高清电子警察系统解决方案 1.docx

1、高清电子警察系统解决方案 1高清电子警察系统（视频检测、带卡口功能）设计方案北京信路威科技发展有限公司Beijing Signalway Technologies Co., Ltd地址：北京市海淀区中关村东路66号 世纪科贸大厦B座1901室：010-*网页：2010年10月1概述随着城市经济的发展，车辆剧增，出现的交通阻塞，交通事故发生频率高，交通环境污染，交通治安混乱等一系列问题，严重影响着当前城市经济的发展和人民的生活，而同时交通设施的建设存在普遍滞后的状况，解决这些问题是当前所需，也是刻不容缓的。从系统、整体的范畴考虑，将交通中的各要素综合考虑，做到人、路、车三者的有机结合，充分应用电

2、子警察系统使交通监控真正实现智能化，极大地提高交通管理的效率，确保交通安全。闯红灯违章是造成当今社会交通事故的主要隐患之一。电子警察系统可以广泛应用在无人值守的路口、单行线、禁行、限时道路、限车型车道、主辅路进出口、公交专用道、违章超速、压线、变道等。利用科技手段实现对这一违章行为进行有力的治理，既能有效的防止此类交通违章行为，减少由此引起的事故，又能对违章的驾驶员起到很大的威慑作用，促进交通秩序向良性循环，同时能将部分交警从岗亭上解放下来，在一定程度上缓解警力不足的矛盾，真正体现向科学技术要警力的无穷力量。这一系统解决了无人值守路口无法对闯红灯车辆进行处罚的问题，同时也为交通管理部门执法提供

3、了科学依据。2系统设计原则标准化：信路威高清电子警察监控系统严格按照公安部闯红灯自动记录系统通用技术条件（GA/T 496-2009）规定的技术要求进行设计，同时，在采用高清摄像技术方面又进行了功能上的扩展和性能上的提升。 可扩展性和兼容性：由于用户未来的需求会不断发展，系统建设的规模将随之扩大，在设计上，即要在功能上推陈出新，又要兼容旧的系统，以保护用户的投资，因此我们采用模块化设计，模块间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都不会影响到其它模块的正常应用。 通用性：我们的方案充分考虑用户实际情况，针对大多数用户的需要，设计出可满足各种需要的系统，并充分考虑了人为不可抗拒的

4、其他因素造成故障的可能性；同时，摒弃已经安装应用的老的系统出现的各种影响系统稳定性的因素。 易用性：系统采用嵌入式，模块化的设计使安装使用非常方便。用户只需简单的接线，并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果。所有实时监控、牌照识别、实时上传等工作，均为完全智能控制，不用单独设置。合理性：严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，使系统的各部分合理配置，有机融合并尽可能的发挥设备潜力和软件功能，最大限度地提高性能价格比。先进性：充分利用科技进步成果，采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。实用性：系统功能充分满足用户的实际

5、需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。可行性：系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济能力方面的实际情况相吻合。可靠性：采取选用高集成设备，采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性。安全性：系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。3系统设计依据闯红灯自动记录系统通用技术条件（GA/T 496-2009）机动车测速仪（GBT21255-2007）公路车辆智能监测记录系统通用技术条件（GA/T 497-2004）工

6、业企业通信设计规范（GBJ42-81） 电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ232.90.92） 民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92） 建筑物防雷设计规范（GB50057-94）工业企业通讯接地设计规范（GBJ79-85）中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T70-94/T74-94）计算机软件开发规范（GB8566-88）以太网100BASE-T标准（IEEE802.3U）4系统技术方案4.1系统简介本方案设计采用北京信路威科技发展有限公司研制生产的SWHV-EPS0901高清电子警察系统。该系统采用采取纯视频检测方式，自动对视频流图像中运动物体进行对视频流图像进行实时逐帧检测、

7、锁定、跟踪，根据车辆运动轨迹判断车辆是否违章。无须破坏路面埋设线圈；采用视频检测识别红绿灯信号，无须接入红绿灯信号，消除施工困难；采用200万CCD高清晰网络摄像机作为图像采集主体，单台摄像机覆盖单向2-3车道；采用LED冷光灯作为夜间补光灯，大大降低了对人眼的刺激；采用DSP嵌入式控制主机，有独立的操作系统，设备稳定。系统结构简单，便于安装维护，立杆上只需一根网线和电源线即可，每方向设备：1（摄像机）+ 1(补光灯)+ 1(控制器)。4.2系统组成高清电子警察系统由路口前端设备、网络传输系统和中心管理系统构成。系统整体结构如下： 系统结构图4.2.1路口前端设备路口前端设备主要由视频捕获设备

