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智能交通高速卡口区间测速方案

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区间测速卡口解决方案

版 本 号: Ver 1.0
编 写 人: 郑 鹏
编写时间: .6
部 门 名: 产品市场部-智能交通
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郑鹏

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3

目 录
目 录 2
1. 概述 7
1.1. 系统概述 7
1.2. 设计原则 8
1.3. 设计依据 9
2. 需求分析 11
2.1. 行业现状 11
2.1.1. 存在漏洞, 容易规避 11
2.1.2. 图片清晰度低 11
2.1.3. 应用技术水平低下 11
2.1.4. 系统功能扩展性差 12
2.1.5. 环境适应性差 12
2.1.6. 功能简单, 缺乏深度应用 12
2.2. 发展趋势 12
2.2.1. 高清化 12
2.2.2. 集成化 12
2.2.3. 网络化 13
2.2.4. 智能化 13
3. 整体设计 14
3.1. 系统架构 14
3.2. 系统组成 15
3.2.1. 前端采集子系统 15
3.2.2. 网络传输子系统 19
3.2.3. 中心管理子系统 20
4. 详细设计 22
4.1. 系统原理 22
4.1.1. 区间测速原理 22
4.1.2. 线圈检测原理 22
4.1.3. 雷达检测原理 26
4.1.4. 视频检测原理 27
4.2. 系统功能 28
4.2.1. 系统技术指标 29
4.2.2. 系统功能 30
4.2.3. 前端系统功能详解 31
4.2.3.1. 车辆捕获功能 31
4.2.3.2. 高清图像记录功能 32
4.2.3.3. 速度测定功能 33
4.2.3.4. 压、 骑线抓拍功能 35
4.2.3.5. 逆行抓拍功能 35
4.2.3.6. 全天候高清成像 36
4.2.3.7. 智能补光功能 36
4.2.3.8. 号牌自动识别功能 36
4.2.3.9. 车身颜色识别功能 38
4.2.3.10. 高清录像功能 38
4.2.3.11. 数据存储功能 38
4.2.3.12. 图片、 视频防篡改功能 38
4.2.3.13. 数据传输与断点续传功能 39
4.2.3.14. 远程系统管理维护功能 39
4.2.3.15. Web数据浏览功能 40
4.3. 平台软件系统设计 41
4.3.1. 系统设计思路 41
4.3.2. 系统设计亮点 42
4.3.2.1. SOA为主体的架构设计 42
4.3.2.2. 业务集成的Web Service框架 42
4.3.2.3. 高性能的外场设备接入服务设计 43
4.3.2.4. 结合Ajax和RIA技术的更好用户体验 44
4.3.3. 遵循的标准与接口 44
4.3.4. 系统总体框架 45
4.3.4.1. 系统总体架构 45
4.3.4.2. 系统网络架构 47
4.3.5. 系统平台组成 48
4.3.5.1. 中心管理服务(CMS) 48
4.3.5.2. 视频流媒体转发服务(MTS) 49
4.3.5.3. 视频流媒体存储服务(SS) 50
4.3.5.4. 设备管理服务(DMS) 51
4.3.5.5. 图片控制服务(PCS) 51
4.3.5.6. 图片转发服务(PTS) 52
4.3.5.7. 主动注册服务(ARS) 53
4.3.5.8. WEB远程管理软件(WMS) 53
4.3.5.9. GIS系统集成模块(GIS) 54
4.3.5.10. 网络数字矩阵软件(SNVD) 54
4.3.5.11. 市局级联网关服务模块 55
4.3.6. 系统功能 55
4.3.6.1. 视频监控功能 55
4.3.6.2. 录像回放功能 56
4.3.6.3. 图片监控功能 57
4.3.6.4. 区间测速功能 58
4.3.6.5. 车辆查询与追踪功能 59
4.3.6.6. 布控/撤控功能 60
4.3.6.7. 布撤防联动策略 61
4.3.6.8. 车辆报警联动功能 62
4.3.6.9. 流量统计功能 62
4.3.6.10. 车道占有率统计功能 63
4.3.6.11. 电子地图功能 64
4.3.6.12. 数据手动校准功能 64
4.3.6.13. 关联视频功能 65
