高清电子警察系统建设方案及发展趋势

2012-07-13 10:15:00 来源:安防知识网
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[摘要] 早在上世纪60年代,发达国家就提出了智能交通系统(Intelligent Transport System 简称ITS)的概念,并在那时就开始投入了研究。智能交通系统(ITS)将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术,以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系中,从而建立起一种在大范围内、全方位发挥作用的、实时、准确、高效的综合运输和管理系统...

  早在上世纪60年代,发达国家就提出了智能交通系统(Intelligent Transport System 简称ITS)的概念,并在那时就开始投入了研究。智能交通系统(ITS)将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术,以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系中,从而建立起一种在大范围内、全方位发挥作用的、实时、准确、高效的综合运输和管理系统。到90年代,很多发达国家都巨资投入对ITS进行了进一步的研究与开发,ITS得到了惊人的发展,而城市道路监控既作为智能交通领域重要的部分,为各类交通违法事件提供有利的依据,为解决城市道路拥堵提供了更强有力的技术手段;又在安防监控领域发挥着重要的作用,为治安等各类案件的侦破提供强有力的技术支持,大大提高了公安机关执法办案的水平和效率。随着计算机技术、通讯技术、信息技术的飞速发展,城市道路监控所涵盖的范围也越来越广阔,并且与很多新技术密集型领域如IT、ITS等相互渗透扩展,市面上的城市路口监控软件系统也层出不穷。

  我国道路交通管理系统中的“电子警察”是随着科技的发展而产生的,是一个时代的产物。它作为现代道路交通安全管理的有效手段,可以迅速地监控、抓拍、处理交通违章事件,迅速地获取违章证据,提供行之有效的监测手段,为改善城市交通拥堵现象起到了重要的作用,已成为道路交通管理队伍中必不可少的一员,以充分发挥它准确、公正的执法作用。同时,电子警察系统也由传统的“数码相机+地感线圈”时代大步迈入到了高清化时代。现在的高清电子警察可以对超速、逆行、闯红灯、禁停、压黄线、抢占公交车道等一系列违法现象进行准确、稳定、自动、全天候的监控、执法和处罚。高清电子警察的出现实现了城市道路的点面结合式监控,提高了城市整体安全防范的水平,缓解了日益严重的交通压力,加强了驾驶员遵守交通法规的意识,降低了恶性事件的发生率。

  电子警察的发展历程

  时至今日,电子警察系统正在不断的更新发展中,无论是从技术上,还是硬件上都得到了显著的提高:电子警察系统至今历经了5个不同实现方式的阶段(如图1所示)。

  第一个阶段(2001年之前)

  起步阶段的电子警察系统以“数码相机+地感线圈”为实现方式,虽然能抓拍违法车辆,但是此种方式采用民用数码相机进行抓拍,稳定性较差,并且在设备损坏后,厂家一般不负责维修;其次,由于数码相机更新换代快,同型号的数码相机在一两年后难以找到;且数码相机无法实现连续抓拍,系统无法实现卡口功能。另外,此种方式采用地感线圈(感应棒)进行触发,需要在前端铺设地感线圈(感应棒),而地感线圈是需要在车道上切割环行线槽,然后埋设感应线圈(或感应棒)。车辆通过时感应线圈会发射信号给相应设备,检测算是比较准确。但是由于需要在地下埋设感应线圈,这样在加大了施工难度的同时,也提高了工程的成本。而且麻烦的是当路面变更渠化时还需要重埋线圈。另外,高纬度开冻期和低纬度夏季路面,以及路面质量不好的地方对线圈的维护工作都是巨大的,并且一段时间以后还需要重新更换线圈,施工维护成本相当高。

  第二个阶段(2001年~2005年)

  这个阶段的电子警察系统以“标清摄像机+数码相机”为实现方式。随着技术的进步,市面上有了标清摄像机,使得直接通过分析视频的方式来检测闯红灯的违法行为成为了可能。此种实现方式避免了地感线圈存在的缺点,但依然采用民用数码相机进行抓拍,存在稳定性差、更新换代快、厂家一般不负责维修等问题。另外,数码相机无法实现连续抓拍,电子警察也就只能实现单一的对闯红灯违法行为的抓拍。

  第三个阶段(2006年~2007年)

  此时,电子警察系统的实现方式由“标清摄像机+数码相机”过渡为“标清摄像机+标清摄像机”。由于工业级标清摄像机直接取代了民用数码相机,从而避免了采用民数码相机时的缺点,性能相对稳定。但由于标清摄像机的像素低,图片分辨率最大为768×576,尽管可以满足车辆检测的基本管理需求,但也还是无法同时看到车牌和红灯信号,对于公安部门稽查肇事逃逸车辆、套牌车辆、黑名单车辆等的司机面部特征来讲就更显得捉襟见肘了。并且施工量也较大,一个车道需要一台摄像机来做特写。

  第四个阶段(2008年~2009年)

  这一阶段的电子警察系统实现方式主要有两种:高清CMOS摄像机+地感线圈、标清摄像机+高清CMOS摄像机。由于采用工业级高清CMOS摄像机,因此摄像机的性能稳定。同时摄像机可连续抓拍,以实现卡口监测等功能。但由于高清CMOS摄像机存在成像效果粗糙(对光线变化不敏感,抓拍图片有时看不清红绿灯,影响事后处罚)、帧率低(普遍为2~3帧/秒,无法实现视频分析车辆行为和录像的功能)等缺点,也还是达不到最理想的效果。

  第五个阶段(2010年~)

