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礼让斑马线设计方案

18
2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

机动车斑马线不避让行人执法抓拍系统解决方案

编制单位：日照恒硕电子工程有限公司
编制日期： 5月
目 录

第 1 章 概述 1
1.1 背景介绍 1
1.2 法律政策 1
1.3 设计目的 2
第 2 章 系统工作流程 3
2.1 系统运行流程 3
2.2 行人检测规则 4
2.3 违法图片组成 4
第 3 章 系统基础配置 6
3.1 系统组建方式 6
3.2 需要的设备种类 7
3.2.1 智能分析与机动车图像采集单元 7
3.2.2 辅助单元 8
3.2.3 行人信号灯图像采集单元 10
3.2.4 数据处理与缓存单元 11
3.2.5 网络交换及传输单元 13
3.3 现场安装方式 13
3.4 配置清单 14
第 4 章 系统功能与性能 16
4.1 功能描述 16
4.1.1 不按规定避让行人违法行为记录功能 16
4.1.2 车辆牌照自动识别功能 16
4.1.3 视频监测及录像功能 17
4.1.4 数据自动上传及补录功能 17
4.1.5 远程配置及维护功能 18
4.2 性能指标 18
第 5 章 本方案的特点 20
5.1 全天候高清成像 20
5.2 应用领先的智能分析算法，提高行人检测准确度 20
5.3 支持机动车连续过车过滤功能 20
5.4 采用多帧车牌识别技术，提高车牌识别率 20
5.5 多种视频跟踪技术，提高违章检测的可靠性 20
5.6 系统结构简洁，集成度高，便于安装施工 21

第 1 章 概述
1.1 背景介绍
人行横道前，机动车减速、停车让行人先行原来是基本的交通规则，但当前的现状是国内的驾驶者大多还没有养成这个习惯，特别在信号灯路口，右转车辆和行人信号灯产生冲突的情况下，机动车不礼让行人的情况更为突出，人行横道往往成了机动车和行人争分夺秒的“战场”，在人行横道上发生的刮擦甚至伤亡事故屡见不鲜。
1.2 法律政策
机动车行经人行横道，应当减速行驶，遇行人通行，须停车让行。对此，法律法规早就明确规定，并有相关罚则，不过在实际操作中真正处罚的很少。人行横道上“人躲车”的现状，主要因素就缘于有法不依、执法不严、违法不究。要让人行横道真正成为行人的“生命线”，须先让其成为“高压线”——谁违法就罚谁。
1月1日出台的《机动车驾驶证申领和使用规定》（公安部123号令）对驾驶机动车行经人行横道，不按规定减速、停车、避让行人的违法行为由2分增至3分，体现了法律法规上对这一情形的重视。
《道路交通安全法》第四十七条规定：机动车行经人行横道时，应当减速行驶；遇行人正在经过人行横道，应当停车让行。
同时， 2月11日发布、 7月1日实施的《人行横道道路交通安全违法行为监测记录系统通用技术条件》(GA/T1244- )对机动车违反人行横道让行规定行为记录的取证做出了规定：
系统应能至少记录以下2张反映机动车违反人行横道让行规定行为过程的图片：
a) 能反映机动车未进入人行横道区域并能清晰辨别机动车特征，以及人行横道上行人的通行方向；
b) 能反映a）图片中同一机动车进入了人行横道区域，阻挡了行人通行。
在灯控人行横道，还应记录一张反映人未闯红灯的图片。
第 2 章 系统工作流程
2.1 系统运行流程
斑马线执法抓拍系统是为交管部门治理机动车在人行横道遇行人“不按规定让行”提供一种执法取证手段，对机动车人行横道前不避让行人行为自动检测并抓拍3张过程图片，同时完成车牌的识别及数据上传，在输出不礼让行人违法的同时，截取2张信号灯摄像机的画面，为后期的处罚教育提供依据，系统运行流程如下：

图1. 系统运行流程图
当检测到人行横道区域内的行人行径方向上的数量多于X人时（阀值X能够设置，默认为1），自动对尚未经过人行横道的车辆行驶轨迹进行动态跟踪，发现有车辆未停车继续经过，与行人行径方向产生冲突的情况出现时，提取目标车辆3张连续的行驶图片以反映车辆不避让行人的抢道行为，同时识别车牌号码。在输出不礼让行人违法的同时，截取2张信号灯摄像机的画面。
2.2 行人检测规则
根据行人检测区域检测行人个数，系统跟踪行人运动轨迹，给出行人横向的运动方向；对每个区域内不同运动方向的行人数量进行统计，并将该检测结果匹配到对应的车道上。系统默认的规则是：当行人运动轨迹与机动车行驶轨迹存在交叉且行人所在检测区域与机动车行驶车道相邻时进行检测有效人数，例如1车道行驶车辆干扰人数有效值与1车道行人检测区域和2车道行人检测区域向左的行人有关，与2车道行人检测区域向右、3车道行人检测区域的行人无关。