8、（高清摄像机、补光灯）、DSP嵌入式智能分析控制主机、网络传输设备（光端机或光纤收发器）等组成，完成红绿灯状态检测、机动车违章行为检测、违章图片抓拍、补光灯控制、违章记录本地储存、相关信息网络上传等任务。根据实际需求，在被监控路口的每一个方向均安装1套设备，可监控2-3车道的车辆通行情况。前端组成结构如下图所示：前端设备结构图 前端安装实物图前端安装场景图 路口机柜实物图白天效果图 夜间效果图高清抓拍摄像机：本系统中采用的高清抓拍摄像机为200万像素，分辨率为16001200，一台高清摄像机可监控23个车道，提供红绿灯检测、车辆检测及视频录像的视频流，同时抓拍高清图片。LED补光灯：辅助光源采

9、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，平均无故障时间：MTBF 30000小时。 嵌入式控制主机：采用DSP嵌入式高性能处理平台，采用了TI DSP BIOS操作系统，内嵌的识别软件包含了视频采集、图像预处理、车辆检测、车牌检测、车牌切分、字符识别、跟踪和比对、图像压缩、数据传输等模块。系统识别速度快，特别是独特的移动物体跟踪和比对技术可以将帧间有效信息充分利用起来，不依赖单张图片，有效提高系统的识别精度和对复杂环境的适应能力。稳定可靠，具体表现在：耐高温和低温，不用担心温度过高或过低引起设备异常；

10、设备有自恢复功能，可自动判断异常并将设备软复位以重新初始化；设备反映速度快，断电重启到正常工作仅需10秒。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。4.2.2网络传输系统主要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，同时操作人员在中心平台应用远程管理软件通过该网络可对前端设备进行远程管理、状态监测及设备参数设置。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3G等方式。如果与视频监视系统共用光端机，可采用数模复用光端机，即在一根单模光纤上传输视频监控系统前端摄像机的视频信号及控制信号，同时提供10

11、0M的以太网口用以传输闯红灯电子警察自动监控系统前端设备记录的违法车辆信息。4.2.3中心管理系统中心管理子系统主要实现对电子警察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，以及违章车辆的处罚等工作，并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题。中心系统还可以设立一个WEB数据库服务器，安装ORACEL数据库，收集各个数据服务器上的数据，用户可以通过IE浏览器上网查询，全面统计各数据收集服务器的数据。中心管理系统结构管理中心采用一个中心管理服务器连接多个客户端的模式，中间架设了一个代理服务器，用来处理前端设备网络数据，一个代理服务器管辖多台前端设备。数据库用来记录中心服务器的各

12、类参数和代理服务器的网络和识别信息。存储阵列用来存储前端设备抓拍的图片及相关数据信息。4.3系统原理信路威高清电子警察系统具有先进的视频检测功能，可以对图像中的红绿信号灯颜色做逐帧识别，同时自动匹配对应车道，对过往车辆进行轨迹跟踪并做行为判断，如有违章车辆进行抓拍、车牌识别、录像、存储，处理结果上传到后台。例如：如果控制主机识别出直行方向为红灯的时候，那么对应的直行车道有车行驶过停车线都默认为闯红灯。同时抓拍3张图片做为处罚证据，分别为压线前一张，压线中一张，压线后一张。控制器具备卡口功能，即在绿灯期间记录过往车辆。 系统原理图4.4系统功能4.4.1红绿灯信号识别功能系统利用视频检测识别红绿

13、灯信号，可区分直行、左转、右转、掉头等不同类型的红灯、黄灯、绿灯信号，只需要提前配置红绿灯在摄象机图象中的位置及车道配对等信息即可，无须接入红绿灯信号，消除施工困难。红绿灯信号判断率：100%；红绿灯信号判断时间： 0.5秒。4.4.2视频检测车辆功能系统通过视频检测方式精确跟踪车辆运动轨迹，判断车辆直行、逆行、左右转方向，记录车辆在停车线前、压线、越线情况，以及车辆压车道分隔线行驶情况，无须埋设线圈。本系统的视频检测原理为对移动物体的跟踪的同时检测车轮廓并寻找车牌进行跟踪，如果找不到车牌，系统会抓拍车辆，识别结果为“未检测”。在夜间情况下LED补光灯会对车牌补光，依据车牌反光原理加大了视频检

