高清卡口(带卡口培训)系统技术方案.docx

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1、高清卡口(带卡口培训)系统技术方案1.1. 卡口培训1.1.1. 卡口系统拓扑结构本系统从逻辑结构上分为路口前端监控、传输和中心管理三个部分，从设备结构上分为五个单元，即车辆检测单元、前端摄像及辅助照明单元、图像采集及处理单元、传输单元及中心管理单元。1.1.2. 车辆检测单元此单元包括检测主机及地感线圈，主要完成对车辆的检测、车速的测定以及车流量的记数与统计。采用地感线圈的车辆检测方式，每个车道埋设两个地感线圈，线圈之间保持一定的间距。根据车辆通过前两个地感线圈的时间可以计算出车辆的行驶速度。1.1.3. 前端摄像及辅助照明单元由于高清摄像机所摄图像的最大分辨率为13601024，有效像素高

2、达140万像素，在满足人眼能看清车牌所要求的车牌像素点大小（车牌像素大小不低于100个像素点），以及满足车牌自动识别软件所要求的车牌像素点大小（要求车牌像素点范围在120150个像素点之间）时，高清摄像机在道路上的有效拍摄宽度达4m5m，而标准每条车道宽度为3.75m，所以本系统在每条车道配置一台高清写摄像机，能保证车牌识别效果，同时能看清车辆的车型、颜色、轮廓、装载信息以及道路情况；根据道路实际情况，每一个监控点的配置因车道数的不同而存在差异。为保证高清摄像机在室外全天候正常工作，所有高清摄像机均安装于室外防护罩内。为了使高清摄像机在夜间具有良好的拍照效果，监控点在夜间光照度应不低于100l

3、ux，故在夜间光线不足时，需采取补光措施，高清摄像机常用的补光设备是闪光灯，一般情况下每台高清摄像机配置1台闪光灯。以标准单向双车道为例，前端摄像系统安装如图4.1-3所示，需要两台高清摄像机（每车道一台）；高清卡口系统采用国际领先的计算机智能算法技术，首先通过视频输入管理模块得到需要的最佳质量的视频图像，对获取的每一帧图像，利用最新的高效视频检测技术对行驶中的车辆的车牌进行定位和跟踪，从中自动提取车牌图像，然后经过车牌精定位、切分和识别模块准确地自动分割和识别字符，得到车牌的全部字符信息以及颜色和类别信息。另外通过车辆检测模块，可以鉴别出无牌车辆并输出结果。通过查询违法数据库得到车辆的违法信

4、息，显示违法车辆的相关信息，同时现场报警。通过查询征稽数据库得到车辆的征稽信息，显示欠费车辆的相关信息，同时现场报警。另外，系统还采用独特的在线学习新技术，对各识别模块进行动态的调整，使得车牌识别系统能够自动适应各种应用环境变化，从而大幅提高识别系统的应用性。1.1.4. 车辆检测跟踪模块车辆检测跟踪模块通过对视频进行分析，判断其中车辆的位置，来对图像中的物体进行跟踪，并在物体位置最佳的时刻，记录该物体的特写图片，由于加入了跟踪模块，本系统能够很好的克服各种外界的干扰，得到更加合理的识别结果，可以检测无牌车辆并输出结果。1.1.5. 车牌定位模块车牌定位模块是一个十分重要的环节，是后续环节的基

5、础，其准确性对整体系统性能的影响巨大。本系统完全摒弃了以往的算法思路，实现了一种完全基于学习的多种特征融合的车牌定位新算法，适用于各种复杂的背景环境和不同的摄像角度。由于该算法是一种完全基于学习的算法，只要有足够的学习样本，可以快速训练出针对不同车牌类型的新的检测模型。1.1.6. 车牌矫正及精定位模块受拍摄条件的限制，图像中的车牌总不可避免的存在一定的倾斜，需要一个矫正和精定位环节来进一步提高车牌图像的质量，为切分和识别模块做准备。本系统使用独创的精心设计的快速图像处理滤波器，该算法不仅计算快速，而且利用的是车牌的整体信息，避免了局部噪声带来的影响。使用该算法的另一个优点就是通过对多个中间结

