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城市道路违停抓拍系统解决方案

26
2020年4月19日
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城市道路违停抓拍系统解决方案

杭州海康威视系统技术有限公司
04月
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一、文档类别
智能交通基线方案。
二、适用性简述
适用于城市道路上的机动车违法停车非现场取证执法。
方案特点：采用130万像素自动跟踪球机加检测分析服务器模式，单点配置一套自动跟踪球机，有效像素1280*960，利用机器视觉代替人工视觉进行车辆目标提取、违章行为自动判定、自动跟踪放大、自动车牌识别，兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力，准确、快速地对机动车违法停车行为从车辆前部或尾部进行取证记录。

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杭州海康威视系统技术有限公司
公司总部：杭州市滨江区东流路700号
客服热线: 400-700-5998
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第1章 方案简介 4
第2章 方案背景 5
第3章 方案实现 6
3.1 工作原理 6
3.2 工作流程 8
3.3 系统架构 10
3.4 系统组成 10
3.4.1 自动跟踪球机 10
3.4.2 检测分析服务器 11
3.4.3 中心管理系统 11
3.5 系统功能 12
3.5.1 违法停车自动取证功能 12
3.5.2 车牌自动识别功能 12
3.5.3 查询统计及交通违章处理功能 12
3.5.4 自动校时功能 12
3.5.5 双码流输出方便视频存储调用 12
3.5.6 网络远程维护功能 12
3.5.7 扩展前端声光报警提示及语言喊话功能 13
3.6 系统性能 13
3.7 设备选型 14
3.7.1 自动跟踪球机（iTS-DS-2DF1-57A） 14
3.7.2 检测分析服务器（前置式VAR-5001） 17
3.7.3 检测分析服务器（后置式VD-1304） 18
3.8 设备清单 19
3.8.1 前置式系统清单 19
3.8.2 后置式系统清单 20
第4章 设备架设要求 22
4.1 设备架设原则 22
4.2 现场布局示意图 22
第5章 方案特点 24
5.1 解决现场取证执法警力不足问题，及时查处违停车辆 24
5.2 解决非现场手动抓拍取证易受人的因素影响问题 24
5.3 环境适应性强 24
5.4 超长延时抓拍 24
5.5 不重复抓拍 24

第1章 方案简介
本方案采用自动跟踪球机和检测分析服务器模式，单点配置一套自动跟踪球机，利用机器视觉代替人工视觉进行车辆目标提取、违法行为自动判定、自动跟踪放大、自动车牌识别，兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力，准确、快速地对机动车违法停车行为从车辆前部或尾部进行取证记录，适用于对城市道路上的机动车违法停车行为进行取证治理。
第2章 方案背景
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，城市机动车保有量迅猛增长，快速增长的停车需求与停车场地的供给不相适应，停车供需矛盾日益突出；同时因为机动车驾驶人的交通安全意识淡薄，机动车违法停车已成为城市顽疾，每年因违法停车造成的交通拥堵、汽车追尾等情况数以百万计，严重影响着城市的整体交通环境，而且会造成人民群众人身财产的损失。
如何规范驾驶员的开车行为，对违反停车的行为及时准确的进行取证查处，是创造良好城市交通环境、规范驾驶员停车行为、保证道路畅通安全的重要手段。

当前对违法停车的治理主要有现场取证执法和非现场手动抓拍取证执法两种方式。
对于现场取证执法方式，由于中国交通管理警力普遍不足，现场取证执法难以保证交通违法都能得到及时纠正查处、有效遏制。
对于非现场手动抓拍取证方式，需要监控人员经过视频进行远程监控，在发现有违法停车情况时，监控人员手动控制云台摄像机进行拉近、拍摄车辆，并予以人工识别车辆号牌，完成后手动恢复摄像机到预置位。随着道路管理的需要，违法停车监控点越来越多，监控人员工作负荷越来越大，工作的准确度依赖于监控人员自身的责任心、工作状态、身体精力状态等人的因素，存在效率低和人工成本高的问题。
为了解决对违法停车现场执法警力不足和易受干扰影响的难题，海康威视开发了一套城市道路违法停车自动抓拍系统，利用机器视觉代替人工视觉进行车辆目标提取、违章行为自动判定、自动跟踪放大、自动车牌识别，兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力，准确、快速地对机动车违法停车行为进行检测记录。
第3章 方案实现
3.1 工作原理
利用自动跟踪球机和检测分析服务器实现违法停车自动检测抓拍。

