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1、 高清卡口监控系统人脸辨识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室邮编：100190电话：010-62140508，62140509传真：010-62117848网页：2010-4目录BEIJING SIGNALWAY TECHNOLOGIES CO., LTD11高清卡口监控系统综述31.1系统需求分析31.2系统设计目标41.3系统设计原则41.4系统设计依据62系统总体架构62.1图像采集前端72.2数据处理82.3网络传输82.4中心管理93系统原理103.1设
2、备连接103.2系统功能描述113.2.1车辆抓拍功能113.2.2清晰辨别车辆驾驶人脸像功能123.2.3车牌自动识别123.2.4车速检测功能133.2.5车辆数据存储和高清录像功能143.2.6网络传输154应用设备选型154.1高清摄像机 CY-TC200NA154.2百万像素镜头：M-3514MP174.3LED车牌补光灯 SWHV-PSD03-9174.4闪光灯：FL1205V184.5高亮LED辅助光源控制板：SWHV-PSD04C184.6高清智能卡口控制器 SWHV-TGS200D195系统技术优势205.1各子系统技术难点解决方案205.1.1确保拍摄行驶中车辆清晰的技术分
3、析205.1.2优秀的车牌识别设备216车牌识别部分的配置清单（覆盖单车道）211 高清卡口监控系统综述1.1 系统需求分析高清卡口监控系统是一种采用先进的光电技术、图像处理技术、模式识别技术对过往卡口的每一辆汽车进行车辆以及车辆驾驶人脸的图像清晰拍摄，自动识别车辆的牌照，并对采集到的车辆数据进行自动分析、自动保存、自动比对、自动报警的综合系统。卡口监控系统的应用对改善社会的治安和提高公路交通管理的快速反应能力有着十分重要的意义。通过卡口监控系统对车牌的实时识别以及高清司乘人员脸像的抓拍，可以迅速地捕获交通肇事车辆、违章车辆、黑名单车辆等，为快速纠正交通违章行为，快速侦破交通事故逃逸和机动车盗
4、抢案件以及违法责任人的认定提供重要的技术支持，同时也为未来更为先进的人像比对、特定人员追踪定位提供重要的技术支持，对违法犯罪行为构成强大的威慑力。以往的卡口监控系统大都只记录经过卡口车辆的车头部份特写图像，分辨率最大是768*576，尽管对于车辆的管理来讲是已经足够用了，但对于套牌车辆、黑名单车辆、以及肇事车辆来讲就明显不足，因为还需要清晰的驾驶人员的面部特征表达和尽可能多的车辆的细节信息等等，为违法违章行为的责任人认定提供无可辩驳的证据。为此，我公司开发出高达200万像素的高清卡口（人脸辨识）监控系统，200万像素系统对车辆图像的分辨率达1600*1200像素，在极短时间里采集两张不同曝光值
5、的照片，其中一张照片可以高清晰表达司乘人员的面部特征及车辆特征，另一张照片可以高清晰的表达车辆的牌照，并具有很高的车牌自动识别率，识别率实测可达98%以上。1.2 系统设计目标高清卡口监控系统的设计目标是，可对经过卡口的所有车辆进行图像记录，实时识别车辆的牌照，并将识别结果与公安黑名单车辆数据库、交警违章车辆数据库的车牌号码进行比对，实时报警；系统记录的图像应可以清楚地分辨司乘人员（前排）的面部特征，图像的分辨率达到1600*1200像素；同时必须兼顾车牌的表达，使得系统具有尽可能高的车牌自动识别率；系统应可以适应各种天气光照环境，对于白天的强光和夜间的补光应有有效的解决方法。1.3 系统设计
6、原则l 标准化：高清卡口监控系统严格按照公安部颁布的标准公路车辆智能监测记录系统通用技术标准（GA/T 497-2007）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。l 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。 l 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其他因
7、素造成故障的可能性；同时，摒弃已经安装应用的老的卡口系统出现的各种影响系统稳定性的因素。 l 易用性：卡口系统采用嵌入式，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。l 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。l 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。l 实用性：系统功能
8、充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。l 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。l 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。l 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。1.4 系统设计依据l 公路车辆智能监测记录系统通用技术条件（GA/T 497-2004）l 机动车测速仪（GBT21255-2007）l 工业企业通信设
