高清卡口技术方案8056237635.doc
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1、XXX市高清卡口系统技术方案地址:*C栋10楼TEL:86+0991+8629655 FAX:86+0991+8629680Http:/ E-mail:its目 录1. 概 述11.1.智能卡口系统概述11.2. 用户需求分析21.3 系统选型42. 设计依据43设计原则53.1 实用性原则53.2 可靠性原则53.3 先进性原则53.4 开放性原则53.5 经济性原则53.6 可操作性原则53.7 安全性原则54设计方案74.1 系统组成74.1.1 系统拓扑结构74.1.2 车辆检测单元84.1.3 前端摄像及辅助照明单元84.1.4 图像采集及处理单元94.1.5 传输单元94.4.6
2、中心管理单元94.2 系统工作原理104.2.1 系统工作过程概述104.2.2线圈检测原理114.2.2测速原理124.2.3车牌识别原理134.2.4.假牌车分析原理164.2.5.套牌车分析原理164.2.6车流量统计原理164.3系统主要功能与特点164.3.1系统功能164.3.2 系统特点184.4 系统性能参数184.5 系统设计要点194.5.1 前端配置194.5.2 指挥中心214.5.3 系统软件设计说明234.6 主要设备技术参数394.6.1 车辆检测器394.6.2 高清摄像机404.6.3 高清摄像机镜头414.6.4 闪光灯414.6.5 防护罩424.6.6
3、工控计算机434.6.7 单项高精度全自动交流稳压器444.6.8 视频防雷器444.6.9 网络防雷器454.6.10 电源防雷器464.7工程实现方式474.7.1 前后抓拍实现方式474.7.2 大屏幕告知、警示功能实现方式474.7.3 道路治安监控功能实现方式474.7.4 违法车辆实时拦截的实现方式484.8 施工要点说明494.8.1 线圈与线槽494.8.2立杆的安装和避雷494.8.3 前端机箱及摄像机防护罩的安装504.8.4 闪光灯的安装504.8.5 光端机的安装514.8.6 检测主机的安装514.8.7 地下管道埋设514.8.8 沙井施工514.8.9 线缆514
4、.8.10 布线524.9 检测报告531. 概 述1.1.智能高清卡口系统概述公路车辆智能监测记录系统(也称智能卡口系统)是采用先进的光电技术、图像处理技术、模式识别技术对过往的每一辆汽车均拍下车辆的图像和前排司乘人员的特征,并自动识别出车辆的牌照。利用车辆智能监测系统对平安大道的建设非常有意义,它可以非常迅速地捕捉到肇事车辆、违章车辆、黑名单车辆等,对公路运行车辆的构成、流量分布、违章情况进行常年不间断的自动记录,为交通规划,交通管理,道路养护部门提供重要的基础和运行数据,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抢案件提供重要的技术手段和证据,对平安大道的建设、运行和提高公路
5、交通管理的快速反应能力有着十分重要的意义。以往的公路车辆智能监测记录系统大都是记录车辆的车牌部份图像和车辆的全景图像(两张照片),分辨率最大为768576,尽管对车辆的管理来讲已经足够,但对于追查套牌车辆、黑名单车辆、肇事车辆的司机面部特征来讲就无能为力,因此公安部门对看清驾驶人员的面部特征的需求越来越迫切。为此,进林科技开发出具有130万像素的高清智能卡口系统。该系统不但可以清楚记录车身、车牌图像,还可以清晰的显示前排司乘人员的面部特征,为公安部门维护社会治安、破获盗抢车辆提供了强有力的证据,使稽查能力大大增强。该系统经过在省内外多个卡口成功应用,获得了良好的效果。1.2. 用户需求分析针对
6、以上需求,关于本项目卡口的技术方案,简说明如下:在每个监控点上,在每方向每个车道安装一台高清摄像机及一组地感线圈,摄像机抓拍的图像、视频数据及检测主机通过地感线圈检测的测速值,通过路口工控机再经光端机上传至监控中心,从而完成对监控点的监控。本次XXX市治安卡口系统站点的分布及其前端主要设备的配置如下表所示。序号属地安装地点治安卡口套数高清摄像机摄像机镜头123456小计表1.2-1XXX市治安卡口安装地点及前端主要设备数量表1.3 系统选型根据用户要求,本项目采用深圳市进林科技有限公司研制生产的的JL-810型高清智能卡口系统,该系统根据公共安全行业标准公路车辆智能监测记录系统通用技术条件(G