图2. 行人检测规则
第 3 章 系统基础配置
3.1 系统组建方式
机动车斑马线不避让行人执法抓拍系统系统由智能分析与机动车图像采集单元、数据处理与缓存单元、网络交换及传输单元组成，数据经过光纤链路汇总至中心管理平台集中存储管理。

图3. 系统结构图
Ø 智能分析与机动车图像采集单元：700万像素一体化电警抓拍单元
Ø 辅助单元：补光灯（如需夜间抓拍则需配）
Ø 数据处理与缓存单元：终端服务器
Ø 网络交换及传输单元：工业级交换机、光纤收发器
机动车斑马线不避让行人执法抓拍系统路口设备可无缝接入海康威视iVMS-8600智能交通管理平台。
同时系统支持多种国际标准协议、行业标准协议，开放性好。能接入支持标准协议的其它厂家平台。
3.2 需要的设备种类
3.2.1 智能分析与机动车图像采集单元

采用700万一体化电警抓拍单元监测人行横道前后场景中机动车和行人通行状况，并进行实时检测分析，对不避让行人违法车辆进行抓拍，抓拍单元采用LED频闪灯补光。
序号
项目
技术规格
1
传感器
采用1英寸700万像素逐行扫描CCD智能高清摄像机；
2
分辨率
3392(H)× (V)；
3
视频帧率
25fps；
4
防护罩
4722防护罩(防尘、防水滴面板)；
5
编码
支持视频流和抓拍帧同时输出，采用视频压缩技术H.264编码；
6
输出图片格式
JPEG，图片质量可设；
7
缓存/自动上传
支持断网时SD/SDHC本地图片存储检索、自动覆盖、自动上传；
8
主要接口
1个10M/100M/1000M自适应RJ45接口；1个RS－485半双工接口；
9
RS485接口
支持RS-485通信功能，能够接入车检器、红绿灯信号检测器和雷达等串口外围设备；
10
触发输入
输入：4路外部触发输入，1路交通信号灯频闪同步信号输入；
11
触发输出
触发输出：3路(光耦隔离2500VAC)，作为补光灯同步输出控制；
12
支持补光方式
支持闪光灯和LED频闪灯同步补光，支持闪光灯自动光控功能；
13
智能功能
支持车牌识别、车型识别、车身颜色识别；
支持行人过街检测，抓拍不礼让行人车辆
14
抓拍方式
支持违章连续抓拍功能；
15
本地存储
支持外接USB存储设备本地图片存储、自动覆盖、自动上传；
16
终端接入
支持接入终端服务器；
17
防雷
具有网络信号防雷功能；
18
电源
电压：100VAC～240VAC；频率：48Hz～52Hz；
19
功耗
＜20W；
20
工作环境温度
-30℃～+70℃(低于-20℃时，需采用带加热模块)；
21
工作环境湿度
5%~95%@40℃，无凝结；
22
防护等级
IP54；
23
外形尺寸(不含支架)
180mm(W)×154mm(H)×635mm(D)；
24
重量
6.5±0.5kg。
3.2.2 辅助单元

采用LED频闪灯作为一体化电警抓拍单元晚上检测和抓拍的补光设备。
序号
项目
技术规格
1
光通量
≥1800lm
2
外壳材质
压铸铝
3
响应时间
≤20μs
4
触发方式
电平，+4~6VDC
5
触发占空比
支持以频闪频率15Hz～250Hz，占空比1%～39%连续工作，与视频触发信号同步；
6
发光角度
10°
7
覆盖范围
4m@16m处
8
有效补光距离
16m～25m
9
电压
100VAC～240VAC
10
频率
47Hz～63Hz
11
功耗
最大36W （实际功率与控制方式相关）
12
工作寿命
≥50000小时
13
工作环境温度
-40℃～+70℃
14
工作环境湿度
10%～90%@40℃，无凝结
15
防护等级
IP66
16
外形尺寸
128mm(W)×216mm(H)×159mm(D)
18
重量
2.72kg

