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ADAER工業(yè)級3G路由器在治安卡口系統(tǒng)中的應(yīng)用
2011-03-23 19:34:59 來源 :1.1項目建設(shè)的目的與意義
為了進(jìn)一步提高公安交通管理的科技含量改善社會治安和交通管理秩序貫徹“依靠科技振興管理”“向科技要警力、向科技要效益”的思想按公安部關(guān)于實施暢通工程、平安大道工程和公安交通指揮中心建設(shè)與發(fā)展的若干意見的要求依據(jù)我國智能交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略的總體目標(biāo)結(jié)合市道路交通現(xiàn)狀的實際需求公安交警支隊擬建高清治安卡口系統(tǒng)。
當(dāng)前在各類刑事犯罪當(dāng)中和機動車輛有關(guān)的案件為數(shù)不少如交通肇事逃逸、盜搶機動車輛等等。如果在進(jìn)出市區(qū)的重要道路及高速公路的重點路段設(shè)立一個自動監(jiān)控點實現(xiàn)對過往車輛的情況進(jìn)行小時不間斷、無遺漏的自動記錄即安裝公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)俗稱道路智能卡口則可為各地公安部門偵破案件提供重要線索與依據(jù)并能有效地提高交警部門對機動車輛的管理水平。除此之外該系統(tǒng)還具備測速及車流量檢測的功能可以實現(xiàn)對違法超速行駛車輛的監(jiān)控與記錄黑名單緝查也是該系統(tǒng)的一個主要功能這一功能的實現(xiàn)是基于系統(tǒng)應(yīng)用了車牌自動識別模塊。實踐證明道路高清治安卡口系統(tǒng)的建設(shè)是各地創(chuàng)建平安大道、實現(xiàn)道路安全不可缺少的重要手段也是當(dāng)前各地公安交警部門創(chuàng)建科技強警示范城市的一個重要舉措。
1.2 工作原理
高清晰治安卡口系統(tǒng)的工作原理是架設(shè)在卡點的前端工業(yè)級高清晰攝像機利用線圈或視頻方式來檢測并采集車輛圖象信號經(jīng)過前端監(jiān)控處理系統(tǒng)的處理從中自動獲取機動車輛的牌照號碼、顏色、物理大概尺寸、交通流量等信息。對獲取的車輛信息通過計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦步煌ㄖ笓]中心的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、查詢、比對等處理當(dāng)發(fā)現(xiàn)肇事逃逸、違規(guī)、可疑車輛時中心平臺的告警模塊發(fā)出告警信號對肇事逃逸車輛進(jìn)行攔截。系統(tǒng)全自動連續(xù)運行全天候24小時無人值守。同時系統(tǒng)存儲的信息格式包括數(shù)據(jù)信息、圖片和時間標(biāo)志信息這些信息可以用于對交通流量的自動分析、統(tǒng)計也可以用于對違法、違規(guī)車輛進(jìn)行處理的法律依據(jù)。
1.3 項目目標(biāo)
1、車輛圖像自動記錄系統(tǒng)能夠?qū)νㄟ^卡口監(jiān)控點的所有車輛抓拍140萬或200萬像素高清晰圖片一張。車速范圍5-250km/h在車輛捕獲率大于99%。
2、車速測定與超速報警系統(tǒng)能夠?qū)νㄟ^的車輛速度進(jìn)行測定并能對超速車輛發(fā)出報警信號測速誤差在范圍±2%之內(nèi)。
3、車輛號牌自動識別與布控車輛緝查, 對黑名單車輛立即報警。
4、流量檢測可根據(jù)時段、車型、車道方向進(jìn)行流量統(tǒng)計可出具日報表、周報表、月報表及年報表。
5、數(shù)據(jù)傳輸與遠(yuǎn)程維護(hù)本系統(tǒng)通過3G無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端監(jiān)控中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程訪問及遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)。
6、數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)具有一個按車輛信息檢索的應(yīng)用平臺能根據(jù)不同權(quán)限對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作具有模糊查詢、數(shù)據(jù)備份和打印輸出等功能。
7、整個系統(tǒng)應(yīng)在-20℃-70℃工作環(huán)境中全天候24小時運行并有良好的符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的防雷、防塵、防潮措施。
1.4 設(shè)計依據(jù)與原則
堅持貫徹執(zhí)行“先進(jìn)、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)”的原則作為產(chǎn)品選型的基本指導(dǎo)思想確保質(zhì)量和進(jìn)度。貫徹執(zhí)行如下要求