14、测的准确性，解决了行人、自行车、大型车辆干扰问题。车尾卡口捕获率:95%；违章捕获率不小于90%。视频检测效果图4.4.3闯红灯抓拍功能单台高清摄像机可以完整监控3个车道，图片质量达到国标要求，在红灯信号状态下，有车辆经过时，系统会快速地跟踪车辆的行驶轨迹，并通过轨迹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章行为时，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。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、车牌号码、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；第三幅和第四幅图片能够

15、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。清楚反映整个闯红灯过程。系统采用国际领先的计算机智能跟踪算法技术，对全景中每一辆车都能进行实时跟踪并记录其运动轨迹，并智能判断车辆运行是否违章。由于采用了车辆跟踪技术，本系统可以准确地抓拍左侧或者右侧混行车道的直行闯红灯行为，而对正常行驶时左拐或者右拐的车辆则不会误抓。闯红灯违章抓拍图4.4.4闯禁令、违反禁止标线等违法行为抓拍系统可以通过对视频的智能分析判断车辆右/左转、逆向行驶、压线、跨线、违反禁止线、机动车在非机动车道内行驶等违法行为，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，同时，对

16、逆向行驶和等违法行为进行抓拍记录，系统抓拍三张违法图片，以记录违法的整个过程。不按车道行驶违章抓拍图压线违章抓拍图逆行违章抓拍图4.4.5卡口功能系统具有车尾卡口功能，即在绿灯、黄灯状态时，对通过每个车道的所有车辆进行检测、抓拍、记录、保存和识别。卡口抓拍车辆图片 车牌彩色小图车辆附加信息包括如下内容：有效帧数，车辆检测时间，车辆类型，车道号，行驶类型，是否违章，是否逆行。停止线前红绿灯状态。停止线后红绿灯状态。路口名称，路口方向。4.4.6号码识别功能 系统采用了高速DSP嵌入式设备， 平台具备的极高处理能力，实现了海量数据的实时处理。应用先进的计算机视觉算法，可对车辆行进过程中的图像进行逐

17、帧处理和识别，系统可捕获多个有效帧，对每一帧识别处理，经内部评判机制，给出识别结果。有效提高设备对复杂环境的适应能力。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90%。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(京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、港、澳、台);2004新军用

18、车牌汉字(军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成);号牌分类用汉字(警、学、领、试、农、挂、拖、境) ;武警车牌字符；车型和颜色识别系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型，能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色。对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，就利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。系统识别的车牌类型部分示例： 4.4.7存储功能系统自带500G硬盘，可以存储80万辆卡口车辆数据，或者是20万张违章处罚图片。根据路口流量不同，可以提供1545天

19、的历史数据存储。当通往后台的数据传输链路中断的时候，控制器可以保证正常的识别和存储。待数据链路畅通后可以使用下载工具下载识别器中存有的任意时间段的历史数据。设置界面如下图5.5 电子警察专用下载工具设置界面图4.4.8录像功能系统可按一定的速率循环保存图片到设备自带的硬盘上，用户可自行配置保存图片的速率（1帧/秒5帧/秒）。以2帧/秒的速率保存为例，即使车速超过180km/h，也能存有该车图像，并且系统可存有最近7天的录像。用户可自定义上传的录像时间段，例如每2分钟为一段视频，后台生成AVI格式录像，视频可以使用windows media player 进行播放。5施工安装要求安装布局图1)安

20、装高度：高清摄像机和高亮LED辅助光源设置在L杆上，距离地面高度为6-6.5米，施工时具体技术要求参照GB5768-99及交通安全标志施工技术规范。2)立杆到停车线距离：高清摄像机与AC/DC模块安装在护罩里，护罩安装在三条车道路面的正上方，停车线（图像的中心点）与龙门架的水平距离为18-23米。设计此距离目的为保证抓拍的图片能看清违章车辆的完整信息，因此视角的底部到停车线要有一个车身半以上的距离。3)LED安装位置：一只高亮LED辅助光源安装在高清摄像机旁边，指向三条车道摄像机视野覆盖的区域。现场只需具备220V/200W交流电(最好设有UPS)与网络线缆即可。交流电源线缆和网络线缆从机柜布