工作原理如下：
1、 在检测分析服务器中设置球机检测预置位及相应的违停检测区域，并设置路段违停抓拍模式（不允许停车或允许临时停车）（见图1）；
2、 检测分析服务器对违停检测区域内的机动车辆进行违停检测（见图2）；

图 1 图 2
3、 检测分析服务器在检测到违停车辆后把定位信息发送给球机（见图3）；
4、 球机利用定位信息对违停车辆进行跟踪放大（见图4）；

图 3 图 4
5、 当违停车辆的车牌放大到能够识别时，检测分析服务器对车牌进行定位特写抓拍和自动识别（见图5）；
6、 如检测分析服务器识别不到违停车牌号码，调用球机回到检测预置位，继续检测其它违停车辆；
7、 如检测分析服务器识别到违停车牌号码，对于不允许停车工作模式，检测分析服务器自动生成违章记录，包括一张合成图片（二张全景特征图片、一张车牌特写图片）和一段反映机动车违法停车过程的录像，图片上叠加有交通违章日期、时间、地点、方向、图像取证设备编号，防伪等信息。取证完毕后，调用球机回到检测预置位，继续检测其它违停车辆（见图6）；

图 5 图 6
8、 对于允许临时停车工作模式，在识别到违停车辆车牌号码后，检测分析服务器设置该方位坐标为球机的校验预置位，然后球机自动回到检测预置位，继续检测其它违停车辆；在一定时间间隔（可判定为违法停车的时间，时间间隔可设）后，检测分析服务器调用球机回到校验预置位，再次识别到车牌信息，如识别到的车牌号码与之前识别到的车牌号码一样，则判定为违停，检测分析服务器自动生成违章记录，包括一张合成图片（三张全景特征图片、一张车牌特写图片）和一段反映机动车违法停车过程的录像；如再次识别到车牌信息与之前的不一致，则丢弃该目标。取证完毕后，调用球机回到检测预置位，继续检测其它违停车辆。
3.2 工作流程
按是否允许临时停车系统有两种工作模式，对应两种工作流程：不允许临时停车工作流程和允许临时停车工作流程。
1、不允许临时停车工作流程

2、允许临时停车工作流程

3.3 系统架构
系统可分采用检测分析服务器前置或后置的架构方式。前端的检测分析服务器只能接入一路视频进行分析，后置的检测分析服务器最多可接入四路视频进行分析。系统架构如下图：