4.3.6.14. 历史数据查询与下载功能 65
4.3.6.15. 车辆比对报警功能 65
4.3.6.16. 远程系统管理功能 66
4.3.6.17. 系统对时功能 66
4.3.6.18. 基础管理功能 66
4.3.7. 软件系统关键特色 67
4.3.7.1. 多业务融合 67
4.3.7.2. 快速布控 67
4.3.7.3. 录像追踪 67
4.3.7.4. 三维定位 67
4.3.7.5. 预案管理 67
4.3.7.6. 设备兼容 67
4.3.7.7. 多级联网 68
4.3.7.8. 无线应用 68
4.3.7.9. 提高的安全性 68
4.3.7.10. 灵活的媒体存储 68
4.3.7.11. 系统部署方式 68
4.4. 第三方软件及服务器部署 69
4.4.1. 系统运行环境 69
4.4.1.1. 硬件运行环境 69
4.4.1.2. 软件运行环境 71
4.4.2. 服务器能力 71
4.4.2.1. 系统能力 71
4.4.2.2. 显示能力 71
4.4.2.3. 管理能力 71
4.4.2.4. 图片处理能力 72
4.4.2.5. 数据库能力 72
4.4.2.6. 单电子地图容量 72
4.4.2.7. 校时服务器 72
5. 特点优势 74
5.1. 行业内首家推出高帧率摄像机 74
5.2. 自主开发的智能交通专用ISP算法, 图像质量更优 75
5.3. 接口丰富, 摄像机集成度高 75
5.4. 全过程数据安全加密处理 76
5.5. 多重冗余的数据安全保障技术 76
5.6. 全系列产品自主研发 76
5.7. 全嵌入式结构、 无风扇设计, 全机身散热 76
5.8. 摄像机内置车牌识别等智能算法 77
5.9. 低功耗, 适合太阳能供电 79
5.10. 安装、 维护简单, 工作量小 79
5.11. 工业级设计适应室外恶劣环境 79
5.12. 前端设备的智能化 80
5.13. 单车道独立运行能力 80
5.14. 先进的视频检测算法 80
5.15. 对光照气候环境良好的适应性 81
5.16. 准确抓拍无牌或者号牌遮挡车辆 82
5.17. 多车道、 多车辆同时号牌识别 82
5.18. 车牌识别速度快 83
5.19. 车牌识别像素、 角度容忍度高 83
5.20. 车牌识别准确率高 83
5.21. 双码流摄像机, 同步支持抓拍和录像 83
5.22. 强光抑制功能 84
5.23. Linux系统防病毒 84
5.24. 模块化设计, 稳定性和扩展性强 84
5.25. 全系统设备运行状态自动监测 85
5.26. 采用工业级或军工级器件, 超长寿命 85
5.27. 系统扩展性好 85
5.28. 解决方案灵活, 最大程度满足客户需求 86
6. 主要设备介绍 86
6.1. 高清一体化摄像机 86
6.2. 镜头 87
6.3. 偏振镜切换控制器 88
6.4. 智能交通终端管理设备 89
6.5. 智能闪光灯 91
6.6. LED频闪灯 91
6.7. 窄波平板雷达 93
6.8. 车辆检测器 94
7. 配置清单 97
7.1. 大华设备 97
7.2. 工程商自备设备 102
8. 应用案例 104
8.1. 伊宁县区间测速卡口项目 104
8.2. 徐州区间测速卡口项目 104
9. 售后服务承诺 107
9.1. 三级售后服务体系 108
9.2. 售后服务机构和人员情况 109
1. 概述
1.1. 系统概述
近年来, 随着社会经济的不断发展, 人们的生活发生了天翻地覆的变化, 车辆的普及程度也越来越高, 但同时治安问题也越来越突出, 特别是与车辆相关的刑事和治安案件。在此情况下, 如何利用先进的科技手段来抑制交通事故、 打击预防涉车案件、 震慑犯罪份子、 进而提高整个城市交通综合管理水平成为了当前摆在公安交通部门面前的一道大难题。卡口系统正是在这种大环境下孕育而生的。卡口系统经过线圈、 雷达或者纯视频, 都已具备单点测速功能, 而且测速精度都已经能够达到较高的水平, 近几年测速功能在项目中的应用越来越多。但实际应用也暴露出单点测速的一些缺陷, 比如司机可经过提前刹车减速来规避超速检测等。针对单点测速的这些缺陷, 区间测速概念被提了出来。
区间测速系统是建立在定点测速系统和车牌识别基础上的测速系统, 其主要是经过固定区间车辆的经过时间来测量在固定区间的平均速度。行驶距离为两个测速点之间的距离, 行驶时间为经过两个测速点的时间差, 对高速公路的某些区段实施全天候区间测速并进行智能化管控。