7、A/497-2004)进行研制生产,并通过公安部交通安全产品质量检测中心的全项合格认证,所有技术指标均满足标准要求。2. 设计依据中华人民共和国道路交通安全法中华人民共和国道路交通安全法实施条例公路交通安全设施设计技术规范(JTJ 074-2003)安防视频监控系统技术要求GA/T 367-2001中华人民共和国公共安全行业标准GA38-92中国电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-90.92公路车辆智能监测记录系统通用技术条件GA/497-2004建筑物防雷设计规范GB50057-94民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-94电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB5061
8、9机动车登记信息代码 第四部分 机动车辆类型代码GA 24.4中华人民共和国机动车号牌GA 36道路交通科技发展“九五”计划和2010年规划电视接收机确保与电缆分配系统兼容的技术要求GB12323-90有线电视系统工程技术规范GB50200-94安全防范工程程序与要求GA/T75-94交通电视监视系统工程验收规范GA/T514-2004无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范EIA/TIATSB673设计原则3.1 实用性原则 系统方案设计满足用户对治安卡口的系统要求和使用要求的情况下,充分考虑系统的实用性,使系统的功能尽可能地完善并充分加以利用。3.2 可靠性原则 系统设计、设备选型、安装调试等
9、环节都将严格贯彻质量条例,完全满足系统设计要求,符合国家及行业的有关标准,确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。3.3 先进性原则 在系统设计和设备选型方面,在考虑系统的实用性前提下,尽量采用国际上先进的视频图像与数字通讯技术,确保系统在国内的领先地位。3.4 开放性原则 为了便于用户的使用,系统将公开各种通讯协议接口。3.5 经济性原则 在满足以上各个原则的基础之上,同时应考虑系统建设的经济成本,力争提高系统的性价比。3.6 可操作性原则 系统应操作简便、人机界面友好,易于维护。3.7 安全性原则系统具有防计算机病毒的能力,有较强的抗干扰能力,同时还具备数据备份停电后自动恢复功能,系统还为用
10、户提供用户等级及操作权限,减少人为因素对系统的不必要干扰。4设计方案4.1 系统组成4.1.1 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,如图4.1-1、4.1-2所示。图4.1-1 高清卡口系统拓扑结构图图4.1-2 高清路口前端组成图4.1.2 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
11、以计算出车辆的行驶速度。4.1.3 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,有效像素高达130万像素,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
12、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100lux,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);图4.1-3高清卡口前端摄像单元安装示意图(单向双车道)4.1.4 图像采集及处理单元该单元由工控计算机及相应的控制软件组成。控制软件包括车牌自动识别软件及数据库。4.1.5 传输单元传传输单元主要包括远程网络通信软件、传输设备、传输线路,其中由于工控机的安装位置不同,
13、传输设备也有所不同,现场型(工控机安装在监控点现场)采用网络传输设备传输数据信息,远程型(工控机安装在监控中心)采用光端机传输视频信号及车检信号,为方便系统维护,建议使用远程型。4.4.6 中心管理单元本系统中心管理单元主要包括数据库服务器(SQL2000或 ORACLE9I)、网络交换机、以及查询工作站。数据中心软件由控制软件、数据管理软件等组成。各个用户终端分别具有相应的权限,均为公安网内的内部用户,实行分级管理,整个系统采用C/S和B/S结构;数据中心软件主要完成查询、布控、报警功能。4.2 系统工作原理4.2.1 系统工作过程概述JL810高清卡口系统利用当前先进的计算机图像处理、模糊
14、识别、远程数据访问等技术研制而成,前端系统中高清数字摄像机一直处于实时摄像状态(高清数字摄像机在CCD或CMOS传感器环节即已完成信号的模数转换),并通过网线传送到工控机,当系统检测到有有车辆通过时,控制软件此时在高清摄像机所摄的数字图像信号中截取1幅图片,经车牌识别模块完成车牌号码和车牌颜色识别,控制软件记录车辆通过监控点的时间、地点、车辆行驶速度、行驶方向、车身长度以及车辆图像、装载信息等,当测得的车速超过系统设定的限速值时,立即现场报警(也可远程报警),通知值班人员加以注意,以上车牌号码、车辆图像、通行时间、地点、测速值等图像、数据信息经处理存入本地数据库,并与数据库中布控稽查的黑名单车