從設(shè)備的環(huán)境條件出發(fā)認(rèn)真進(jìn)行產(chǎn)品的安全性、可靠性、可維護(hù)性設(shè)計堅持質(zhì)量第一。采用成熟的技術(shù)和器件關(guān)鍵部分采用國內(nèi)外先進(jìn)部件和技術(shù)。本著“通用化、模塊化、系統(tǒng)化”的原則實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計保證部件的通用性、互換性和可擴展性。為便于設(shè)備的使用和維護(hù)改善工作環(huán)境從設(shè)備所在地的氣候環(huán)境特點出發(fā)認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計。進(jìn)行電磁兼容設(shè)計、防止電磁干擾確保系統(tǒng)良好可靠地運行。在進(jìn)行設(shè)備的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計時做到結(jié)構(gòu)優(yōu)化、布局合理、滿足產(chǎn)品操作、維修的方便性要求產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計美觀大方。
系統(tǒng)設(shè)計符合國家的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范同時系統(tǒng)設(shè)計遵循先進(jìn)、實用、可靠、開放、集成的原則。
有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范
GA/T497-2004《公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GA/T75-90《安全防范工程程序與要求》
GA/T70 1994《安全防范工程費用概預(yù)算編制辦法》
GA/T74 2000《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號》
GB 50198-94《民用閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GBJ115-87《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》
JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》
DBJ08-16《閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》
GA/T75-94《安全防范工程工序和要求》
GA/T75-94《安全防范工程費用概預(yù)辦法》
《電器裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》GBJ232-92
《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號》
1.5 設(shè)計目標(biāo)
結(jié)合城市道路交通的特點建設(shè)具有“國內(nèi)領(lǐng)先國際先進(jìn)”水平的以車輛牌號自動識別為核心技術(shù)的道路交通卡口系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建成將實現(xiàn)對道路交通信息、違章車輛和涉嫌車輛信息進(jìn)行自動準(zhǔn)確采集對動態(tài)交通信息的對內(nèi)顯示和對外發(fā)布滿足交通管理指揮調(diào)度人員對道路交通管理和監(jiān)控的需求。
卡口監(jiān)控工程的建設(shè)應(yīng)具備先進(jìn)性、成熟性、實用性、可靠性、穩(wěn)定性、擴展性。
ü? ? 先進(jìn)性
充分利用科技進(jìn)步成果采用先進(jìn)設(shè)備和軟件使系統(tǒng)具有“國內(nèi)領(lǐng)先國際先進(jìn)”的總體水平并且易于升級換代在保證其先進(jìn)性的前提下具有較長的生命周期。
1)? 采用后端技術(shù)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性大大減少維護(hù)量
在傳統(tǒng)方案中都是將前端機的控制系統(tǒng)放在現(xiàn)場的戶外機柜一到夏天機柜溫度達(dá)到度系統(tǒng)經(jīng)常死機維護(hù)起來非常麻煩。在我們這個方案中現(xiàn)場除了高清攝像機、工業(yè)級3G路由器與車輛檢測器其他設(shè)備都放在控制中心后端因為控制中心機房條件比較好機器可靠性大大提高而維護(hù)量大大減少相對地大大減少工程商的維護(hù)成本。
2)? 識別技術(shù)先進(jìn)識別率和識別準(zhǔn)確率高。
在核心的車牌識別技術(shù)上采用計算機圖像處理和模式識別技術(shù)。在基于多分辨率紋理分析和模糊熵的快速車牌定位分割多幀圖像實時融合去模糊連續(xù)多幀圖像識別結(jié)果的置信度判決等關(guān)鍵技術(shù)上有獨特創(chuàng)新領(lǐng)先于國內(nèi)其他公司。
3)? 識別車牌種類多具有自適應(yīng)學(xué)習(xí)升級能力。
由于采用了獨創(chuàng)的識別技術(shù)和攝像機控制系統(tǒng)所以本系統(tǒng)對于車輛的前、后牌均能有效地識別能識別92式民用車牌和軍、警、2002式民用車牌等所有在用車牌對模糊、傾斜車牌的識別效果明顯高于國內(nèi)同類產(chǎn)品對不能正確識別的車牌具有自學(xué)習(xí)能力能很快適應(yīng)環(huán)境變化。
ü? ? 成熟性
采用的系統(tǒng)已在全國多個省市公安交通管理部門成功應(yīng)用運行情況良好得到了業(yè)主的高度評價。
ü? ? 實用性
系統(tǒng)功能充分滿足用戶的實際需求人機界面友好易于使用、管理、維護(hù)。系統(tǒng)設(shè)計、選材、選型符合國家和地方政府的法規(guī)政策和行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與用戶及其上級管理部門的有關(guān)規(guī)定要求相適應(yīng)與用戶在經(jīng)濟(jì)能力方面的實際情況相吻合。
ü? ? 可靠性
