灯违法行为时，会立即抓拍反映该车辆违法信息的三张高清图片并对图片进行关联保存。三张完整的违法过程图片，包

16、括车辆分别压到和离开停车线的图片；系统抓拍到的违法图片中可清楚的辨识停车线位置、违法车道、红绿灯状态、车型、车身颜色、车牌号码、车牌颜色等信息。 基于视频事件检测的违法行为抓拍功能系统能通过视频事件检测，自动判别并抓拍取证以下交通违法行为：（1）机动车逆向行驶的；（2）机动车违反禁止跨越车行道分界线；（3）机动车通过灯控路口不按所需行进方向驶入导向车道。 绿灯车辆号牌识别功能系统能对所有经过的车辆进行捕获并自动记录车辆图像信息并识别号牌信息，系统采用视频检测的方式检测，在“绿灯”状态下应对所有经过路口的车辆记录一张车辆全景高清图像，并将图像存储到磁盘相应目录下，并在全景图像中标明车辆通行数据，

17、如时间、地点、车速、车道、方向等。 智能补光功能 为了更好的提高夜间模式的检测率，在夜间情况，系统用补光灯进行补光，依据车牌反光原理加大视频检测的准确性。同时补光灯与摄像机同步，在捕获图像时，使用LED灯进行补光，避免对人眼造成不适。 号牌自动识别功能 系统具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌计算机自动识别能力，“白天车辆号牌识别率大于95%，夜间车辆号牌识别率大于85%。”在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌计算机自动识别能力，包括2002式号牌。所能识别的字符包括:“09”十个阿拉伯数字；“AZ”二十六个英文字母；省市区汉字简称；2004军用

18、车牌及2013新军牌汉字；号牌分类用汉字(警、学、领、试、农、挂、拖、境)；武警车牌字符。系统能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色。 车身颜色识别功能 系统能自动对车身深浅和颜色进行识别，以供用户根据车身颜色来查询通行车辆,为公安稽查和刑侦案件侦破提供科技新手段。系统能够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。 高清录像功能系统在支持抓拍高分辨率图片的同时，支持24小时高清视频录像功能，分辨率不小于1600*1200。并可保证在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像；视频编码格式支持主流的H.264；可自动记录车辆通过

19、时间、地点、所在车道、违法类型等信息；录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹；并提供录像查询、录像下载等功能，视频流在前端保存7天。 数据存储功能系统采集的车辆图片、违法数据、高清录像等数据应支持前端存储和中心集中存储。前端管理设备内置大容量硬盘，系统在前端即可实现所有数据的备份存储功能，存储时间不低于7天；同时兼备USB方式下载图片与视频。中心存储是将数据保存在位于后端中心的集中存储系统，如存储服务器或磁盘阵列等。 图片合成与防篡改功能 系统具备将三张违法图片进行合成的功能，以便图片存储上传和处罚，系统在前端摄像机的DSP上对图片加水印，防止在传输、存储、处理等过程中被人为修改，以

20、杜绝数据被篡改的可能性。系统通过图片加水印的方法来实现图片防篡改功能。 远程系统管理维护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、服务器等）和主要运行软件的工作状态（采集识别软件、传输软件等）等功能。系统具备权限管理功能，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。系统具有主动校时功能，24h内设备的计时误差不超过1.0s。前端系统具有死机自动

21、复位和自动校时功能，能够实现远程断电和远程启动。路口停电后再来电系统能重新启动恢复正常。4.2.1系统简介（1）信号控制中心信号控制中心设备主要包括控制服务器、工作终端等，这些设备安装在指挥中心，也可以根据需要安装在另外的工作场所。工作终端主要用于监视和修改路口控制参数等。（2）通信部分通信部分主要包括光电设备和通信线路，采用光电设备与中心设备相连，通信接口RS232、RS422、10M/100M RJ45网口，三种可选，具备通过笔记本电脑等对信号机进行现场调试功能。（3）外场部分外场部分设备主要包括信号机、检测器、信号灯等，信号机根据车辆检测器检测的交通信息（包括车流量等）实时调整路口控制方