系统架构图
检测分析服务器前置方式：前端能独立完成违停分析抓拍和数据暂存。多适用于对系统可靠性要求高，或者前端和后端没有网络连接，或者网络连接带宽低、不稳定的情况。
检测分析服务器后置方式：前端球机上传视频等信息到中心，由中心的后置检测分析服务器完成违停分析抓拍和数据存储。多适用于对系统可靠性要求不是很高，或者前端和后端的网络连接带宽比较高和比较稳定的情况。
3.4 系统组成
3.4.1 自动跟踪球机
自动跟踪球机采集高清视频，内嵌智能跟踪模块和车牌识别模块，自动跟踪车辆、进行车辆放大，它主要包括如下部分：
u 视频采集，提供高清视频；
u 车辆跟踪模块，对违停车辆进行跟踪放大。
3.4.2 检测分析服务器
检测分析服务器经过先进智能分析算法，自动检测违停车辆，控制球机抓拍取证，它主要包括如下部分：
u 停车检测模块，检测违停车辆；
u 车辆定位模块，定位违停车辆位置，控制球机进行跟踪放大；
u 车牌识别模块，对违停车辆的车牌号码进行自动识别；
u 违章数据生成模块，负责生成和存储违章数据，并传愉到中心管理系统。
3.4.3 中心管理系统
中心管理系统，包括服务器和管理客户端两个部分：
服务器是全网的集中管理存储中心，集中管理全网的违停抓拍点，并存储全网的违停抓拍证据，以供统计分析之用；
管理客户端是用户与整个系统的接口，多个用户能够经过不同客户端同时访问整个系统；
中心管理系统的功能包括：
u 实时视频监控：用户能够经过管理系统查看全网违停抓拍点的实时视频；
u 设防控制：用户能够进行违停抓拍算法的设置、布防、撤防操作，甚至能够设置在某些时间段布防，而其它时间段则不设防，满足用户多样化的需求；
u 违停查询：用户能够自定义条件查询违停告警，查看某条违停告警的告警图片和告警过程录像；
u 告警导出：用户能够将违停告警导出为 txt、html、excel 等不同格式的报表。
3.5 系统功能
3.5.1 违法停车自动取证功能
系统能对道路两旁禁停区域违停车辆进行检测和取证。能够根据用户的实际需求调整最大停车时限，当车辆在禁止停车区域停车在限定时间以上的，进行违章抓拍取证。一组取证信息包括不同时间段的三张全景图片、一张能够看清车牌的特写图片、以及一段违章过程录像，图片中叠加时间、地点、车牌号码等信息。
3.5.2 车牌自动识别功能
系统能够自动对违停车辆进行跟踪放大，自动识别车牌号码，减少人工识别输入车牌的工作，提高效率。
3.5.3 查询统计及交通违章处理功能
系统能够对违章数据按时间、地点等方式进行查询统计；同时能够违章数据进行审核、修改、自动上传、人工标记等处理功能，实现交通违章事件的处理。
3.5.4 自动校时功能
系统设计24h内的计时误差不超过1.0s，所有前端设备点位每日至少与监控中心系统时钟同步一次。
3.5.5 双码流输出方便视频存储调用
自动跟踪球机采用双码流技术，能同时输出主码流和子码流。主码流用于检测分析，子码流用于网传，既能改进网络浏览的流畅性，而又不影响检测分析效果。
3.5.6 网络远程维护功能
中心管理软件能够实时查看前端设备的运行状态，支持经过网络实现远程维护、远程设置和远程升级等功能。
3.5.7 扩展前端声光报警提示及语言喊话功能
本系统的基础上，能够在前端球机接入喇叭和声光报警器实现以下扩展功能：
1、能够在检测到的违法停车事件后，能够在监控中心管理软件上实现声音、语音、弹图片等提示报警。
2、能够触发前端的声光警和语音喊话功能，进行自动语音喊话提示和声光报警提示，提示声音能够录制语音提示或者声音提示。
3、能够给前端声光报警器一个信号，进行声光提示，提示后方车辆减速慢行，以达到降低事故的目的。
4、能够与大屏系统和报警系统联动，进行文字上墙报警和现场鸣笛报警和语音报警等功能。
3.6 系统性能
停车事件
最短检测时间
白天
5秒