選用集成度高的設(shè)備。采用自動檢測、自動報警、自動監(jiān)控和容錯等技術(shù)。強化防病毒、防誤操作、防雷、防盜功能。提供數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)措施。系統(tǒng)還將提供用戶等級權(quán)限保護(hù)有效排除人為因素的干擾。
ü? ? 穩(wěn)定性
系統(tǒng)對溫度、濕度、照度、電壓以及空間電磁場等環(huán)境條件的變化有良好的適應(yīng)能力對同一物理量的重復(fù)測試偏差在合理的額定范圍內(nèi)。
ü? ? 擴展性
系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)。技術(shù)平臺和接口協(xié)議符合國家、行業(yè)和國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)具有良好的互聯(lián)互操作能力二次開發(fā)及支持現(xiàn)有信息系統(tǒng)、指揮中心聯(lián)網(wǎng)便于功能和規(guī)模的擴展。
二、 電信EVDO網(wǎng)絡(luò)簡述
1xEV-DO是一種針對分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化的、高頻譜利用率的CDMA無線通信技術(shù)可在1.25MHz帶寬內(nèi)提供峰值速率達(dá)2.4Mbps的高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。這一速率甚至高于WCDMA 5MHz帶寬內(nèi)所能提供的數(shù)據(jù)速率。為了在不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)話音通信的前提下支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)1xEV-DO 采用了將語音信道和數(shù)據(jù)信道分離的方法。這是因為數(shù)據(jù)和語音具有不同的特性。如延時數(shù)據(jù)速率對實時性要求低于語音業(yè)務(wù)誤碼率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對誤比特率的要求高于語音業(yè)務(wù)前反向非對稱一般而言前向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)基站到移動臺的速率需求較反向高出數(shù)倍。而語音業(yè)務(wù)則為嚴(yán)格的對稱業(yè)務(wù)。
與EV-DO Rev 0相比在EV-DO Rev A中不僅前向鏈路峰值速率從2.4Mbps提升到3.1Mbps的新高度更重要的是反向鏈路得到了質(zhì)的提升。隨著應(yīng)用增量傳送及靈活的分組長度的結(jié)合以及HybridARQ和更高階調(diào)制等技術(shù)在反向鏈路的引入DO Rev A實現(xiàn)了反向鏈路峰值速率從DO Rev0的153.6Kbps到1.8Mbps的飛躍。
通過在手機中采用雙天線接收分集技術(shù)和均衡技術(shù)EV-DO Rev A的前向扇區(qū)平均容量可以達(dá)到1500Kbps較EV-DO Rev 0(平均小區(qū)容量850Kbps)提高75%。EV-DO Rev A的反向平均小區(qū)容量也得到大幅度的提升從EV-DO Rev 0的300Kbps增加100%達(dá)到600Kbps。如果基站上采用4分支接收分集技術(shù)反向平均小區(qū)容量還可進(jìn)一步提高至1200Kbps。
與EV-DO Rev 0相比EV-DO Rev A在QoS支持方面進(jìn)行了優(yōu)化取得了顯著提高具體體現(xiàn)在以下方面
EV-DO Rev A中引入了多流機制使系統(tǒng)和終端可以基于應(yīng)用的不同QoS要求對每個高層數(shù)據(jù)流進(jìn)行資源分配和調(diào)度控制。同時EV-DO Rev A中還提高了反向活動指示信道的傳輸速率使終端可以實時跟蹤網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況在系統(tǒng)高負(fù)載時保證低傳輸時延數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)傳輸。此外EV-DO Rev A還引入了更多的數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)包格式使系統(tǒng)可以更靈活地進(jìn)行調(diào)度?？傊?/span>EV-DORevA在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下可以靈活而有效地滿足不同數(shù)據(jù)流的傳輸要求從而在一部終端上可以同時支持實時和非實時等多種業(yè)務(wù)。
EV-DO Rev A對接入信道和控制信道均進(jìn)行了優(yōu)化。首先在接入信道上可以支持更高的傳輸速率和更短的接入前綴使用戶可以在發(fā)起服務(wù)請求時更快地接入網(wǎng)絡(luò)其次在控制信道上可以支持更短的尋呼周期使用戶可以較快地響應(yīng)來自網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)請求此外EV-DO Rev A高層協(xié)議中引入了三級尋呼周期機制使終端可以適配網(wǎng)絡(luò)服務(wù)情況的同時降低功耗提高待機時間。這對支持需要頻繁建立和釋放信道的業(yè)務(wù)如即按即講(PTT)和即時通信(IMM)等非常重要。
在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時EV-DO Rev A引入了高容量模式和低時延模式。采用低時延模式可以采用不同的功率來傳輸某數(shù)據(jù)包的各子信息包。對首先傳輸?shù)淖有畔捎幂^高功率發(fā)射從而使該數(shù)據(jù)包提前終止傳輸?shù)母怕侍岣呓档土似骄鶄鬏敃r延。這對支持入VoIP和可視電話等實時業(yè)務(wù)十分重要。