6、果的分析还可以对车牌进行精定位，进一步减小非车牌区域的影响。1.1.7. 车牌切分模块本系统实现了一个十分鲁棒的车牌切分模块。利用了车牌文字的灰度、颜色、边缘分布等各种特征，能较好地抑制车牌周围其他噪声的影响，并能容忍一定倾斜角度的车牌。这一算法有利于类似移动式稽查这种车牌图像噪声较大的应用。1.1.8. 车牌识别模块在车牌识别模块中，本系统采用了多种识别模型相结合的方法，构建了一种层次化的字符识别流程，有效地提高了字符识别的正确率。另一方面，本系统在字符识别之前，使用计算机智能算法对字符图像进行了前期处理，不仅尽可能保留了图像信息，而且提高了图像质量，提高了相似字符的可区分性，保证了字符识别

7、的可靠性。1.1.9. 车牌识别结果决策模块本系统与其他车牌识别系统的一大不同之处在于，本系统可以对每帧视频图像进行实时识别，因此在一辆车通过视野的过程中，本系统将得到若干相同或不同的识别结果。这就需要一个识别结果的决策模块，具体地说，决策模块利用一个车牌经过视野的过程中留下的历史记录（包括识别结果、识别可信度、轨迹记录、相似度记录等），对识别结果进行智能化的决策，通过计算观测帧数、识别结果稳定性、轨迹稳定性、速度稳定性、平均可信度和相似度等度量值得到该车牌的综合可信度评价，从而决定是继续跟踪该车牌，还是输出识别结果，或是拒绝该结果。一个车牌的最终识别结果是通过分析所有帧的识别结果，对它们进行

8、智能化的归类和投票，并结合一定的文法信息综合而成。这种方法综合利用了所有帧的信息，减少了以往基于单幅图像的识别算法所带来的偶然性错误，大大提高了系统的识别率和识别结果的正确性和鲁棒性。1.1.10. 车牌跟踪模块车牌跟踪模块记录下车辆行驶过程中每一帧中该车车牌的位置以及外观、识别结果、可信度等各种历史信息。由于车牌跟踪模块采用了具有一定容错能力的运动模型和更新模型，使得那些被短时间遮挡或瞬间模糊的车牌仍能被正确地跟踪和预测，最终只输出一个识别结果。2.高清卡口系统技术方案第一章 公司及公司产品介绍一公司介绍某某科技股份有限公司成立于1998年，以多年的科研为底蕴，在国家“八五”、“九五”、“8

9、63”、自然科学基金等重点项目的支持下，率先研究、开发、应用、推广多元智能人机交互技术与其产品，不仅从真正意义上解决了中国人的输入问题，更是保证了中国人与世界信息文明的共同进步，从而成为激励民族高科技产业奋发图强的一面旗帜。某某科技志存高远，双向驱动，两翼齐飞！其一、面向未来，高瞻远瞩，立足于模式识别领域，专注手写、语音、OCR、生物特征等识别技术的研究和推广，拥有多项国际领先的核心技术和自主知识产权。其二、面向市场，运筹帷幄，以行之有效的行业推广和遍及全国200多个城市的销售与服务网络，全面引导中国人生活、工作的数字化与智能化。 “忠诚敬业，永争第一”是某某的精神，不断创新是某某的主题。某某

10、科技愿与各界朋友精诚合作，共享中国高科技快速成长的硕果，共创信息时代新的辉煌随着我国道路建设和汽车工业的快速发展，智能交通系统（ITS）将全面、有效的影响城市交通管理、车辆安全管理、城市安全监控等领域，智能交通技术建立了一个崭新的智能管理理念，并不断改进、完善传统管理模式，提高了管理系统的效率和技术水平。某某智能高清信息处理平台是某某科技在智能交通领域成功推出嵌入式标清车牌识别设备后推出的面向高端卡口应用的一体化高端嵌入式抓拍识别设备。它秉承一贯的DSP嵌入式设计理念，是一款高性价比的高性能设备。该设备实时运行于嵌入式高性能DSP平台之上，主要运用于交通、安全、稽查、监控等领域。二技术亮点 面