3.2.3 数据处理与缓存单元

采用终端服务器作为数据处理与缓存单元。终端服务器采用全嵌入式架构，是一款室外型智能交通专用网络视频录像机，集视频管理、交通数据管理、视音频解码、图片处理、网络交换等功能于一体。具有智能集成度高、连续运行时间长、抗恶劣环境能力强的特点。
序号
项目
技术规格
1
处理器
高性能ARM A9双核数字媒体处理器
2
硬盘
支持4个3.5"SATA硬盘，最大支持16TB前端数据存储；
3
外部硬盘存储扩展
1个eSATA接口；
4
模拟视频接口
2个标准BNC输入接口，支持2路HD-TVI（或HD-SDI）视频输入；2个标准BNC环通输出接口，支持2路HD-TVI环通输出；
5
数字视频接入
可接入12路高清录像；
6
音频扩展功能
1路音频输入，1路音频输出；
7
网络接口
16个100M以太网接口及2个10/100/1000M自适应网络接口，其中1个为千兆可光电转换网络接口（需选配光模块）；
8
报警接口
4路报警输入；4路报警输出；
9
其它接口
2个RS232接口，4个RS485接口，2个外置USB接口；1个VGA接口，1个HDMI接口；1个CVBS输出接口；
10
操作系统与界面
操作系统：嵌入式Linux；
操作界面：WEB、VGA、HDMI；
11
数据存储
支持对通行车辆的信息（记录和图片）存储；
12
车辆信息存储容量
≥200万辆通行车辆信息 或 ≥100万辆的违法车辆信息；
13
可接入车道数
≤12车道；
14
录像功能
支持录像存储功能；
15
网段
支持前端与后端设置不同的网段；
16
工作电压
DC12V；
18
电源输出
1个12V电源输出接口，1个5V电源输出接口；
19
功耗
＜30W(含1块3.5”硬盘)；
20
工作环境温度
-30℃~70 ℃；
21
工作环境湿度
10%～90%@40℃，无凝结；
22
外形结构及尺寸
全铝机身，无风扇设计；370mm(W)×102mm(H)×273mm(D)。
23
重量
7.2kg。
3.2.4 网络交换及传输单元
包括前端工业级交换机和光纤收发器，工业级交换机用于在路口前端组建局域网，光纤收发器用于路口数据向中心的传输汇聚。
网络交换机

8口工业交换机；
处理类型：存储和转发；
RJ45端口：10/100BaseT(X) 自动侦测，全/半双工，MDI/MDI-X自适应；
过载电流保护：1.1 A，接口：1个可插拔的4针接线端子， 支持反接保护；
工作温度： -40 ~ 75 °C；
相对湿度：5 ~ 95%（无凝露）；
MTBF（平均无故障时间）：425，000小时；
铝制外壳，IP30防护；

光纤收发器

接口类型：FC接口（可选ST）；
传输距离：以下三种可选
-A：单模0~20km，
-B：单模0~40km，
-C：单模0~80km；
光纤类型：单模/单纤；
发送/接收波长： 发送波长：1310nm；
接口类型：1个RJ45接口；
3.3 现场安装方式
智能分析与机动车图像采集单元安装在人行横道前距离人行横道20米处，杆件高约6米，补光单元安装在距离抓拍单元约4米位置；

图4. 设备安装示意图
第 4 章 系统功能与性能
4.1 功能描述
4.1.1 车辆牌照自动识别功能
系统可自动对车辆牌照进行识别，包括车牌号码、车牌颜色的识别。
1）车牌号码自动识别
系统具备对符合“GA36- ”标准的民用车牌、警用车牌、使领馆车牌的号牌自动识别能力，而且具备对 式军车号牌、 式武警部队号牌的自动识别能力，所能识别的字符包括：
阿拉伯数字
“0～9”十个
英文字母
“A～Z”二十六个
省、自治区、直辖市简称用汉字
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
专用号牌简称用汉字
领、使、警、学、挂、港、澳、试、超
12式武警号牌字符
WJ样式的字母、省份简称汉字、警种字母（X、B、T、S、H、J、D）、数字
12式军车号牌字符
各军区/各军兵种部拼音缩写字母、各军区/各军兵种部下辖各部属机构拼音缩写字母、数字
2）车牌颜色自动识别
系统能识别黑、白、蓝、黄、绿五种车牌颜色。
3）系统识别的车牌类型部分示例：