EV-DO Rev A中引入了DSC信道使終端基于信道情況選擇其他服務(wù)小區(qū)時可以向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)先指示提前同步數(shù)據(jù)傳輸隊列大大降低了前向切換時延。這對支持VoIP和可視電話等實時業(yè)務(wù)十分重要且效果顯著。
三、聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)介紹
WCDMA是一種由3GPP具體制定的基于GSM MAP核心網(wǎng)UTRANUMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)為無線接口的第三代移動通信系統(tǒng)。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。
WCDMA采用直接序列擴頻碼分多址DS-CDMA、頻分雙工FDD方式碼片速率為3.84Mcps載波帶寬為5MHz.基于Release 99/ Release 4版本可在5MHz的帶寬內(nèi)提供最高384kbps的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。
在Release 5版本引入了下行鏈路增強技術(shù)即HSDPAHigh Speed Downlink Packet Access高速下行分組接入技術(shù)在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高14.4Mbps的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。在Release 6版本引入了上行鏈路增強技術(shù)即HSUPAHigh Speed Uplink Packet Access高速上行分組接入技術(shù)在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高約6Mbps的上行數(shù)據(jù)傳輸速率。
目前國際上基于Release 99、Release 4、Release 5的WCDMA系統(tǒng)已先后進(jìn)入商用。
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四、VPDN介紹
VPDN英文為Virtual Private Dialup Networks又稱為虛擬專用撥號網(wǎng)是VPN業(yè)務(wù)的一種是基于撥號用戶的虛擬專用撥號網(wǎng)業(yè)務(wù)。即以撥號接入方式上網(wǎng)通過利用CDMA 1x\EVDO\WCDMA網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)時對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的封包和加密可以傳輸私有數(shù)據(jù)達(dá)到私有網(wǎng)絡(luò)的安全級別。是利用IP網(wǎng)絡(luò)的承載功能結(jié)合相應(yīng)的認(rèn)證和授權(quán)機制建立起來的安全的虛擬專用網(wǎng)是近年來隨著Internet的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。
VPDN的具體實現(xiàn)是采用隧道技術(shù)即將企業(yè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)封裝在隧道中進(jìn)行傳輸。隧道技術(shù)的基本過程是在源局域網(wǎng)與公網(wǎng)的接口處將數(shù)據(jù)作為負(fù)載封裝在一種可以在公網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式中在目的局域網(wǎng)與公網(wǎng)的接口處將數(shù)據(jù)解封裝取出負(fù)載。被封裝的數(shù)據(jù)包在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞時所經(jīng)過的邏輯路徑被稱為“隧道”。要使數(shù)據(jù)順利地被封裝、傳送及解封裝通信協(xié)議是保證的核心。
VPDN是基于撥號接入(PSTN、ISDN)的虛擬專用撥號網(wǎng)業(yè)務(wù)可用于跨地域集團(tuán)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、專業(yè)信息服務(wù)提供商專用網(wǎng)、 金融大眾業(yè)務(wù)網(wǎng)、銀行存取業(yè)務(wù)網(wǎng)等業(yè)務(wù)。
VPDN采用專用的網(wǎng)絡(luò)安全和通信協(xié)議可以使企業(yè)在公共網(wǎng)絡(luò)上建立相對安全的虛擬專網(wǎng)。VPN用戶可以經(jīng)過公共網(wǎng)絡(luò)通過虛擬的安全通道和用戶內(nèi)部的用戶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接而公共網(wǎng)絡(luò)上的用戶則無法穿過虛擬通道訪問用戶網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的資源。
三、
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四、
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五、系統(tǒng)設(shè)計