11、向专业卡口高端应用某某智能高清是在总结标清卡口产品经验基础上设计的全新的高性能产品。它克服了标清卡口牌照设备摄像机视野覆盖范围小的缺点，同时还能清晰的抓拍前排司乘人员的人脸图像，在技术上彻底解决了既要识别牌照又要抓拍清晰车辆全景图像的问题，实现了对车和人的综合管理。 嵌入式一体化设计某某智能高清以高性能嵌入式DSP硬件平台为基础，彻底实现了图像采集、图像处理、牌照识别、JPEG压缩等多种功能。比依托于高清摄像机+工控机架构的高清抓拍系统结构更简单明了，稳定性也有很大的提高。 低功耗、高可靠性、结构简单由于采用了嵌入式设计结构，系统设备功耗得到大大降低；嵌入式系统去掉了复杂的操作系统，整个系统的

12、稳定性大大得到提高。 先进的自动调光技术某某智能高清采用某某最新的多区域测光技术和智能调光技术，实现了在复杂光照条件下为用户提供最佳质量的高清图片。 集成某某最新高清牌照识别技术 先进图像处理技术三.某某科技公司在本项目建设中的优势3.1.最早建成高清卡口车牌自动识别应用系统随着基于机动车犯罪的现象日益扩大，社会上尊警不遵法的现象日趋严重，公安交警在以往相关卡口系统项目实际执法过程中，发现经常存在人、车分离的现象，即驾驶人违法但是却让其他人员来代替处罚。公安交警对此类现象无法进行有效的管控处置。同时卡口系统建设往往是交警建设，其他警种共同应（使）用，即在实际应用的过程中，治安、技侦、刑侦、安保

13、等其他警种在卡口系统上进行相关业务的工作。这就给卡口系统传统功能提出更高的要求。需要建设一个更符合多警种实际应用需求的卡口系统。所以设计方案从交警的实战要求出发，同时本系统是一个网络型的综合性智能车辆管理项目，因此与整体性有关的因素就显得尤为重要如综合管理系统的管理软件是否高效、合理等。基于上述现象及问题，某某科技股份有限公司发挥自身技术优势率先自主研发出前端采集单元使用嵌入式高清晰摄像机的智能卡口监控系统能很好解决以上问题。其主要特点如下：1、 高清晰摄像机本身像素200万，解决了传统普通摄像机40万像素的局限而导致看见车牌但是看不见前排司乘人像的问题。也就是说，我司自主研发的卡口拦截系统用

14、一台高清晰摄像机拍摄的图片就可以做到既能识别车牌又可以清楚看见前排司乘人像，很好地解决了人车分离及多警种共同作业的难题。2、 可以用很小的视野就能识别车牌。已往传统的卡口系统中车牌的大小需要占画面的1/5左右，如果用到高清晰摄像机，其视野可以到1/10，因为其像素足够与车牌自动识别的需要。这样便于系统在多个领域的应用。3、 布线、控制简单方便：用一条网线就可以做到控制传输的作用，摒弃已往方式中需要多根线缆的现象。并且龙门架下不需装计算机，大大提高了系统的可靠性。4、 补光方式：可使用闪光灯与LED灯方式，一根立杆上安装抓拍和补光设备，减少设备的土建费用业内减少后期的运营成本。3.2车牌自动识别

15、技术在公安交管领域开发最早应用最广车牌自动识别技术主要在公安交管和高速公路收费站应用。二者环境条件差别较大，技术有相当大的差别。公路收费站车牌自动识别城市公安交管车牌自动识别车辆捕获触发方式用地感触发，车道范围有限，相邻车道离得远，相互无影响。采用视频触发 视场范围车道窄，车辆不会驶偏，可把牌照拍大，字符大，识别率高。车道宽，车辆可能驶偏，故视场范围大，牌照拍得小，字符小，识别率下降。同时需要采用全车道覆盖技术或全段面覆盖技术保证驾偏车辆的抓拍。夜间补光限制因车速极慢车速快，最高有200km/h 车流量十几秒钟过一辆，慢，可用复杂算法。一秒钟可能过几辆，对算法实时性要求极高，且不能太复杂。本公