按照”集中管理、 实时监控、 自动报警、 信息共享、 动态处警”的要求, 利用计算机、 图像处理、 模式识别、 远程数据访问等信息通信技术, 在统一的技术标准规范之下, 经过综合平台将前端设备采集的信息逐级向上汇集, 并与其它有关公安信息资源库进行关联整合。
1.2. 设计原则
结合当前技术发展状况及趋势, 在系统的设计过程中我们严格遵循以下原则:
经济性
充分利用成熟的先进技术, 采用性价比较高的产品;
避免盲目性追求最新技术, 导致配套设备跟不上, 避免某些新技术欠成熟和欠稳定, 同时又要防止系统处理能力不够;
软件符合管理需要, 界面友好、 易维护, 整个系统易用、 实用。
可靠性
系统硬件上全部选用主流产品, 保证了系统的高质量和高稳定性, 能够适应野外恶劣环境工作, 同时采取有效的防雷、 接地、 稳压等措施;
系统最大限度集成国内先进的技术及组件, 采用成熟技术以降低系统的不稳定因素;
对系统中的硬件、 操作系统、 网络、 数据库部分设计尽可能详尽的故障处理方案, 以保证系统的快速恢复性;
系统采用容错技术提高系统的可靠性。
先进性
在系统可靠性的前提下, 先进性也至关重要, 系统的网络平台、 硬件平台、 系统软件平台技术代表了当今计算机技术发展的方向, 并经实践证明具有很强的实用性, 符合当今计算机科学的发展潮流。
系统各平台提供二次开发接口, 能够保证各项技术能够不断的更新和升级以维持系统的先进性。
安全性
系统具有防计算机病毒的能力, 有较强的抗干扰能力, 具有密码、 多级控制级别、 撤设防级别, 避免出现遭到恶意攻击和数据被非法提取使用的现象, 保障了系统网络的安全。
可扩展性
在系统软硬件上的设计和选型上, 我们充分考虑其可扩展性, 系统结构易于扩充, 以适应今后可能出现的更大任务负载。硬件平台具有可升级性, 当需要时能够增加新的计算机设备同原有计算机设备一起工作以提高系统的处理能力, 保证原有资源的充分利用。
规范性
由于本系统是一个严格的综合性系统, 在系统的设计与施工过程中我们参考各方面的标准与规范, 严格遵从各项技术规定, 做好系统的标准化设计与施工。一切从实际出发, 使智能系统具有较高的实用效能。这也是高清监控系统在当今之因此能迅速兴起并发展的关键所在。
易维护性
采用业内通用的易于维护的系统平台;
应用软件界面友好, 安装、 使用、 维护简单便捷;
业务流程清晰, 符合常规业务处理习惯。
系统数据维护方便, 备份及数据恢复快速简单;
系统软件配置简单方便, 尽量避免复杂的系统配置文件。
1.3. 设计依据
《机动车区间测速技术规范》 GAT959-
《公路车辆智能监测记录系统验收技术规范》 GAT961-
《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》 GA/T832-
《机动车号牌图像自动识别技术规范》 GA/T833-
《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》 GA/T497-
《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》 GA/T651-
《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》 GA/T652-
《安全防范工程技术规范》 GB50348-
《报警图像信号有线传输装置》 GB/T 16677-1996
《公路交通安全实施设计规范》 JTG D81-
《公路交通安全设施施工技术规范》 JTG F71-
《机动车测速仪》 GB/T21255-
《民用闭路电视监控系统工程技术规范》 GB50198-94
《计算机信息系统安全保护等级划分准则》 GB17859-1999
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB50343-
《安全防范工程程序与要求》 GA/T75-1994
《视频安防监控系统技术要求》 GA/T367-
《安全防范系统验收规则》 GA308-
《安全防范系统通用图形符号》 GA/T74-
《邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收暂行技术规范》
公安部《城市报警与监控系统建设”3111”试点工程实施方案》
公安部《交通管理信息系统建设框架》
遵循国家现行的其它相关规范和标准要求
2. 需求分析
2.1. 行业现状
当前, 国内卡口系统建设已经具备了一定的规模, 取得了一系列的成果; 但进一步观察我们就会发现, 当前存在的卡口系统很多都还是早期遗留下来的标清卡口, 而且几乎都是相对独立设置的卡口点位, 信息散落在各处, 无法有效统一整合起来。