5.1 概述
高清治安卡口系統(tǒng)分為前端卡口系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和中心后端軟件系統(tǒng)三部分其簡介如下
ü? 前端卡口系統(tǒng)
前端系統(tǒng)采用目前國際上公認(rèn)的最合適的技術(shù)――車輛感應(yīng)檢測負(fù)責(zé)完成將通過卡口監(jiān)控點的所有車輛進(jìn)行圖像記錄并將抓拍的圖片和相關(guān)的信息時間、地點、車輛信息、車牌圖片等送回指揮中心的后端系統(tǒng)服務(wù)器。
ü? 通信傳輸系統(tǒng)
傳輸系統(tǒng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)組成本系統(tǒng)采用3G無線網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)連接前端系統(tǒng)和后端系統(tǒng)。這部分負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)控制命令的傳輸。
ü? 中心后端軟件系統(tǒng)
后端系統(tǒng)接收前端系統(tǒng)采集的車輛基本信息識別車牌號碼同時黑名單比對按類別存入數(shù)據(jù)中心平臺。 中心平臺可以完成車輛記錄查詢、車輛違法處罰、黑名單報警、流量統(tǒng)計、業(yè)務(wù)報表統(tǒng)計等功能。
5.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D
主要功能模塊說明如下
ü? 前端抓拍系統(tǒng)由高清攝像機、車輛檢測器、閃光燈等組成前端抓拍系統(tǒng)。
ü? 應(yīng)用服務(wù)器群集前端高清卡口數(shù)據(jù)接收、車牌識別、黑名單比對、設(shè)備狀態(tài)采集等。
ü? 文件服務(wù)器卡口過往車輛圖片存儲。
ü? 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器卡口過往車輛數(shù)據(jù)庫。
ü? WEB服務(wù)器后臺中心管理系統(tǒng)平臺軟件發(fā)布。
ü? 數(shù)據(jù)交換服務(wù)器與各業(yè)務(wù)接口連接如全國盜搶車輛數(shù)據(jù)庫、車管所未年檢數(shù)據(jù)庫、公安綜合業(yè)務(wù)平臺接口等。
ü? 告警服務(wù)器黑名單告警與設(shè)備告警管理。
ü? FTP服務(wù)器傳輸違法圖片。
ü? 全國盜搶車輛/肇事逃逸/作案嫌疑數(shù)據(jù)庫需開放同步接口與權(quán)限。
ü? 車管所未年檢/年審/報廢車輛數(shù)據(jù)庫需開放同步接口與權(quán)限。
ü? 綜合業(yè)務(wù)平臺數(shù)據(jù)接口需開放接口與權(quán)限。
ü? 業(yè)務(wù)處理工作站車輛查詢、處罰等。
ü? 布控工作站對車輛進(jìn)行布控。
ü? 黑名單告警工作站對布控車輛、全國盜搶車輛數(shù)據(jù)庫、車管所未年檢數(shù)據(jù)庫中的黑名單車輛報警。
ü? 設(shè)備告警工作站對前端抓拍系統(tǒng)、應(yīng)用處理系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)控出現(xiàn)故障告警并顯示故障代碼并可查看工作日志。
5.3 邏輯結(jié)構(gòu)及功能
卡口系統(tǒng)在邏輯上由若干模塊構(gòu)成分別是攝像模塊、補光模塊、車輛檢測模塊、車速檢測模塊、車輛抓拍模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、車輛號牌識別模塊、黑名單比對模塊、攝像控制模塊、設(shè)置調(diào)試模塊、攝像運行日志模塊、信息處理平臺、存儲模塊、車輛查詢模塊、處罰模塊、業(yè)務(wù)報警模塊、設(shè)備報警模塊、流量統(tǒng)計模塊、報表統(tǒng)計模塊、全國盜搶車輛同步模塊、車管所未年檢/年審車輛同步模塊、布控模塊、綜合業(yè)務(wù)接口平臺、權(quán)限管理模塊。根據(jù)各個功能模塊來完成各種性能指標(biāo)。
六.系統(tǒng)組成及原理
卡口部分采用《高速行駛汽車號牌自動識別系統(tǒng)》作為核心技術(shù)全天候24小時對過往車輛進(jìn)行連續(xù)全天候?qū)崟r監(jiān)測。對該卡口監(jiān)控范圍內(nèi)車輛通過實時比對號牌信息等方式對超速等違章以及被盜搶、肇事逃逸、作案嫌疑等“黑名單”中車輛進(jìn)行自動報警同時可實時監(jiān)測超速、違章行為的車輛并自動報警。通過統(tǒng)計分析記錄過往車輛情況得到相關(guān)交通信息。
報警信息、交通信息以及相關(guān)車輛圖像等數(shù)據(jù)實時自動上傳到交警支隊或者公安局卡口監(jiān)控中心服務(wù)器中進(jìn)行相應(yīng)處理。該系統(tǒng)的有效執(zhí)行將加大對車輛監(jiān)控的力度減少交通事故為交通監(jiān)控和管理提供依據(jù)。
6.1 前端部分
卡口前端部分物理結(jié)構(gòu)示意圖如下
系統(tǒng)工作原理示意圖
①???? 車輛觸發(fā)線圈1時系統(tǒng)記錄下當(dāng)前的時刻T1②當(dāng)車輛觸發(fā)線圈2時系統(tǒng)記錄下當(dāng)前的時刻T2同時計算車輛的速度 = 線圈距離 / T2 – T1③車輛檢測器給出觸發(fā)信號觸發(fā)高清晰工業(yè)攝像機進(jìn)行圖像捕捉④同時高清晰像機給出觸發(fā)信號同步閃光燈補光⑤高清像機捕捉到車輛圖像并生成圖像儲存在主機中⑥系統(tǒng)將車輛圖像進(jìn)行處理并識別出車輛的信息通過網(wǎng)絡(luò)(有線無線3G或光纖)上傳至控制中心服務(wù)器中。??