22、案（信号周期和绿信比），实现路口的有序控制。4.2.2系统拓扑图4.2.3交通信号控制系统功能（1）信号机系统主要具备以下功能： 联网控制 自适应控制 瓶颈控制 拥堵控制 特殊勤务控制 远程管理 交通状态监视 交通流统计 路网管理功能 交通流检测（2）交通信号控制系统支持以下控制策略：单点控制 分时段定周期控制 感应控制 单点优化协调控制 分时段绿波 中心联网绿波 协调式感应或感应式协调拥堵控制 需求控制 瓶颈控制 禁行控制优先控制 公交优先 紧急优先 勤务预案4.2.3.1信号机功能要求（1）总体要求交通信号控制机为自适应交通信号控制器，完全满足道路交通信号控制机（GB25280-2010）

23、要求。（2）控制类型集中协调式信号机具有区域联网控制和单点控制（可实现单点优化、手动控制、时间表控制、无电缆线协调控制、感应控制、自适应控制、中心强制手动控制和路段行人过街协调控制）等多种工作方式。集中协调式信号机可应用于控制路口、路段行人过街并可同时控制两个路口或行人二次过街控制。（3）信号时间、闪动频率、转换过渡需求信号持续时间可设置，调节步长不高于1秒。绿闪信号频率、信号亮暗时间比与黄闪信号相同。在控制方式转换、配时方案变化时，交通信号控制器实现平滑过渡。（4）集中协调式信号机与信号灯的启动1）集中协调式信号机启动时序集中协调式信号机通电开始运行时交通信号控制器先进行自检，自检后按如下时

24、序启动。各信号相位先进入黄闪信号；黄闪信号结束后，各信号相位进入路口清空灯色相位；清空灯色相位结束后，信号控制器按预设置的方式运行。2）信号灯启动灯序在集中协调式信号机正常启动以及处于正常运行状态需要开启信号灯的两种情况下，信号灯显示以下灯序：a）各信号相位先进入黄闪信号；b）黄闪信号结束后，各信号相位进入路口清空灯色相位；c）清空灯色相位结束后，信号控制器按预设置的方式运行。3）集中协调式信号机启动时序设置启动时序可设置。黄闪信号时间可设置，设置范围为020秒，缺省值为6秒。清空灯色状态可设置，不同信号灯组应按照路口清空设置安全启动相应灯色（红灯信号、黄闪信号、绿灯信号和关灯信号）；持续时间

25、缺省设置为6秒全红灯色。（5）信号转换1）信号转换序列基本转换序列如下：a）机动车、非机动车信号转换序列红绿黄 红（含全红）；红绿绿闪黄 红（含全红）；红红黄绿绿闪黄 红（含全红）；红红黄绿黄 红（含全红）。b）行人信号转换序列红绿绿闪红；红绿红；红绿红闪红。上述机动车、非机动车、行人信号转换序列同时具有，并可在机动车、非机动车和行人间任意组合设置及调用。2）信号转换持续时间a）机动车和非机动车的灯色转换持续时间可设置(0255秒),调整步长为1秒，缺省值为黄4秒、全红2秒。b）行人的灯色转换持续时间可设置 (0255秒),调整步长为1秒，缺省值为绿闪3秒、全红2秒。（6）控制模式转换集中协调

26、式信号机从自动控制模式转入手动控制模式时，手动开关作用以后，保持原有相位的最小安全时间，最小安全时间根据控制点实际情况设定；从手动控制模式转入自动控制模式时，信号状态不能突变，各相位信号保持转换时刻的状态，并从当前信号状态开始以自动控制方式运行。自动控制模式间的转换应实现平滑过渡，在平滑过渡中，交通信号保证在路口内等候的车辆能够安全驶离路口。（7）相位1）相位相位：在一个信号周期内同时获得通行权的一个或多个交通流的信号显示状态。信号灯输出端子组：指信号控制器内外接信号灯输出接线端子组，每一个端子组由红、黄、绿三路输出组成。2）相位需求交通信号控制器具有至少16个相位，同时具备扩充到32个相位输