正因为全国治安卡口建设当前呈现出的现状, 导致了各种技术和规划部署上的问题, 这些问题日益凸显, 亟待我们解决。
2.1.1. 存在漏洞, 容易规避
经过单点测速点时, 司机往往经过提前刹车减速来规避超速检测, 另外, 单点测速一般是固定点位, 司乘人员很容易别识, 经过一些行为来规避检测, 其对驾驶人员的行为威慑及规范功能被大大减弱。
2.1.2. 图片清晰度低
常规标清摄像机图片像素704×576, 所能容纳的视频信息很少, 由于图片清晰度不够, 会影响车牌自动识别的准确率, 也无法看清司乘人员面部特征,直接影响了公安交警部门对交通违法行为的判定以及刑事案件线索的准确性。
2.1.3. 应用技术水平低下
当前很多早期遗留下来的卡口系统, 对于车辆特别是不按道行驶车辆的抓拍率不高, 存在不低的漏拍现象; 车辆类型( 大、 小、 客、 货) 、 车牌颜色和车辆号牌( 含汉字、 数字、 字母和号牌颜色) 等车辆关键特征的准确识别率不够高; 卡口系统的远程监控、 远程维护与远程报警( 含防盗报警) 以及其它网络管理功能也不够完善; 应用技术水平与相关业务工作的实际需求差异较大 。
2.1.4. 系统功能扩展性差
随着公安交通部门业务需求的不断深化, 相关技术指标要求越来越高。以往的标清卡口在性能指标和应用接口方面与主流标准协议的差别越来越大, 可升级扩展的余地越来越少。
2.1.5. 环境适应性差
摄像机+工控机的模式过去一度是主流的选择, 但随着科技的发展, 在同嵌入式一体化相机的比较中, 工控机模式的劣势日渐显露。全天侯特别是高温、 雨天、 雾天、 白天强逆光和高速特别是严重超速行驶等诸多情形下的系统适应性与正常工作能力都有待于大大改进和提高。
2.1.6. 功能简单, 缺乏深度应用
当前遗留的大部分独立卡口, 都只能进行单点的布控和对比报警功能, 彼此之间缺少信息互通, 也缺乏一个统一平台将这些信息资源整合。大量的信息资源被浪费, 各解决方案商们也没有足够的有效信息资源进行应用深度挖掘, 极大的延缓了行业的前进步骤。
2.2. 发展趋势
2.2.1. 高清化
随着工业级数字高清成像技术的发展、 普及, 利用高清晰数字成像技术进行治安卡口监控, 能够获取更多更准确的有效信息, 如车牌信息、 车辆信息以及车辆前排人员的人脸信息, 以进一步拓展卡口系统的应用。
2.2.2. 集成化
系统集成的技术路线正由原来基于工业控制计算机为系统处理核心的技术路线向以可靠性更高、 专业化程度更高的嵌入式技术路线发展。
2.2.3. 网络化
当前已经进入高速网络时代, 更快的传输速度, 更大的网络带宽为卡口系统未来的发展提供了一辆高速列车, 以前高清图片、 高清视频流传输等以前制约卡口系统发展的瓶颈问题都由于网络技术的大力发展而消失, 卡口系统将正式走入一个网络化的时代。
2.2.4. 智能化
随着现代电子信息技术的全面发展, 图像采集、 分析、 处理及数据存储、 处理、 传输等技术在智能交通领域得到了越来越广泛的应用, 为全面提升卡口系统的智能化发展提供了有力保障。而卡口系统所应正确任务需求也越来越复杂, 迫切需要越来越智能化的系统来完成科技强警的目标。
3. 整体设计
3.1. 系统架构
前端数据采集子系统对经过的所有车辆的综合信息进行采集, 包括对监控路面过往的每一辆机动车的前部特征图像、 前排驾乘人员相貌特征和车辆全景图像进行连续全天候实时记录, 计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别, 并能进行车辆动态布控, 对被盗抢、 违法黑名单、 肇事逃逸、 作案嫌疑车辆、 违法超速车辆等违法行为进行报警, 经过公安网络将各个监控点信息传送到公安数据处理中心, 对处罚提供全景照片及车牌特写照片。
系统设计基于分布式集中管理策略, 经过多层次立体式结构, 把系统前端物理层、 传输网络层、 数据处理层和用户应用层有机结合起来, 根据具体的单点应用、 区县级应用、 地市级应用、 乃至省级规模的大范围联网应用来灵活部署, 强化上级部门的管理职能、 突出业务部门的应用职能, 做到全网资源的统一管理。
系统架构图
区间测速功能经过前端两个标准卡口点位的组合来实现, 在被测路段上设置监测区起始点A和监测区结束点B, 预先测量车辆从A点到B点的行程, 经过前端两个点位的数据采集子系统来采集过车的时间, 得到车辆经过该路段的间隔时间, 经过计算得出该车辆经过该路段的平均速度, 对比限速值, 若大于限速值则判定车辆超速。