晚上
5秒

检测距离
白天
70米以内
从图像下方算起，架设高度6-8米
晚上
50米以内
检测率
白天
>85%
正常天气条件下
晚上
>70%
识别率
白天
>90%

晚上
不支持跟踪识别

系统整体误报率
<5次每天每路
正常天气条件下
3.7 设备选型
3.7.1 自动跟踪球机（iTS-DS-2DF1-57A）

序号
类别
项目
技术规格
1
机芯
图像传感器
1/3" Type solid State Progressive Scan CCD
2
有效像素
1280(H)×960(V)
3
最低照度
0.5Lux/F1.6(彩色);0.02Lux/F1.6(黑白)
4
白平衡
自动 / 手动
5
增益控制
自动 / 手动
6
信噪比
大于50dB
7
背光补偿
开 / 关
8
宽动态
128倍(开/关)
9
电子快门
1/4-1/10,000s
10
日夜模式
滤光片彩转黑
11
数字变倍
12倍
12
隐私遮蔽
最多4块区域, 同时最多有4块区域在同一个画面
13
聚焦模式
自动 / 半自动 / 手动
14
镜头
焦距
4.7-84.6mm, 18倍光学
15
变倍速度
大约2秒(光学, 广角-望远)
16
水平视角
55.2-3.2度(广角-望远)
17
近摄距
10-1500mm(广角-望远)
18
光圈数
F1.6-F2.8
19
功能
水平范围
360°连续旋转
20
水平速度
水平键控速度:0.1° ~300°/s,速度可设；水平预置点速度:540°/s
21
垂直范围
-5°-90°（自动翻转）
22
垂直速度
垂直键控速度:0.1° ~240°/s,速度可设；垂直预置点速度:400°/s
23
比例变倍
支持
24
预置点个数
256个
25
巡航扫描
8条, 每条可添加32个预置点
26
花样扫描
4条, 每条路径记录时间大于10分钟
27
断电记忆
支持
28
方位角信息显示
开 / 关
29
守望功能
预置点 / 花样扫描 / 巡航扫描 / 水平扫描 / 垂直扫描 / 随机扫描 / 帧扫描 / 全景扫描
30
预置点视频冻结
支持
31
定时任务
预置点 / 花样扫描 / 巡航扫描 / 水平扫描 / 垂直扫描 / 随机扫描 / 帧扫描 / 全景扫描
32
报警
报警输入
2路（7路可选）
33
报警输出
2路，报警联动可设置
34
报警联动
预置点、巡航扫描、花样扫描、SD卡录像、触发开关量输出、客户端电子地图
35
输入输出
模拟视频输出
1.0V[p-p] / 75Ω, PAL或NTSC, BNC头
36
音频输入
音频输入(LINE输入), 音频峰值:2-2.4V[p-p], 输出阻抗:1KΩ±10%
37
音频输出
线性电平, 阻抗:600Ω
38
网络指标
网络接口
10M/100M网络数据
39
最大图像尺寸
1280×960
40
帧率
50HZ:15帧(1280×960P)、25帧(1280×720P)
60HZ:20帧(1280×960P)、30帧(1280×720P)
41
视频压缩
H.264
42
音频压缩
G.711 / 16kbps
43
网络协议
TCP/IP,HTTP,DHCP,DNS,RTP/RTCP,RTSP,PPPoE,SMTP,NTP（FTP, SNMP 可添加）
44
同时访问用户数
最多6个
45
双码流
支持
46
SD卡
手动录像 / 报警录像;支持SD/ SDHC卡（最大支持32G）
47
用户权限
分3级:管理员、操作员和只能浏览
48
安全模式
授权的用户名和密码, 以及MAC地址绑定
49
客户端
摄像机控制
水平/垂直、变倍、聚焦、鼠标点击跟踪和鼠标拖放、光圈、调用预置点和自动模式
50
OSD
最多18个字符
51
时间显示
6种显示方式可选, 如时间:星期:日期
52
巡航信息回读
配合客户端软件使用把每条巡航路径包括的预置点信息回读、显示出来
53
光纤接口
数据类型
10M/100M网络数据
54
物理接口
默认FC（SC可选）
55
光纤波长
TX1310/RX1550nm
56
光纤类型
单纤单模
57
传输距离
20km（40km、60km、80km可选）
58
一般指标
菜单
中、英文
59
云台控制协议
HIKVISION, PELCO-P和PELCO-D(可添加), 协议自适应
60
电源
AC 24V(DC 12V可选)
61
功耗
＜45W (其中加热＜25W)
62
工作环境温度
-30℃～+65℃
63
工作环境湿度
＜90%@40℃
64
防护等级
IP66，TVS 3000V 防雷、防浪涌、防突波
65
安装方式
多种安装方式可选根据应用环境进行选择
66
外形尺寸
Φ220×299.2mm
67
重量
5kg
3.7.2 检测分析服务器（前置式VAR-5001）