15、辆进行比对,如发现嫌疑车辆,立即发出声光报警(也可远程报警),通知值班人员予以关注,本系统前端工作流程如图4.2-1所示。图4.2-1 高清卡口前端系统工作流程图如有远程传输网络,以上图像、数据信息可通过传输网络上传至监控中心,并存入中心数据库服务器;监控中心后台系统软件可接受前端的报警信息,并转发值班工作站,发布黑名单等,后台系统软件对上传的图像、数据信息进行处理,可进行查询(布控查询、违法查询、过往查询)、统计(车流量统计、违法统计、车辆统计)等,当需布控车辆时,可录入布控信息,同时传至系统前端,本系统监控中心工作流程如图4.2-2所示。图4.2-2 高清卡口监控中心框架图4.2.2线圈检
16、测原理当车辆(金属物体)经过埋设在路面的地感线圈时,将导致地感线圈的的电感值变化,电感值的变化,使得车辆检测器的LC振荡电路的振荡频率变化。通过公式,可以看出,在车辆检测器中,值是一定的,来自线圈的值是随着有车辆(金属物体)经过而变化的,则值变化,因此有,式中为无车辆(金属物体)经过时线圈的电感量,为有车辆(金属物体)经过时线圈的电感量,车检器通过精确检测振荡电路的频率变化可以准确判断是否有车辆经过。地感线圈检测具有检测稳定可靠、检测速度准确,进林科技自主研发的6通道环形线圈车辆检测器可以在1ms内检测到线圈中任一线圈发生的0.01%的电感量变化,从而可以检测到车速200公里/小时以上的车辆,
17、并且可以准确的检测到经过线圈的摩托车、轿车、卡车、工程车等各种车辆。进林线圈检测技术的优势:1) 有效地解决了线圈之间的串扰;2) 具有更短的车检器响应时间;3) 可检测高底盘车。4.2.2测速原理在智能高清卡口系统中,于每条需要监控的车道上沿行车方向埋设的两个线圈的间距是固定的,对于经过的车辆,可以取得四个时刻,分别是车辆进入两个线圈和离开两个线圈的时刻。计算车辆通过两线圈所需的时间,配合两线圈的间距,即可求得平均车速,如图4.2-3所示。4.2-3 高清卡口测速示意图令为车辆检测器探测到移动物体进入线圈A的时刻,为车辆检测器探测到移动物体进入线圈B的时刻;线圈的间距为w,车辆进入线圈A和线
18、圈B的时间差为,设车速为v,则由此计算得出的车速v为: v=w/( T2T1)另外进林JL-810智能卡口系统在实际测速时,还将考虑以下测速误差因素对测速值进行修正。第一种误差因素:线圈检测周期。不同车速,在一个检测周期内位移不同,使得不同车速下,“线圈距离”实际值是不等的。进林JL-810检测主机的检测周期为1ms,以100公里/小时为例,计算理论最大误差为:第二种误差因素:车辆在经过两条线圈时,感应到的部位的范围不同,这将产生一个难以估计大小的误差,产生上述误差的原因一是车辆底盘较高,检测难度大,如卡车;二是变速行驶;三是跨道行驶;本系统的解决方法是,每次测出车前轴和车后轴两个速度,将两个
19、速度进行误差比较,保留误差合格的速度根据以上算法计算出来的车辆速度,与系统设置的限速值相比较,再考虑误差范围的存在,即可辨别车辆是否存在超速行驶的行为,另外通过车辆触发线圈的顺序可以判断车辆行驶的方向从而判断车辆是否逆向行驶,通过计算出来的速度乘以车辆车头、车尾离开线圈B的时间差,所计算出来的结果即为车身长度。4.2.3车牌识别原理进林JL-810高清卡口管理系统采用高度模块化的设计,将车牌识别过程的各个环节各自作为一个独立的模块,系统的框架如图4.2-4所示:图4.2-4 车牌识别系统框架图JL-810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
20、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。 车辆检测跟踪模块车辆检测跟踪模块通过
21、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。 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。 车牌矫正及精定位模块受拍摄条件的限制,图像中的车牌
22、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。 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。 车牌识别模块在车牌识别模块中,本系统采用了多种识别
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