卡口監(jiān)測系統(tǒng)流程圖
前端采集系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的車輛牌照、車輛全景、行駛的時間和方向、車速等重要基本數(shù)據(jù)和資料。前端采集系統(tǒng)安裝于卡點車道負(fù)責(zé)過往車輛圖像數(shù)據(jù)的采集和識別處理。
前端采集系統(tǒng)主要由車輛檢測部分、圖像采集部分、快速攝像部分、照明部分以及控制主機部分組成。
6.1.1 主控抓拍部分
系統(tǒng)圖像采集抓拍部分是整個系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)圖像質(zhì)量的好壞、可靠的抓拍是決定圖像有效和車牌識別率直接因素因此本系統(tǒng)中設(shè)計采用運行穩(wěn)定可靠、抗干擾性強的工業(yè)級產(chǎn)品采用圖片抓拍、控制和網(wǎng)絡(luò)傳輸一體化架構(gòu)采用先進(jìn)的嵌入式DSP技術(shù)和工業(yè)級高清攝像技術(shù)以達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計的目的。
當(dāng)車輛通過監(jiān)測區(qū)時系統(tǒng)適時捕獲一幅經(jīng)過車輛的圖片可以清楚的分辨出圖片中車輛的顏色、特征、號牌、司乘人員的面部特征晚上能克服迎頭拍攝車輛眩光問題夜間車輛拍照時整個車身特征同樣清晰。
6.1.2 車輛檢測部分
通過地埋線圈識別車輛向主控系統(tǒng)發(fā)送控制信號。車輛檢測器靈敏度有1-8級可調(diào)車輛檢測器具有靈敏度自動提升功能可檢測高底盤車輛
本系統(tǒng)采用地感線圈技術(shù)即在需檢測的路口埋設(shè)一個地感線圈路口設(shè)備箱中車安裝輛檢測器車輛檢測器的功能是與地感線圈一起構(gòu)成一個LC感應(yīng)振蕩電路。當(dāng)?shù)馗芯€圈上面有車輛通過時改變了線圈的電感量使得LC振蕩電路產(chǎn)生不同的振蕩頻率差異信號。車輛檢測器通過檢測不同的信號得到是否有車輛通過的情況。線圈檢測技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟其檢測有效率可達(dá)99%以上。車輛監(jiān)測模塊一旦監(jiān)測到有車輛通過立即通知車輛抓拍模塊進(jìn)行抓拍。
6.1.3 車輛測速部分
在每個車道上沿道路前進(jìn)方向鋪設(shè)兩塊相距一定距離的線圈實際系統(tǒng)中與車輛檢測共用下圖為施工示意圖。
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當(dāng)車輛通過第1塊線圈時線圈將向車輛檢測模塊發(fā)送觸發(fā)信號車輛檢測模塊收到觸發(fā)信號后立即記錄車輛通過時間。同樣當(dāng)車輛通過第2塊線圈時車輛檢測模塊也立即記錄車輛通過時間。通過計算得到車輛通過這兩塊線圈的時間差即車輛通過兩塊線圈的間距所花費的時間。由于在鋪設(shè)線圈時已得到兩塊線圈間距離的準(zhǔn)確尺度通過下述公式:
可計算得到所需監(jiān)測的車速。由模塊中程序自動計算得到并經(jīng)過偏差矯正計算的結(jié)果與在系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的超速標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較若高于則為超速行駛為違章行為立即發(fā)送報警信息給信息處理模塊。
6.1.4 補光部分