16、司是国内最早开发应用车牌自动识别技术的厂家之一，一直专注于车牌自动识别技术在公安交管领域的推广应用，在公安交管应用上开发最早，应用最广。3.3与前期系统无缝连接我公司对交管信息系统有较为深入的了解，对其网络结构，数据通讯协议等有着较为深刻的理解。本期的建设中，我公司郑重承诺：我公司将有能力并愿意为业主提供各期车牌自动识别系统之间的无缝数据通讯连接。为用户将各期建设的车牌自动识别系统资源整合，资源共享，节约用户投资，提高各个系统的利用率，提供最大的技术支持。3.4主要功能 支持200万图像抓拍 图像输出格式：JPEG 自动、手动白平衡 支持多种图像测光模式 支持智能调光功能和手动调光功能 汽车牌

17、牌照自动识别 支持多种触发抓拍功能 支持视频测速和测速校正功能 支持字符叠加和LOGO叠加功能 支持网络自动连接功能 支持网络即插即用功能 支持网络在线升级功能 支持闪光灯和LED补光方式3.5技术参数图像传感器1/1.8 吋COLOR CCD 有效像素1600（H）1200（V）像素尺寸4.40m4.40m 信号输出8Bit，Bayer Color 信噪比48dB 最低照度0.1Lux 扫描方式逐行扫描积分模式帧积分白平衡自动/手动功耗50万辆车辆信息 后台数据存放期限3个月环境温度-20 +70环境湿度932%平均无故障连续运行时间MTBF8000小时产品质量以及测速精度产品具有公安部交通

18、安全产品质量监督检测中心的检测报告，满足其相关标准。项目均采用高清摄像机机动车车牌识别模式，并且在实际运行中取得了良好的效果，目前项目已有通过了用户的正式验收并正常使用。上述项目在各地公安打击涉车犯罪中发挥了很大作用，在大量涉车刑事案件的破获中起到了极大的作用。二系统整体设计城市交通的高速发展，机动车事故、违章逃逸、假牌假证及机动车盗抢等等以机动车为中心的事件也大量涌现。因此，建设公路卡口系统，全天候监控全路段主要进出口车辆，做到自动识别、快速处理、提前预警，并为及时快速侦破以机动车为线索的类似案件提供强有力的技术手段，同时采用现代化的技术手段控制和管理城市交通，对于避免道路交通拥堵，减少交通

19、事故，南京市现代化建设都具有重要意义。本方案所提供的公路车辆智能监测记录系统，安装在各出入口公路，可对过往车辆进行实时抓拍，达到24*365不间断监测进出车辆的目的。系统所抓拍到的车辆信息可以通过光纤传输方式传送回到指挥中心，由指挥中心集中处理，基于相应车辆信息数据库进行编辑、存档。此外，借助于各监控点之间的系统联网，将问题车辆信息传至各拦截点，可实现对过往车辆情况的实时布控。总之，公路要道监测管理系统的建立，将使公安管理人员及时发现各种路段(治安卡口)交通问题，扩大交通指挥和管理范围和准确性，使公安交通管理更加科学化、规范化，预防交通治安事件，提高接处警快速反应能力。2.1系统总体设计功能

20、图象实时抓拍功能 车牌识别功能 系统实时比对功能 设备检测（自动与手动） 布控和“黑/红名单”管理 报警和拦截 数据共享与检索 图象、数据存储 软件二次开发 日志管理 系统设备管理功能 系统安全管理功能 系统运行状态监测功能 通信状态监测功能 远程维护管理功能2.2、车辆图象实时检测、抓拍布控卡点可对过往车辆进行实时监控，抓拍车辆图象并识别车牌号码，把记录的所有数据记录到卡点工控机。在车辆布控点安装摄像机，对实时通行车辆进行24小时不间断抓拍，捕获车辆图象和驾驶员图象，并记录存储车辆全景图、车牌图以及通行信息，抓拍信息清晰。2.3、车牌自动识别 车辆识别系统提供车辆全景图片及特征图片，通过每一