区间测速前端点位设置图
3.2. 系统组成
卡口系统主要由前端数据采集子系统、 网络传输子系统、 中心管理子系统等部分组成。前端数据采集子系统经过线圈检测、 雷达检测方式, 或者视频跟踪和分析技术获取车辆的经过时间、 速度、 图片、 车牌号码、 车身颜色等数据。数据经过网络传输子系统传输到中心管理子系统。中心管理子系统对数据进行集中管理、 存储、 共享等处理。
3.2.1. 前端采集子系统
前端数据采集子系统对经过的所有车辆的综合信息进行采集, 包括车辆特征照片、 车牌号码与颜色、 车身颜色、 司乘人员面部特征等。并完成图片信息识别、 车辆速度检测、 超速判别、 数据缓存以及经过网络向中心管理平台传送数据等功能。
该部分系统由200万嵌入式高清一体化摄像机、 LED频闪灯、 闪光灯、 智能交通终端管理设备、 以太网交换机、 光传输设备等组成。
200万高清一体化摄像机: 系统采用的200万高清摄像主机, 采用嵌入式一体化结构, 独特铝制外壳, 外壳相当于一块大型散热片, 可保证设备在高温条件下的稳定运行; 内置高性能DSP芯片, 支持内置智能算法、 可实现视频检测、 车牌自动识别功能。
车辆检测器: 检测是否有车辆通行, 经过485接口与主机相连。
平板窄波雷达: 系统使用的雷达为大华自主研发设备, 雷达波比较一般普通雷达更窄, 其优越性在于其能有效的避免相邻车道车辆的速度干扰, 确保执法取证的正确性、 严肃性、 唯一性。
智能交通终端管理设备: 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、 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。内置工业级交换机。
补光灯: 当前大华卡口系统的辅助补光设备主要有闪光灯和LED频闪灯两种方式, 可根据前端现场的实际情况选择最佳的补光方案。
LED频闪灯采用进口封装高亮度LED, 内置灯泡全部采用原装进口的美国CREE灯泡, 发光效率为普通补光灯的两倍以上, 防护等级为IP66, 能够适应在室外的恶劣环境下长时间无故障作业。
闪光灯使用高亮、 高性能灯管, 经过散热型、 便捷安装结构设计, 具有过压、 欠压、 过流保护功能, 主要用于满足要求看清车牌和车内司机人脸效果等应用。
网络传输设备: 由以太网交换机( 内置于智能交通终端管理设备中) 、 光传输设备等设备组成, 实现前端卡口子系统到后端中心管理平台之间数据的互联互通。
嵌入式一体化摄像机和补光设备采用同杆安装的方案, 该方案成本较低, 安装实施方便。安装示意图如下图所示:

视频型卡口同杆安装示意图

线圈型卡口同杆安装示意图

雷达卡口同杆安装示意图
3.2.2. 网络传输子系统
网络传输子系统主要包括交换机、 光传输设备等, 实现前端采集子系统与中心管理子系统之间的数据和图像信息传输。
( 1) 光纤传输: 如果线路可到达, 且施工成本能够承受, 推荐建设光纤链路作为前端与中心的数据传输通道, 保证数据传输的实时性和可靠性。

光纤组网图
( 2) 无线接入: 使用3G等无线数据传输方式, 不需要架设线路。推荐通信线路无法到达或者架设线路成本较高, 而卡点数据量不大、 实时性要求不高时使用。
( 3) 运营商线路: 使用运营商的专用线路, 以ADSL/ISDN等方式接入。推荐卡点数据量不大, 附近有运营商专线时使用。
3.2.3. 中心管理子系统
中心管理子系统主要由设备接入、 数据存储、 集中管理和用户应用四大块组成。主要实现前端数据的接收与存储、 前端设备的管理、 数据的应用等功能。
从系统的可用性和可扩展性上考虑, 整个系统采用C/S和B/S相结合的模式。C/S模式能够提供友善的用户界面和方便的设备管理功能, B/S增强了系统的可部署性和可用性。结合两种模式的优点能够将整个系统的可用性提升到一个新的高度。数据库服务器为功能强大的ORACLE 11G数据库, 提高数据的可操作性。
在中心系统中能够查看各设备实时上传的图片信息, 实现对路面的实时图片监控。经过客户端能够完成设备参数的设置, 实现远程升级和系统维护。
根据用户需要, 系统提供黑名单功能, 实时将前端上传的图片与黑名单库比对, 发现布控车辆后经过软件界面、 声音、 短信等方式报警; 系统按车牌、 地点、 车道、 时间等信息, 进行单条件查询、 组合查询和模糊查询等; 系统可按日、 周、 月、 年等时间段, 统计不同点位、 不同设备的车辆信息, 并以报表、 曲线图、 柱状图等各种直观的方式显示出来。
中心管理子系统拓扑图如下:

中心管理子系统示意图
4. 详细设计
4.1. 系统原理
4.1.1. 区间测速原理
在被测路段上设置监测区起始点A和监测区结束点B, 预先测量车辆从A点到B点的行程。A、 B两点需要牌照抓拍及识别系统, 检测、 识别过往车辆, 将经过时刻、 识别结果及全景图片发回控制中心。控制中心比对两点的识别结果, 计算同一车辆由A点到B点的时间差T1, 用已知行程S1除以时间即可获得车辆的平均行驶速度:。如下图:

区间测速原理图
4.1.2. 线圈检测原理
当车辆( 金属物体) 经过埋设在路面的地感线圈时, 将导致地感线圈电感值减小。电感值的变化, 使得车辆检测器的LC振荡电路的振荡频率变化。经过公式, 能够看出, 在车辆检测器中, 值是一定的, 来自线圈的值是随着有车辆( 金属物体) 经过而变化的, 则值变化, 因此有, 式中为无车辆( 金属物体) 经过时线圈的电感量, 为有车辆( 金属物体) 经过时线圈的电感量, 车检器经过精确检测振荡电路的频率变化能够准确判断是否有车辆经过。
地感线圈检测具有检测稳定可靠、 检测速度准确等特点, 配合高性能车辆检测器, 能够在1ms内检测到线圈中任一线圈发生的0.01%的电感量变化, 能够准确地捕获车速在5～180公里/小时的车辆, 捕获率达99%以上, 而且能够准确地检测到经过线圈的摩托车、 轿车、 卡车、 工程车等各种车辆。
大华地感线圈检测技术具有如下优势:
1) 抗干扰能力强, 有效地解决了相邻车道之间的干扰, 极大减少了误抓现象;
2) 车辆检测器响应时间更短, 运算速度更快, 检测精度更高;
3) 车辆检测器采用宽温器件, 受环境影响小, 具有更高的工作稳定性。
系统工作流程图如下:

车辆经过地感线圈时, 车辆检测器检测到车辆经过的信号, 并根据两线圈间距和经过的时间差计算出车辆速度, 并将抓拍信号发送给摄像机, 从而触发摄像机进行抓拍, 摄像机将抓拍到的图片经过网络传输至中心服务器。