卡口系統(tǒng)所拍攝的圖像特征往往是車輛頭部因此在拍攝車輛頭部時為了提高夜間圖像清昕度通常需要加可見光照明裝置特別是在彩色車輛牌照識別時如果沒有足夠的光源圖像識別率往往很低。另外,由于車輛圖像拍攝是在車輛運動過程中完成的攝像頭的快門時間普通公路最大只能為1/500秒、高速公路只能為1/1000秒否則抓拍下來的圖像中會帶有拖影。而攝像頭所提供的最低照度是指快門1/50秒時的照度按照國際照明委員會CIE認(rèn)為照度在20lux左右剛剛能分辨人臉的特征,因而在車輛實時監(jiān)測記錄系統(tǒng)中地面夜間照度要求不低于50lux左右。在選擇輔助照明時要考慮燈具的聚光性、電光源的顯色指數(shù)和色溫等顯色指數(shù)值越高其色彩還原性就越好而且色溫要與攝像頭相對應(yīng)同時燈具的光效越高對系統(tǒng)越有利,可以降低燈具用電功率。
本方案設(shè)計采用智能頻閃燈的照射距離為19—27米專業(yè)用于同桿高清治安卡口、超速抓拍、逆行抓拍、等智能交通項目該產(chǎn)品采用德國進(jìn)口石英燈管具有回電時間短壽命長閃光指數(shù)高等特點。該產(chǎn)品采用精確的控制電路與像機做到100%的同步極短的閃光時間可以大大的降低頻閃燈對駕駛員的影響并能對前排司乘人員的面貌特征作表達(dá)。產(chǎn)品的安裝采用與目前監(jiān)控產(chǎn)品通用的支架安裝方便是智能交通抓拍系統(tǒng)的最佳選擇。
6.1.5 供電防雷部分
供電包括空氣開關(guān)斷路器、穩(wěn)壓電源、過載保護(hù)裝置、漏電保護(hù)裝置、防雷裝置、接地裝置等組成。系統(tǒng)采用220V交流電源供電所有的設(shè)備供電都要經(jīng)過必要的安全裝置穩(wěn)壓、過載、漏電保證用電及設(shè)備的安全。各類設(shè)備都能單獨控制供電維護(hù)方便。攝像機防護(hù)罩、脈沖頻閃燈、立柱、機柜等室外設(shè)備設(shè)計都充分考慮到了放水、防塵需要。在立柱上還安裝有避雷裝置防止雷電破壞。
6.1.6 車牌識別部分
本設(shè)計方案所采用的車牌識別系統(tǒng)采用先進(jìn)的牌照識別算法能夠?qū)崿F(xiàn)牌照的高識別率。
牌照識別通常要包括以下幾個步驟
u? 圖像預(yù)處理
u? 車牌定位
u? 車牌分割
u? 車牌傾斜校正
u? 字符切分
u? 字符識別
u? 有效性檢驗。
車牌識別的基本算法如下圖所示
1、圖像預(yù)處理
我們在進(jìn)行超速車輛的抓拍過程中常會因為各種各樣的原因使得所拍攝的車輛圖像效果不理想如外界光線對車牌的不均勻反射、極強陽光形成的車牌處陰影、攝像機快門值設(shè)置過大而引起的車輛圖像拖影、相機聚焦沒有調(diào)整到位而形成的車輛圖像不清晰、所安裝的車牌不規(guī)范等等。這些都給車牌的識別增加了難度這就需要我們要識別的車輛圖像進(jìn)行預(yù)處理盡最大可能提高車牌正確識別率。
我們對動態(tài)采集到的視頻圖像和靜態(tài)圖片進(jìn)行濾波、邊界增強等處理以克服圖像干擾改善識別效果。主要采用中值濾波算法降低噪聲。因為中值濾波具有抑制圖像噪音并保持輪廓清晰的特點。對濾波去噪后的圖像進(jìn)行銳化銳化算法采用二階差分法。再對銳化后的圖像進(jìn)行對比度增強對比度增強算法采用直方圖均衡化。經(jīng)過預(yù)處理的圖像可視化效果得到很大的改善。
2、車牌定位
我們知道車牌定位對車牌識別系統(tǒng)來說至關(guān)重要在車輛圖像中往往存在許多類似車牌的區(qū)域我們通過車牌定位算法迅速的在采集到的圖像中自動找到車牌的位置。
3、車牌分割
將預(yù)處理后的圖像進(jìn)行目標(biāo)與背景分離也就是把車牌的圖像與背景分離開來以便于對車牌目標(biāo)的處理提高運算速度。分割可以有很多算法。圖像二值化算法簡單,速度快符合圖像處理系統(tǒng)實時性特點所以采用圖像二值化分割。這種方式的分割主要問題是如何確定閾值灰度門限。根據(jù)實際情況可以采用自適應(yīng)門限法來確定閾值。
4、車牌傾斜校正
在道路實際行駛的車輛中車牌在圖像中往往存在不水平情況如攝像機不在車道正中央、掛放的車牌不水平或車輛突然變道行駛等都會使采集的車牌圖像需要進(jìn)行車牌傾斜校正。由于車牌的上下沿是兩條明顯的平行線所以一般采用HOUGH變換檢測出這兩條直線的傾斜角,或者利用特征投影法來檢測車牌的傾斜角然后對車牌圖像進(jìn)行水平校正。
5、字符切分