21、辆车的全景及车牌特征图片，可进行车辆特征判断；结合触发机制，可提供车辆行驶方向、经过时间、地点、车牌颜色、车辆类型、车牌号码等基本信息。车辆识别系统具备对民用、警用、军用、武警、2002个性化等汽车号牌计算机自动识别能力，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、使、临、台) ；军用车牌汉字(“军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成”) ；号牌分类用汉字(“警、学、领、试、挂、境、港、澳、拖、农”) ；武警车牌字(“WJ、09

22、、消、边、水、警、电、林、通”) 。车辆识别系统能区分大小车型，并能根据我国常用车辆号牌底色黑、蓝、黄、白四种颜色的车牌设计规则，类推车型。能实时与全国机动车驾驶员数据库、全国车辆被盗抢数据库、全国违法犯罪嫌疑人员数据库、全国在逃人员等数据库连接、比对，及时发现涉案车辆和人员；能实时与河北高速违法车辆数据库连接，及时发现违法嫌疑车辆；2.4、设备检测（自动与手动）系统针对系统软件死机，硬件死机，系统过热，风扇故障等事件做出恰当的处理，保证系统在出现意外情况时实现最大限度的可用性，或者在极端的情况下保证系统设备不损坏，具有方便维护设计，一般的故障处理可以不使用工具就能完成。2.5、布控和“黑/红

23、名单”管理授权用户接到肇事、逃逸、盗抢等报警信息后，实时更新中心黑名单数据库，系统设置此部分信息与所有通过车辆车牌信息优先比对；民警对黑名单车辆处理完毕后，操作员对该记录作相应标记并记录操作员信息自动发送到主中心；系统能对信息分类统计。同时，可以对特种车辆实行“红名单”管理，对特种车辆未按规定的出行进行提示，以便采取必要的措施，保证特种车辆及乘员的安全。2.6、报警和拦截系统提供数据接口，其他子系统可向本系统提交黑名单数据，本系统将接收到的黑名单数据自动更新并下发。黑名单数据主要包括逾期未年检、注销、转出、盗抢等级别不同的数据。监测设备自动识别所有通过卡口监测路段车辆的车牌照，与本系统的黑名单

24、数据比对，比对成功后自动报警，采用声音报警与提示报警相结合的方式。提供授权用户按照任意组合方式比对不同级别黑名单数据的功能。2.7、数据共享与检索通过监控点公路车辆的各种信息（时间、地点、牌照、速度、车型、图片、报警信息等）都会保存到数据库（图片以文件方式存放，数据库中保存其文件名）中。同时，系统提供灵活、方便的手段让用户搜索、浏览车辆信息历史数据。并提供数据备份和数据打印输出功能。具备完善的查询统计功能，可以根据抓拍时间段、号牌、行驶方向、报警类型等条件综合查询通过车辆的记录。提供按车辆信息检索的应用平台，按不同权限对数据库进行操作，按车辆通过时间、车型、车速、地点、号牌颜色等条件进行精确或

25、模糊查询，提供数据导出和数据打印输出功能。2.8、图像、数据存储抓拍的车辆图片能以JPEG图像格式文件方式保存在数据存储服务器的硬盘上，并记录车辆通过的信息，包括时间、地点、方向、号牌、车型、驾驶人脸像等。提供按照车牌号码、时间、地点检索所通过车辆历史记录，数据存储在中心磁盘阵列中。提供导出和删除数据的应用界面，授权用户具备数据导出和删除权限。通过监控点公路车辆的各种信息（时间、地点、牌照、车型、图片、报警信息等）都会保存到数据库（图片以文件方式存放，数据库中保存其文件名）中。系统能根据用户要求，方便设置不同用户权限。2.9、软件二次开发 系统的管理软件提供开放开发接口给用户，软件采用模块化设