21、线到框架出线孔处，留出约一米左右即可。网络交换机、控制器及传输设备安装在设备箱中，高清摄像机的信号通过交换机输入高清识别器，经过处理后，识别结果经传输设备传送到后台监控中心。6系统特点6.1视频检测红绿灯信号，无须接红绿灯信号采用视频红灯检测，能精确区分红灯、黄灯、绿灯，包括箭头标识。无须接红绿灯信号，消除了施工困难。6.2视频检测车辆，无须埋设线圈采用视频车辆检测，无须地感线圈。能精确跟踪车辆轨迹，判断车辆直行、逆行、左右转方向，车辆在停车线前、压线、越线情况，以及车辆压车道分隔线线行驶情况。6.3捕获率、有效率、车牌识别率达到国标要求系统在GA/T 496-2009闯红灯自动记录系统通用技

22、术条件标注的测试条件下，机动车闯红灯捕获率达到90%以上、有效率80%以上、识别率95%以上。6.4系统的控制主机是DSP平台，稳定可靠系统的核心设备是DSP平台，稳定性有保障。主机采用TMS320C6455处理平台，CPU为C64x+内核，主频可达1.2G，该平台拥有互连速率高达25 Gbits的 Serial RapidIO 总线和66 MHz 外设组件互连 (PCI) 总线接口，实现了极高的高速多处理性能；该平台超强的性能大大提高了各种高端与多通道应用的性能与I/O带宽，为设备提供了一个非常稳定可靠和高性能的核心处理保障。主机配置了标准10M/100M自适应以太网接口（实现与其他设备的网

23、络数据连接）、4个RS232串口（与车道雷达等设备连接）、8位IO输入口和4位IO输出口（实现车辆检测、车辆测速、交通信号输入输出控制等功能）、500G硬盘（实现数据存储功能）。设备提供128KByte的非易失性存储空间，用于存放设备的配置信息（包括用户定义的过滤条件等），从而使得设备掉电后、在再次上电时能够立即投入正常运行，而不必重新配置。主机采用了TI DSP BIOS操作系统，内嵌的识别软件包含了视频采集、图像预处理、车辆检测、车牌检测、车牌切分、字符识别、跟踪和比对、图像压缩、数据传输等模块。系统识别速度快，可靠性高，特别是独特的移动物体跟踪和比对技术可以将帧间有效信息充分利用起来，不

24、依赖单张图片，有效提高系统的识别精度和对复杂环境的适应能力。表现在以下几个方面：a)耐高温和低温，可以把设备放在现场的机柜上，不用担心温度过高或过低引起设备异常。b)设备有自恢复功能，程序自动判断异常，遇到异常后，可以重新软复位把设备初始化。c)系统反应速度快，断电重启到正常工作仅需要10秒。6.5摄象机参数可自动调节 程序可以自动判断环境亮度，自适应调节摄像机参数，使图像无论在什么光照条件下（大顺光、大逆光、阴天、夜晚），都能自动调节达到最佳的识别和监控效果。 6.6系统结构简单前端仅用一个20颗的LED灯能覆盖2-3个车道，确保晚上能看清车型、车体颜色的效果：a)LED灯工作状态是频闪的，

25、亮度柔和，不影响司机驾驶；b)工程施工简单易维护，立杆上只需引一根网线和电源线即可。在前端只需一个补光灯和一台摄像机。通过网线把识别结果发送给后台接收软件。安装简单易学，维护方便，维护成本低廉。7主要设备性能指标7.1高清摄像机 CY-TC200NA传感器类别: COLOR CCD；光学尺寸: 1/1.8 英寸；彩色/黑白: 彩色；有效像素: 1628（H）1232（V）；像素尺寸: 4.4m4.4m；最低照度: 0.1 Lux；信噪比(数字): 48 dB；视频输出格式(数字): 8Bit，JPEG；用户接口: RJ45；帧频：115fps编程可控；曝光时间：可编程设置, 30s999.37ms增益范围: 0.0036 dB；AGC：AGC 或者AGC 连动曝光时间, 调节范围可编程触发方式：部上升沿触发, 串口触发, 软件触发白平衡：自动/手动补光同步：闪光灯(支持轮闪), 补光灯(支持防闪烁), 补光延时14095s 可调电源: DC 12V；外形尺寸/重量：60mm(H) 65mm(W) 114mm(L)工作温度: .30C 70C 存储温度: .35C 80C湿度条件：20% 80%内置存储容量：4GB/8GB/16GB 可选测速精度：1s功耗: 95%，机动车闯红灯捕获