系统原理示意图
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, 触发高清摄像机进行图像捕捉;
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或智能交通终端管理设备中。
系统对车辆图像进行处理, 识别出车辆的信息, 经过网络上传至控制中心服务器中。
4.1.3. 雷达检测原理

雷达检测原理
雷达检测是根据多普勒原理: 波是由频率及振幅所构成, 无线电波在行进过程中, 碰到物体时会反射, 而且反射回来的波, 其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若物体朝着无线电波发射的方向前进, 此时所反射回来的无线电波会被压缩, 因此该电波的频率会随之增加; 反之, 若物体朝着远离无线电波方向行进, 则反射回来的无线电波其频率会随之减小。根据此原理, 由两个不同频率的差值, 即可测出目标对雷达的径向相对运动速度; 根据发射波和接收波的时间差, 能够测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线, 滤除干扰杂波的谱线, 可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。
在使用雷达检测卡口时( 如图) , 当车辆驶向卡口点位时, 雷达反射波的频率会增加; 当车辆驶离卡口点位时, 车辆反射的雷达波频率会降低。雷达根据发射频率和接收频率的差异, 判断检测区内是否有运动车辆进入, 并计算出雷达发射频率和反射频率之间的频率变化差值, 依据特定的比例关系, 即可精确的计算出被测车辆的速度:
fd=2/c( Kfov)
其中v为目标运动速度; c为电磁波在空气中的传播速度, 是一个常数; fo为雷达的发射频率, 是一个已知量; K是单位换算系数为3.6/106; fd为测量到的运动目标引起的多普勒频率, 其测量精度由石英晶体振荡器保证, 最后将计算得到的速度值叠加到图片上。
4.1.4. 视频检测原理
视频检测是采用基于运动检测的车辆检测方法, 其核心原理是经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。其流程图如下所示:

车辆检测流程图
整个检测过程分为以下几个步骤:
1、 由高清摄像抓拍主机获取实时的视频流。
2、 利用背景差分算法检测运动前景。首先经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。
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:

车辆抓拍触发原理示意图
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, 则触发抓拍, 并记录为无牌车辆。
4.2. 系统功能
系统功能及性能规划严格按照公安部颁标准《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》( GA/T 497- ) 以及《机动车区间测速技术规范》 ( GAT959- ) 中的有关规定执行, 并进行部分功能扩展。
4.2.1. 系统技术指标
指标名称
指标参数
摄像机
200万逐行扫描CCD, 解析度1600*1200/1920*1080
图片像素
1600*1200/1920*1080, JPEG
高清视频分辨率
1600*1200/1920*1080
视频录像
1~50帧/秒可调, H.264压缩方式
前端存储设备
≥1TB容量
测速范围
线圈: 0-180km/h; 视频: 0-180km/h; 雷达: 10-250km/h
捕获率
≥99%
号牌识别率
车辆号牌识别率≥97%;
全天候号牌识别准确率≥95%;
深浅分类准确率≥80%;
9种常见颜色车辆的识别率≥70%。
测速精度
符合GB21255- 机动车测速仪标准( ＜100km/h时, 误差不超过-6km/h～0km/h, ≥100km/h时, 误差不超过-6%～0%)
抓拍图片数量
1-2张/车
记录内容
车辆图片、 车牌号码、 车牌颜色、 时间、 地点、 车道、 行驶方向、 车速、 限速等
平均无故障连续工作时间
3,0000小时以上(MTBF)
工作温度
-30℃～+70℃
工作相对湿度
20%～95%( 非凝结)
工作电源
220VAC±35%, 50Hz±10%