26、计，标准接口包括了接口数据格式、数据定义、通信协议、库函数以及开发控件等，满足用户将来与指挥中心联网的需要。将来如果用户需要进行二次开发，将为用户提供帮助。2.10、分类查询、统计、打印功能所有实时监测以及处理后信息能分类查询、统计、打印。应用软件具备模糊查询功能。同时，系统提供灵活、方便的手段让用户搜索、浏览车辆信息历史数据。并提供数据备份和数据打印输出功能。具备完善的查询统计功能，可以根据抓拍时间段、号牌、行驶方向、报警类型等条件综合查询通过车辆的记录。系统软件具备按时段、车型、车道、方向进行流量统计(包括流量图、流量表、流量曲线图)，具备出具日报表、周报表、月报表、年报表等功能，并可对报

27、表进行导出、打印。2.11、系统设备管理功能本系统支持设备编号、设备时钟、设备运行状态监测等设备参数配置功能。系统参数应可通过友好的人机交互界面进行现场配置。参数可以通过现场外接设备（如笔记本电脑）接口及相应的接口软件进行配置。系统参数可以在中央远程配置及获取校验，本系统采取有效机制保证后台系统配置参数和现场配置参数的一致性。本系统提供设备故障、设备运行状态监控、系统现场登录等信息的日志管理。本系统采用精密时钟源对时钟进行校正，可接受后台的校时命令，完成校时功能。2.12、系统安全管理功能本系统提供登录设备的密码管理功能，在未经过密码确认之前，所有的按键操作均无效，防止信号机作为室外设备的未经

28、授权操作，以提高室外设备安全性。2.13系统运行状态监测功能本系统配备设备看门狗，对设备运行情况进行安全监测，能提高设备的抗干扰能力。系统能对本系统设备内部故障（如板卡故障、通信故障、检测数据缺失、电源故障、无图像等）进行检测，并能实时日志记录及监测数据上传。可自动逐条记录所有故障信息，也通过RJ45网口与笔记本计算机相连，以便于维护人员查询及维修等（本公司同时提供运行与上位机的通信、查询、浏览软件）。2.14通信状态监测功能本系统能对通信状态进行监测，当网络故障或其他通信故障时，本系统能进行日志记录，并备份存储数据，当通信恢复时，所有临时备份数据应能及时上传中央。2.15远程维护管理功能本系

29、统能通过网络实现数据传输、远程访问、远程维护管理等功能。本系统提供方便的数据搜索与浏览等操作手段，用户既可以在系统运行现场进行控制操作，又能进行远程常规操作和数据共享。用户在浏览数据时，可以根据车辆通过时间、模糊车牌号码、车型等条件进行搜索以获得所需要的数据。本系统可以独立运行，实现以上各种功能，也能够联网运行，实现信息共享和远程维护，进一步发挥本系统的威力，为提高公安快速反应能力作出贡献。 四高清卡口系统建设1、基础：高清卡口系统设备基础建设主要工作为：龙门架或伸臂杆基础预埋、室外机柜基础预埋、摄像机及光源支架的制作、光缆及主电力线管道与窨井的建设，光缆及主电力线布缆、光纤的熔接、龙门加的架

30、设、室外机柜架设、接地防雷的制作。（如为卡口现场布局图）根据伸臂杆的横臂的直径的尺寸制作抱箍。如下图:2、安装：高清卡口系统设备安装主要工作为：摄像机的安装、补光灯的安装、网络通讯设备安装、接地防雷设备的安装、设备配电、设备接线（单台某某高清设备至室外机柜所需线材为RVV3*1.5 RVVP4*0.5 超5类网线 ）。3、软件调试：高清卡口系统设备软件调试主要工作为：摄像镜头调试、摄像机参数调试、IP地址的分配等（详见用户使用手册）。4、设备清单设备名称品牌型号单位数量前端某某智能高清某某HW-IHD-200台4补光灯某某 套4万向节云台某某 套4抱箍 套12室外配电机柜 个2网络交换机 前端工业级台2光缆终端盒个2光纤收发器个2工控机台1耗材光缆8芯单模米动力电缆3芯大于4mm米RVV3*1.5米超5类网线米接头批1辅料批1 （双向四车道）设备清单20