序号
项目
技术规格
1
处理器
1颗高性能 Davinci™ 数字媒体处理器；
ARM® Cortex™-A8: Up to 1.2 GHz；DSP: Up to 1.0 GHz
2
内存
1GB
3
Flash
512MB
4
硬盘
内部最多可接4个3.5”SATA硬盘或者4个2.5”SATA硬盘(需配支架)
5
网络接口
内置独立的8口100M以太网接口及2个1000M网络接口，1个可光电转换网络接口(使用光口需另配光模块)
6
报警接口
4路报警输入；4路报警输出
7
其它接口
2个RS232接口，4个RS485接口，2个USB2.0接口，1路音频输入接口，1路音频输出接口，1个eSATA接口，1个VGA接口，4个标清BNC模拟输入接口
8
操作系统
嵌入式Linux
9
操作界面
WEB
10
视频处理
可接入1路高清视频进行视频分析
11
车牌识别
支持对民用车牌(除5小车辆)、警用车牌、04式新军用车牌、07式武警车牌及 式新车牌的识别；识别准确率≥90％；识别的车牌颜色：黑、白、蓝、黄
12
特殊功能
支持录像存储功能
支持重置复位功能(复位按钮)；支持多种状态指示(电源指示灯/报警状态指示灯/硬盘指示灯/运行状态指示灯 )
支持前端与后端设置不同的网段
13
工作电压
DC12V
14
功耗
＜40W(含1块3.5”硬盘)
15
工作环境温度
-30℃~70 ℃
16
工作环境湿度
10%～90%@40℃，无凝结
17
外形结构及尺寸
全铝机身，无风扇设计；370mm(W)×106mm(H)×260mm(D)
18
重量
7.2kg
19
工作电压
DC12V
20
功耗
＜50W
21
外形尺寸
242mm(W)×112.5mm(H)×290mm(D)
22
工作环境温度
-10℃～+60℃
23
重量
4.0kg
3.7.3 检测分析服务器（后置式VD-1304）

序号
项目
技术规格
1
检测路数
4路
2
处理器
Intel xeon x3470系列四核处理器 主频2.93GHz
3
芯片组
Intel3420芯片组
4
内存
2GB DDR3 1333 DIMM
5
网络控制器
集成两个Intel® 千兆自适应以太网控制器
支持双网卡绑定
6
显卡
集成显卡 8MB DDR显存
7
外部设备接口
4个USB接口、 1个串行接口
8
电源
交流电源输入 220V，47～63 Hz 300W
9
工作环境温度
5℃～35℃
10
外形
1U机架式 550 x 430 x 43 mm
11
最大重量
15Kg
12
预装系统
无系统/正版Windows Server
3.8 设备清单
3.8.1 前置式系统清单
序号
设备名称
设备型号
设备数量
品牌及备注
1
跟踪球机
iTS-DS-2DF1-57A
1台/路
海康威视
2
检测服务器（前端分析）
VAR-5001
1台/路
海康威视
3
光纤收发器
DS-3D01T-A
1对/路
海康威视
DS-3D01R-A
4
光纤终端盒
FC二进八出
1/卡点
（用户自配）
5
报警服务器
IS-VSE1030
1台/400路
海康威视
6
数据服务器
IS-VSE1030
1台
海康威视（点位少时可与报警服务器共用）
7
管理客户端

1台
（用户自配）
8
数据库软件

1套
（用户自配）
9
检测服务软件
iVMS-8651-F01
1套/检测服务器
海康威视
10
跟踪球机软件
iVMS-8651-C01
1套/跟踪球机
海康威视
11
报警服务器软件
iVMS-8651-E02
1套
海康威视
12
客户管理软件
iVMS-8651-E01
1套
海康威视
13
网络交换机
EDS-205A-T/交换机
1/卡点
（用户自配）
EDS-208A-T/交换机
（用户自配）
14
交换机电源适配器
适配器,KPL-040F(绿头),12V,40W,两线,能效V级