  随着大帧率高清CCD摄像机的普及、视频分析算法的不断优化,此阶段的电子警察系统主要以“高清工业级CCD摄像机”为实现方式。继2004年公安部发布的GA/T496-2004《闯红灯自动记录系统通用技术条件》、GA/T497-2004《公路车辆智能检测记录系统通用技术条件》之后,为了进一步规范公安交通管理部门利用交通监控设备处理交通违法的行为,2009年公安部重新发布了GA/T496-2009《闯红灯自动记录系统通用技术条件》、GA/T497-2009《公路车辆智能检测记录系统通用技术条件》,并于2009年5月1日实施,以替代原有标准。新标准对系统的图像清晰度、响应速度、智能程度、图片存储格式等均提出了更高的要求。从图像的质量来看,只能抓拍单一车道车牌部分图像,而无法兼顾压线车辆和驾驶员面部特征的标清设备将逐渐淡出历史舞台,取而代之的将是高清设备。

  高清电子警察的构成

  该系统采用视频触发方式,当车辆在红色信号灯亮起时越过停止线,红灯信号触发红灯检测器,红灯检测器通过串口给识别仪抓拍信号,系统开始对违法车辆进行抓拍与识别,记录车辆违法的全过程,清楚反映红灯时违法车辆与停止线的相对位置。车辆闯红灯行为是一个过程,需要对整个违法过程进行描述,因此它由3张照片组成,分别记录车辆在停止线前、停止线后、远离停止线时车辆的相对位置。照片上对应有车辆闯红灯的时间、地点、车牌信息等信息。

  电子警察系统包含前端外场系统、图像传输网络、后端监控中心三大部分。

  前端外场系统

  前端外场系统按路口作为界定单元,即1个路口对应1套前端外场系统。1套前端外场系统所包含的设备数量需要根据现场车道数量而定,一般来说每一个路口需要一台道路管理的工控机;每个车道需要一套高清抓拍单元和一台车辆检测器;每个方向需要一套高清摄像单元和一套信号灯转换器。

  图像传输网络

  所有路口的前端外场全部采用独立光纤进行数据传输,同时,也可选配CDMA、3G等无线传输方式为光纤传输提供冗余通信线路。

  后端监控中心

  后端监控中心部署电子警察中心平台软件、操作终端、打印机等等。中心平台软件集中管理全网电子警察系统的前端外场设备,操作终端用于对违法行为的人工处理操作,打印机用于打印违法罚单。

  高清电子警察的特点

  系统兼备高清化与智能化,高清系统在提供更加清晰图像的同时,也为智能视频分析提供了清晰的前端数据源,再辅以优良的算法,能够大大降低传统的、基于标清的视频分析技术的误判率。无需地感检测,让系统安装更简单,维护更方便。系统采用工业级高清晰CCD摄像机,抓拍图像清晰,保证了违法证据的充分可靠。

  高清电子警察的主要功能

  随着技术的不断更新,市场需求的日益增多,高清电子警察系统的功能不仅仅局限于对车辆闯红灯的抓拍,它还包括了对车辆不按道行驶的抓拍、车辆逆行的抓拍、车辆压线的抓拍、治安卡口、交通流量与交通事件检测、高清视频录像等功能,进一步实现了对城市路口的管理。

  ·闯红灯违法抓拍:系统可对直行闯红灯、左右拐闯红灯的违法行为车辆进行检测抓拍,如图2;

  ·车辆不按车道行驶抓拍:包括直行车道左右拐、右拐车道直行与左拐、左拐车道直行与右拐等行为的抓拍,如图3;

  ·车辆逆行抓拍:直接检测抓拍车道中逆向行驶的车辆,同时直接识别出车辆的车牌信息,如图4;

  ·车辆压线的抓拍:直接检测抓拍压线的车辆,同时直接识别出车辆的车牌信息,如图5;

  ·违法图片保存功能:保存图片格式采用JPEG格式,图片编码符合ISO/IEC 15444:2000的要求。图片信息可根据用户的需求进行叠加,合成的图片清晰度可满足人工对车辆号牌号码进行认定,图片中红灯信号不会出现泛白、光晕等颜色失真,从而影响人工对红灯信号的判断;

  ·治安卡口功能:对非红灯信号状态下通过的车辆进行车牌号码的自动设别,并进行记录存储。记录格式可根据用户要求自己选择保存1~2张,记录信息包括:检测地点名、车道方向、车牌号、车牌颜色等;

  ·交通流量与交通事件检测:包括对车流量统计、平均车速、车道占有率、车头时距的检测;而且还可以分析道路中车辆的行驶状态,并产生交通事件的报警信息(如:异常停车),方便交管人员及时、准确地得到路口的交通路况信息;

  ·高清视频录像:对检测区域进行24小时全景录像,录像帧率为12fps,可清晰体现车辆违法或事故细节。此外录像为avi格式,可用Windows自带播放器进行播放,方便用户对发生在路口的违法事件进行事后回访,为违法处罚和刑侦检测提供有力的依据;

  ·违法记录图片防篡改:系统对各类路口违法和交通事件进行抓拍后,为了保证记录的准确性和真实性,按照国家标准GA/T496-2009的最新要求,实现了防篡改功能。当中心管理系统接收到违法记录图片后,首先通过防篡改模块进行检查,如果图片进行过变更,系统会生成提示信息,只有通过认证的图片才能进入下一步的处理;

  ·运行状态监控功能:系统可以自动记录前端设备的运行日志,可以将高清摄像机的工作状态、数据的传输过程,以及故障信息记录下来,自动传输到指定的数据中心,故障信息主要包括:图像故障(无图像、图像模糊)、视频记录故障等。

  小结

  虽然,电子警察系统已经迈入了高清化时代,但从系统集成性能、智能化程度来看,目前的系统还是远远不能满足实际使用的需求。伴随着嵌入式技术的飞速发展,相信在不久的将来,一体化设备注定会登上高清电子警察系统的历史舞台并成为主宰。

 

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[责任编辑:沈建芬]

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