9、计规范（GBJ42-81） l 电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ232.90.92） l 民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92） l 建筑物防雷设计规范（GB50057-94）l 工业企业通讯接地设计规范（GBJ79-85）l 中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T70-94/T74-94）l 计算机软件开发规范（GB8566-88）l 以太网100BASE-T标准（IEEE802.3U）2 系统总体架构系统由四大部分构成：前端图像采集部分、数据处理部分、传输部分、中心管理部分。前端采集部分是系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”，它把监测的内容变为图像和数据信息，传送到控制主机，
10、抓拍识别部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。网络传输部分是系统的图像信号通道。传输系统就是系统的图像信号的传输通路。数据处理部分和中心管理部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。 图2.1 系统构架图2.1 图像采集前端图像采集前端包括：200万CCD高清摄像机，百万像素镜头、LED车牌补光灯、抓拍闪光灯及辅助光源控制板、室外防护罩。图像采集前端通常安装在L上。摄像机与车牌识别设备通过标准的5类线连接，支持TCP/IP协议。同时考虑防雷措施，在高清摄像机后端接网络防雷器以及电源防雷器。图2.2现场图2.2 数据处理数据处理部分的控制主机采用信路威高清
11、智能卡口控制器型号（SWHV-TGS200D），该设备的核心处理器（CPU）为高速多通道DSP，其处理能力强大，同时配置了精简的操作系统、专用的设备驱动程序和高效的TCP/IP协议栈。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帧处理和识别，能精确跟踪车辆行驶轨迹，判断车辆行驶方向，有效提高设备对复杂环境的适应能力。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。2.3 网络传输该系统适用多种传输方式，目前市场主流的有光纤传输、无线传输，或直接用网线传输等，将识别结果传输至中心管理处。2.4 中心管理中心管理部
12、分采用一台能够配置控制主机参数，接收控制主机的输出信息，分析车辆数据，输出车辆违章信息的电脑终端。3 系统原理信路威高清卡口系统是我公司推出的一套以高清视频流识别为基础的卡口系统，高清智能卡口控制器对过往车辆进行逐帧识别并抓拍车辆图片，识别结果与抓拍图片传送到后台服务器，与后台管理软件接连接，最终实现执法所需的依据。3.1 设备连接图3.1系统连接图图3.1 安装示意图高清摄像机和高亮LED辅助光源以及闪光灯设置在龙门架或者L杆上，距离地面高度为6.5米。摄像机视觉近端距离为18.5米。LED高清车牌补光灯和闪光灯安装在高清摄像机周围，水平间距1.8米，指向摄像机视野覆盖的区域。LED补光灯处
13、于频闪状态，实时给车牌补光。闪光灯当有车辆经过的时候暴闪一下为车辆补光，使抓拍到的图片能够清晰辨识驾乘人员的相貌。网络交换机及传输设备安装在设备箱中，高清摄像机的信号通过光纤传输到达交换机，再输入高清智能卡口控制器经过处理后，识别结果经传输设备传送到后台监控中心。3.2 系统功能描述3.2.1 车辆抓拍功能本系统采用目前最先进最有效的视频检测车辆的方法来检测车辆，可自由选择抓拍方式，即：进入扫描区域的第一张图片、最后一张图片、最清晰的图片等几种选择。图3.2 抓拍图3.2.2 清晰辨别车辆驾驶人脸像功能在捕获的图片中，不仅清晰反映车辆特征,还能清晰辨别驾驶人脸像。系统对驾驶人脸像的捕获率大于9
14、0%。无论白天黑夜均能有效克服车窗反光，拍摄下来的车辆图像中，驾驶人员的面部特征可以清晰表达。3.2.3 车牌自动识别高清智能卡口控制器采用了高速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。 提取出视频中所存在的车牌号码信息、颜色信息，并同时提供相应的包含车辆的单帧或多帧图片、车牌小图、车牌二值化图等信息 识别符合“GA36-92”（92式牌照）和“GA36.1-2001”（02式牌照）标准的民用
15、车牌照和04式新军车牌照与07式新武警车牌照的汉字、字母、数字、颜色等信息 支持标准双层牌识别，支持近景摩托车牌识别 全天候连续工作，适应白天、黑夜、雨雪天气环境 对通过的每辆机动车（包括三轮车和摩托车）进行记录和测速，拍摄机动车的图片以辨别车牌颜色和车牌号码，司乘人像图片；并记录相应经过时间、地点、行驶方向、车道、车辆速度、车辆类型、车牌号码、颜色等基本信息3.2.4 测速功能系统含视频测速功能，多目标识别与多目标跟踪技术可对视频图像中的所有目标（车辆）进行检测、锁定、跟踪，并精确描述其运动轨迹，准确测量其位移量，得出精确的车辆运动速度值。测速精度满足公安部要求。测速原理如下：通过比对实际场