（用户自配）
电源线(国际)1.2米,IEC53RVV
15
声光报警器

视实际需要配置
（用户自配）
16
扬声器

视实际需要配置
（用户自配）
17
杆件、线缆等辅材

视实际需要配置
（用户自配）
3.8.2 后置式系统清单
序号
设备名称
设备型号
设备数量
品牌及备注
1
跟踪球机
iTS-DS-2DF1-57A
1台/路
海康威视
2
检测服务器（后端分析）
VD-1304
1台/4路
海康威视
3
光纤收发器
DS-3D01T-A
1对/路
海康威视
DS-3D01R-A
4
光纤终端盒
FC二进八出
1/卡点
（用户自配）
5
报警服务器
IS-VSE1030
1台/400路
海康威视
6
数据服务器
IS-VSE1030
1台
海康威视（点位少时可与报警服务器共用）
7
管理客户端

1台
（用户自配）
8
数据库软件

1套
（用户自配）
9
检测服务软件
iVMS-8651-F01
1套/检测服务器
海康威视
10
跟踪球机软件
iVMS-8651-C01
1套/跟踪球机
海康威视
11
报警服务器软件
iVMS-8651-E02
1套
海康威视
12
客户管理软件
iVMS-8651-E01
1套
海康威视
13
网络交换机
EDS-205A-T/交换机
1/卡点
（用户自配）
EDS-208A-T/交换机
（用户自配）
14
交换机电源适配器
适配器,KPL-040F(绿头),12V,40W,两线,能效V级

（用户自配）
电源线(国际)1.2米,IEC53RVV
15
声光报警器

视实际需要配置
（用户自配）
16
扬声器

视实际需要配置
（用户自配）
17
杆件、线缆等辅材

视实际需要配置
（用户自配）

第4章 设备架设要求
4.1 设备架设原则
设备的架设的指导原则为便于系统有效工作，最大化发挥出系统特征，监控有效面积最大化。为此，需尽量如下要求：
1、为了防止设备阻碍正常的道路畅通，或设备被人工破坏，机箱离地面的高度应高于1.8米，悬挂前端视频采集设备的立杆高度在6米－8米之间。
2、系统安装选址时，应尽可能把球机布局在拟检测区域的中心位置，让前端球机有效视角内看见违章车辆的车头或者车尾部分居多。俯视车辆或者侧面监控违停车辆，因几何上的遮挡关系，较难获得有效的车牌。
3、由于系统的物理约束，存在一定面积的监控盲区。该区域的大小与前端视频采集系统的安装高度有直接的联系。换算公式为L1 = H * tan30；
4、监控区域应尽可能开阔，避开高的建筑目标或树木，以免遮挡球机视线，削弱系统的有效视野；球机投影位置到最远抓拍位置的有效距离为70米。
4.2 现场布局示意图
安装L型杆件，高度为6米－8米，摄像机安装于检测区域的中间位置，挑臂长度依据现场路宽来确定，以下为现场布局俯视图和侧视图。

现场布局俯视图

现场布局侧视图

第5章 方案特点
5.1 解决现场取证执法警力不足问题，及时查处违停车辆
本方案采用非现场自动取证，系统能够全天候工作，在一定程度上消除道路交通管理在时间和空间上的盲点，能够缓解警力不足和现场执法取证难的问题，保证违法停车行为都能得到及时纠正查处、有效遏制。
5.2 解决非现场手动抓拍取证易受人的因素影响问题
相比非现场手动抓拍取证方式，本方案也是非现场取证，可是能够自动取证，摆脱了需要监控人员人工值守、手动操作和易受监控人员责任心、工作状态、身体精力状态等人的因素影响的难题，能够不间断、高效率工作。
5.3 环境适应性强
采用先进的背景建模与运动前景提取技术，支持复杂场景下的抓拍，避免了阴影，相机抖动带来的误检影响。同时本系统采取的图像处理技术，有效改进了低对比度情况下目标的检测率，提升了在雾天，雨天等恶劣天气条件下的系统违章检测的可靠性。
5.4 超长延时抓拍
支持分时停留管理模式，可自由设定违停时长规则，最长可支持停留 5 小时后才开始抓拍，有效满足各类停车区域分时管理的需求。
5.5 不重复抓拍
采用了基于图像分析的车辆特征识别算法，对同一部违停车辆不会重复抓拍。