27、出的能力。用户可任意设置相位相序。每个相位连接接线端子组的数量可以设置，设置范围为零至信号控制器配置的最大端子数。相位参数可设置，主要参数包括最大绿灯时间、最小绿灯时间、单位延长时间、绿闪时间、黄灯时间、全红时间等，设置范围为0-255秒。行人过街绿灯时间参数可设置多组（3组以上），通过配时方案调用（可选）。（8）时钟集中协调式信号机具有系统时钟校准功能，控制器时钟同步精度在1秒之内。（9）现场设置功能集中协调式信号机能通过笔记本或手持终端在现场进行控制方式的设置和信号参数的调整、读取数据的操作，并按设置的控制方案正常运行。（10）数据断电保存集中协调式信号机具有在断电情况下的数据保存功能，数

28、据断电保存期限至少为1个月。（11）故障监测及处理1）一般要求集中协调式信号机具有对内、外设备故障监测、自诊断和记录功能，发现故障后采取适当措施以确保交通安全，并发出故障警示信号。2）故障处理要求a）一般故障集中协调式信号机对通信、检测器等外部设备的工作状况进行监控和记录，如果发生故障，在能够功能降级的情况下继续正常工作；集中协调式信号机通信、检测器等外部设备故障；不影响道路交通安全的其它一般故障。b）严重故障发生以下严重故障，交通信号控制器立即进入黄闪或关灯状态：a）绿冲突故障；b）同一灯组红绿冲突故障；c）连接在某一输出的所有信号灯组的红灯同时发生故障；d）电压超出正常使用范围有自保护措施

29、；e）影响道路交通安全的其它严重故障。（3）故障信息存储与发送集中协调式信号机能对所有在运行期间采集的故障信息进行存储记录。在发现故障时，能上传故障信息，所存储的信息能在交通信号控制器或通过与交通信号控制器相连的外部设备(该设备可检索并显示储存信息)显示、查阅，交通信号控制器至少保存不少于250条最新故障记录。（4）故障信息内容故障信息内容至少包括：a）以代码或文本形式记录下来的故障类型与细节。b）故障发生的时间与日期。c）故障清除的时间与日期。（12）信息采集功能集中协调式信号机可连接远红外、微波、视频、环型线圈等检测器。集中协调式信号机能至少连接16路检测器，可扩充到32路检测器。集中协调

30、式信号机能够准确地自动采集交通数据，其中至少包括：流量、占有率等数据，并根据各种交通控制需求，按相应的数据格式进行预处理。所有检测器信息数据支持系统传输要求，在系统传输正常的情况下，以设定的时间间隔上传数据，时间间隔依从系统需求。当系统传输中断时，信号控制器能存储检测器的信息，存储容量满足储存最近72小时每15分钟的检测器数据，系统传输恢复正常后，可以上传存储数据。（13）通信功能区域交通信号控制系统中心到交通信号控制器的通信采用网络或串口通信的形式。系统中心计算机通过系统通信网络对自适应交通信号机下传各种控制命令、校时命令、配时参数及方案、控制模式转换命令等；所有交通信号控制器通过系统通信网

31、络按需求向系统中心上传控制点的交通量信息、故障信息和当前的工作状态以及信号配时方案等数据。1）协议要求交通信号控制器通信协议符合标准，且开放。2）接口要求交通信号控制器采用明确定义、可逻辑配置及物理隔离的接口。交通信号控制器预留2个以上接口，满足通信需求。接口1：为网口（RJ45），符合IEEE802.3 ，带宽为10/100M。接口2：为串行接口（RS-232C串行孔型DB接口，支持收数据、发数据、信号地，支持异步多速率：2400，4800，9600bps，停止位：1位或2位，无流控），主要用于与系统通信和系统调试、配置。自适应交通信号机预留接口，用于连接手持终端（完成交通信号控制器现场配置）或软件升级、扩展连接遥控手动设备、连接倒计时、可变信息板、可变标志、GPS对时等外接设备。信号机可以对倒计时的开始时间进行设定