4.2.2. 系统功能
功能名称
功能概述
车辆捕获功能
对进入场景的车辆进行捕获抓拍;
高清图像记录功能
准确拍摄包含车辆正面全部细节信息的高清图像;
视频检测功能
采用视频检测方式检测车辆通行, 触发相机对经过车辆进行抓拍记录;
单点速度测定功能
对进入场景的车辆进行测速, 并区分超速判别处理;
区间速度测定功能
对进入测速路段区间的车辆平均速度进行测定, 并区分超速判别处理;
压、 骑线抓拍功能
对行使在两车道之间, 压、 骑车道线的车辆进行抓拍记录;
逆行抓拍功能
对违法逆行车辆进行判别抓拍;
全天候高清成像
有效解决雨、 雪、 雾天以及反光和强光直射等问题, 全天候高清成像;
智能补光功能
经过摄像机控制LED补光灯或同步闪光灯进行补光, 提高捕获率, 看清前排人脸特征;
号牌自动识别功能
根据捕获的目标照片, 自动完成车牌号码识别和车牌颜色识别;
车身颜色识别功能
从捕获的目标图像中识别出车辆的车身颜色和颜色深浅;
高清录像功能
实现24小时高清视频录像功能, 视频编码格式支持主流的H.264;
数据存储功能
系统采集的车辆图片、 违章数据、 高清录像等数据支持前端存储和中心集中存储;
图片防篡改功能
支持对所有视频、 图片进行水印加密处理, 并可检测是否被篡改;
数据传输功能
经过FTP或TCP/IP等多种方式将车辆图片等数据信息上传到后端中心管理系统
断点续传功能
当前端网络从故障恢复正常之后, 能够直接从故障点续传数据;
远程系统管理维护功能
故障自动检测、 权限管理功能、 日志记录、 自动校时、 远程维护及参数的设置等;

4.2.3. 前端系统功能详解
4.2.3.1. 车辆捕获功能
在车辆经过时, 系统能对所有经过两个断面的车辆进行捕获并自动记录车辆图像信息。白天能清晰识别车辆牌照及整个车身的特征情况, 晚上能克服车辆迎头拍摄的前大灯眩光问题, 夜间车辆牌照及整个车身特征同样清晰。系统再将两个断面记录的图像信息关联, 最终在合成的照片上叠加通行时间、 区间平均车速、 地点、 方向、 车型等信息。全天通行车辆的图像捕获率大于99%。
实拍效果如下:

卡口监测系统现场实际抓拍效果图(1600*1264)

卡口监测系统现场实际抓拍效果图二(1920*1144)
4.2.3.2. 高清图像记录功能
系统对经过监测区域的车辆记录一张高清全景图像, 单点测速对超速等违法车辆记录两个不同时刻的两张高清全景图片。系统区间测速需在机动车辆驶入、 驶出测速区间时至少各采集一张机动车全景特征图片, 图片记录可清晰辨认周边环境、 车辆外观、 辨认车身颜色、 号牌号码、 号牌颜色等信息。通行车辆违反限速规定的, 系统还应将采集的图片自动生成为一张机动车交通违法行为图片。机动车交通违法行为图片至少应包含测速区间名称、 距离、 驶入时间、 驶出时间、 平均速度、 限速值等信息。所记录的图像能清晰地反映车辆的特征、 车内前排驾乘人员的脸部特征及衣着面貌、 行驶车道、 周围环境等。
图像的编码符合ISO/IEC 15444: 的要求, 单张分辨率( 含OSD信息) 为1600×1264/1920×1144, 压缩因子小于70, 以JPEG格式存储于前端终端设备或SD卡内, 并同时上传至中心进行存储。
系统记录的车辆信息除车辆图像信息外, 还包括车辆的通行信息, 如时间( 精确到0.1秒) 、 地点、 车速、 限速、 方向、 号牌号码、 号牌颜色、 车身颜色、 车道号等。车辆通行信息写入关联数据库, 并将相关信息叠加到图片上.抓
4.2.3.3. 速度测定功能
系统支持单点测速及区间测速, 测速精度符合GB21255- 机动车测速标准。
单点测速:
测速方式包括线圈测速、 雷达测速、 视频测速三种。
线圈、 雷达测速详见系统原理部分内容。视频测速原理如下:
视频检测时系统经过对视野中线和立杆水平距离L2, 以及视野下沿和立杆水平距离L1的标定, 并经过对视频流的分析确定车辆经过的时间t, 最终计算出车辆的行驶速度v。

区间测速:
原理与点测速类似。选取更长的测速区间, 一般在10~15公里, 测速区间选择要注意, 中间不应有进出扎道。车辆经过第一个断面时, 车牌被抓拍, 并