4.1.2 视频监测及录像功能
高清摄像机在进行视频检测、图像采集的同时还能够提供1路高清视频流，在不影响识别的前提下，对道路通行状况进行实时视频监测和录像。其中700万像素高清摄像机帧率可达到25帧/秒。
4.1.3 数据自动上传及补录功能
系统具有数据自动上传及补录功能，终端服务器内置硬盘，并采用自动循环覆盖的数据存储机制，当存储达到最大储存容量时，自动进行循环覆盖。当前端监测点至后端中心管理平台之间的专线网络故障导致数据传输中断后，系统将继续在存储介质中临时存储数据，并在网络恢复后自动断点续传回后端管理平台。
4.1.4 远程配置及维护功能
系统支持在前端经过人机交互界面进行现场配置和在中心进行远程配置，能够对行人检测区域、行人统计报警阀值、抓拍标记位置等参数进行设置；可实现系统远程重启、复位等远程维护。
4.2 性能指标
项目
指标
违法记录组成
3+1的不礼让行人违法图片和2张行人信号灯状态图片；
卡口功能
可支持卡口功能
其它违法检测功能
可支持压线、不按导向行驶、逆行违法行为的检测
违法车辆捕获率
≥90%；
违法车辆捕获有效率
≥80%；
最小抓拍间隔
<120ms；
图片压缩方式及分辨率
JPEG格式。
700万分辨率（像素）：3392* ；
230万分辨率（像素）：1920*1200；
图片占用空间
700万：单张约700KB；合成图片2张合成约1.5MB，（3+1）合成约2.8MB；
230万：单张约300KB。
视频输出方式
H.264，25fps(3392 × )；25fps(1920 × 1200)。
车牌识别准确率
≥90%；
识别牌照种类
车牌类别：民用车牌（除5小车辆），警用车牌， 式新军用车牌， 式武警车牌。车牌颜色：黑、白、蓝、黄、绿。
车辆信息存储容量
具体请参阅选用的终端服务器的该项指标。
补光灯寿命
≥50000h。
接口
RJ45，1000Mbps以太网，TCP/IP协议
接入方式
采用终端服务器按照既定协议接入后端平台；
平均无故障连续运行时间MTBF
≥5000h。
防护等级
室外各部件不低于IP54。
供电电源
100VAC～240VAC，48Hz～52Hz。
总功耗（双向6车道）
＜150W。
工作环境温度
标配：-10℃～+70℃；低温型：-30℃～+70℃。
工作环境湿度
＜95％@+40℃，无凝结。

第 5 章 本方案的特点
5.1 全天候高清成像
采用自主研发的智能交通专用摄像机，对道路场景中“早晚顺逆光”、“smear光柱”、“夜间低照度”等客观情况做了针对性的优化处理，确保全天候清晰成像。
5.2 应用领先的智能分析算法，提高行人检测准确度
一体化摄像机智能分析单元内置行人检测及人数判断模块，采用基于图像特征和机器学习的算法，综合行人的运动、颜色以及轮廓等特征，经过大量样本训练完善样本库，在对视频中人头的检测和跟踪的同时判断经过区域的人数，实时输出行人检测结果。
5.3 支持机动车连续过车过滤功能
系统可对机动车对行人干扰程度（数量、相互位置关系）等进行灵活配置，同时连续过车都存在不避让行人违法行为时，只对第一辆违法机动车进行违法捕获。
5.4 采用多帧车牌识别技术，提高车牌识别率
系统采用的车牌识别技术是从单帧画面车牌识别演进为多帧画面车牌识别。经过对经过路口的车辆进行多次识别，获取信息量远远大于单次识别，有效提高车牌识别率。比如阳光直射车牌，某些位置车牌成像会过曝，而且由于车牌安装角度的不同，车牌过曝的位置又各不相同。多帧车牌识别技术能够选择成像最有利的识别结果，避开车牌过曝的位置，而单次车牌识别则做不到这一点。
5.5 多种视频跟踪技术，提高违章检测的可靠性
系统综合了当前国际上最先进的几种跟踪算法，使得有效跟踪的距离能够覆盖人行横道前后30米的区域，为判断目标行驶轨迹创造了极为有利的条件，大大提高了违章检测的可靠性。基于车辆轮廓的跟踪算法能提高区分前后跟车的准确性，即使车辆无车牌，也能捕获与跟踪。
5.6 系统结构简洁，集成度高，便于安装施工
系统组件均采用嵌入式结构设计，系统安全稳定；一体化抓拍单元集行人检测和机动车检测于一体，实现机动车信息和行人信息的交互，数据实时性更有保证。整体系统组件少，功能齐全，便于施工调试。