字符切分就是將車牌區(qū)域分割成單個的字符區(qū)域為識別做準(zhǔn)備。在水平方向上從左至右檢測各坐標(biāo)的投影數(shù)值當(dāng)檢測到第一個投影值不為零的坐標(biāo)可視為首字符的左邊界從該坐標(biāo)向右檢測到的第一個投影值為零的坐標(biāo)可視為首字符的右邊界其余字符的邊界坐標(biāo)同理可得。通過字符的平均字寬和兩字符左邊界之間的平均距離去除可能存在的錯誤切分。對于字寬小于平均字寬一定比例的字符可視為無效字符前后兩字符距離小于平均距離且此距離與字寬之和不大于平均距離則合并之為一個字符對于字寬大于平均字寬一定比例則視為兩字符出現(xiàn)粘連當(dāng)字符數(shù)量多于或少于車牌可能的字符數(shù)時則認(rèn)為所定位的車牌無效。
6、字符識別
字符識別是整個過程中最重要的一環(huán)。我們首先對分割出來的目標(biāo)特征進(jìn)行描述。描述主要是對目標(biāo)圖像的灰度、邊界、面積等屬性進(jìn)行測量使目標(biāo)的特征量化。特征提取后我們進(jìn)行關(guān)鍵點字符匹配比較從中選取最理想的字符作識別結(jié)果。
7、有效性檢驗
最后在輸出車牌結(jié)果前依據(jù)我國車牌結(jié)構(gòu)特點還需要進(jìn)行車牌語法校驗這樣可以大大提高車牌正確識別率。
8、車牌自動識別技術(shù)指標(biāo)
對于每輛拍攝的車輛照片系統(tǒng)進(jìn)行自動的識別車輛識別包括車牌識別、車輛類型識別、車身顏色識別
在實時記錄通行車輛圖像的同時還具備對民用車牌、警用車牌、軍用車牌、武警車牌的車牌計算機自動識別能力。所能識別的字符包括
09十個阿拉伯?dāng)?shù)字
AZ二十六個大寫英文字母
省市區(qū)漢字簡稱京、津、晉、冀、蒙、遼、吉、黑、瀘、蘇、浙、皖、閩、贛、魯、豫、鄂、湘、粵、桂、川、貴、云、藏、陜、甘、青、寧、新、渝、港、澳、臺
軍用車牌漢字甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、子、丑、寅、卯、辰、已、午、未、申、酉、戌、亥
號牌分類用漢字警、學(xué)、領(lǐng)、試、農(nóng)、掛、拖、境
武警車牌字符“WJ”、“09”
在牌照清晰的情況下系統(tǒng)白天的牌照識別結(jié)果與實際牌照有四位以上相符合識別率在92以上晚上的牌照在90以上。
6.2 傳輸線路部分
系統(tǒng)的通訊平臺租用運營商的專線網(wǎng)絡(luò)通過點對點3G無線網(wǎng)絡(luò)將視頻信號、數(shù)據(jù)等信息傳送到指揮中心。
系統(tǒng)采用的是國際通用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP和FTP協(xié)議支持各種有線電信專網(wǎng)、光纖等、無線方式微波、2G、3G等的通信設(shè)備。
所有信號均由ADAER公司的工業(yè)級3G路由器傳回指揮中心。
需選用的3G路由器類型有
ü? ADAER工業(yè)級聯(lián)通WCDMA 3G路由器
ü? ADAER工業(yè)級電信EVDO 3G路由器
ü? ADAER工業(yè)級移動TD 3G路由器
由于本系統(tǒng)采用3G無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸通信因此無需進(jìn)行線纜敷設(shè)。
6.3 中心后端部分
中心系統(tǒng)從其功能上可由應(yīng)用服務(wù)器群集、文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、磁盤陣列、WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)交換服務(wù)器、FTP服務(wù)器、業(yè)務(wù)處理工作站、布控工作站、黑名單告警工作站、設(shè)備告警工作站等其它設(shè)備組成。
組成結(jié)構(gòu)示意圖如下
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