16、景中参照物的位置来标定图像中参照物的坐标及高度，将实际场景还原为3D场景，来实现识别器在三维空间内对车辆进行视频测速。识别器对采集到的车辆信息实现逐帧实时处理，可以画出车辆行驶在摄像机视野范围内的精确轨迹，通过计算分析，获取车辆的行驶速度。示意图：3.2.5 车辆数据存储和高清录像功能系统记录经过卡口的每一辆车的信息，包括时间、地点、方向、号牌、车型、车速等，并保存在数据库中，对过往卡口车辆的流量信息进行统计，并提供方便的数据搜索与浏览、报警设置等操作手段。能够按时间、速度、车型、车辆牌照、行驶方向等条件查找、列表显示、回放历史记录；具有车辆查询统计信息、流量统计曲线打印功能；具有模糊查询和精
17、确查询功能，为指挥中心提供管理与指挥的数据资料。存储功能识别系统自带500G硬盘，可以存储120万辆卡口车辆数据，根据路口流量不同，可以提供1545天的历史数据存储。当通往后台的数据传输链路终端的时候，识别器可以保证正常的识别和存储。等数据链路畅通后可以使用信路威的专用下载工具下载识别器中存有的任意时间段的历史数据。设置界面如下录像功能识别器的硬盘还可以做高清录像的存储设备。每秒的录像帧数可以设定，默认是每秒34帧。受硬盘大小的限制，目前只能提供至少24小时的高清录像。录像可以通过专用的录像下载工具进行下载，录像格式为JEPG格式文件，可以使用一般的播放器软件进行播放。录像下载工具界面如下：如
18、果后台提供更大的磁盘阵列做存储，可以大大的提高存储录像的天数。3.2.6 压线违章抓拍高清智能卡口控制器能够精确跟踪车辆行驶轨迹，判断车辆行驶方向。因此可精确判定压线违章车辆，并抓拍一张图片作为执法依据。4 应用设备选型4.1 高清摄像机 CY-TC200NA技术指标：图像传感器 1/1.8 COLOR CCD 有效像素 1600（H）1200（V） 像素尺寸 4.4m4.4m 信号输出 8Bit，JPEG 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 工作模式 连续采集模式 抓拍模式 快速抓拍模式 监控模式 选拍模式编 程 参 数 帧频 115fps编程可控
19、 曝光时间 可编程设置，0.053ms999.37ms 增益 0.0022dB可调 AGC AGC或者AGC连动曝光时间，调节范围可编程 抓拍延时 编程可控（调节精度1s） 曝光延时 编程可控（调节精度1s） 抓拍模式：“抓拍延时曝光延时”可编程设定的最小时间为5040s 快速抓拍模式： “抓拍延时+曝光延时”可编程设定的最小时间为2s 白平衡 自动/手动 触发方式 外部上升沿触发，串口触发 补光同步 频闪灯信号（RS485），闪光灯信号（光耦、RS485） 电源 DC 12V，1A 功耗 99% 牌照定位率：99% 全天候整牌正确识别率： 95% 单车牌识别时间： 0.2秒 后台应用开发：提
20、供一整套软件开发包（SDK）及使用说明文档，如动态链接库（DLL）、ActiveX控件（OCX） 测速精度：-60% 存储容量：500G 设备通讯接口：以太网方式，自适应网口 平均无故障时间：MTBF 30000小时 平均修复障时间：MTTR 10分钟 功耗： 20W 工作环境温度：20+70 工作相对湿度：95（相对湿度） 产品尺寸：325 X 260 X 44.5mm（长*宽*高） 机箱防护等级：IP66 供电方式：AC 220V/50Hz 10%5 系统技术优势5.1 各子系统技术难点解决方案我公司设计开发的高清智能卡口控制器，具备自动调节的能力以适应太阳光照的顺光、逆光、强光、弱光、周
21、围环境散色光、黑暗等的光线复杂变化，同时还可自动调节以适应晴天、阴天、雨天、雪天等不同的气候变化带来的光线、亮度、温度、湿度上的更为复杂的环境变化。5.1.1 确保拍摄行驶中车辆清晰的技术分析我公司高清卡口监控系统，可以清晰拍摄最高时速为180 公里/小时的违章车辆图片。要想拍摄到清晰的车辆图像，必须做到：一、镜头对焦准确；二、用高速摄像技术消除拖尾现象；三、合理适当的补光；四、准确的车辆定位；五、高速视频拍摄；六、高清晰的摄像机；七、准确及时的曝光控制；八、系统可靠的稳定性。在以上这些方面，我公司的高清卡口监控系统均处于行业领先水平。5.1.2 优秀的车牌识别设备信路威高清智能卡口控制器的核
22、心处理器（CPU）为高速多通道DSP，其处理能力强大，同时配置了精简的操作系统、专用的设备驱动程序和高效的TCP/IP协议栈。设备可靠性高，运行稳定，可自动恢复，不会感染病毒。同时，设备采用国际先进的计算机视频检测技术，对视频流逐帧实时处理。 6 车牌识别部分的配置清单（以覆盖双车道为例）序号名称型号数量1高清万摄像机创宇CY-TC200NA12高清镜头Computar M3514-MP13高清控制板（信路威）SWHV-PSD04C14频闪辅助光源（信路威）SWHV-PSD03-1225闪光灯华恒通FL1205V26高清智能卡口控制器(信路威)SWHV-TGS200D17防护罩亚安YA471818半固定支架亚安WS27901以上配置未考虑防雷、传输以及后端的网络存储设备等
