大华高清智能卡口系统护航南京交通

文：浙江大华技术股份有限公司 解决方案经理

　　当前，以“标清摄像机+工控机”为主的单点式卡口建设模式已经不能满足当前用户对卡口系统的要求。嵌入式一体化高清卡口系统整体解决方案优势尽显，将在智能交通领域中发挥重要作用。南京“320项目”中的大华高清智能卡口系统稳定可靠、功能强大，为“智慧南京”护航。

　　南京“320项目”

　　项目概述

　　大华股份参与了南京市智能交通（一期）项目建设，该项目涉及206个点位，包括部分杆件、接电、光纤通讯等重新建设。新建系统兼超速抓拍功能，能对过往车辆进行无缝隙抓拍（应包括机动车道和非机动车道）并自动号牌识别，清晰抓拍车辆及前排司乘人员脸像，并准确对车辆的行驶速度进行检测，并将被盗抢、违法等车辆信息通过中心实时比对和实现实时报警。

　　系统架构

　　大华前端高清车牌识别抓拍设备选用高清晰度的工业级网络摄像机；主控设备采用工业级嵌入式计算机；补光方式选用LED光源；机动车检测方式选用高可靠性环形线圈/视频检测冗余模式（平时以线圈检测为主，出现故障时，能自动转换为视频检测模式），可全天候记录车辆特征及号牌，为系统提供高质量信息源。详细现场情况、光照度、道路情况等请投标方自行勘查确定。

　　前端每个车道架设基于RFID技术的射频天线和车辆数据读取设备。射频采集数据与视频采集数据进行双基匹配后存入中心及接入市局指挥中心系统平台。

　　系统组成

　　南京智能交通系统由大华检测线圈、车辆检测器、高清智能抓拍摄像机、高清全景球机、补光灯、射频天线、射频读写器、工业交换机、终端服务器等组成。前端基站视频识别部分完成车辆的抓拍、测速、车牌的识别工作，射频部分完成车辆电子标签的捕获工作。然后通过通信传输系统将采集到的车辆信息，包括车辆图片、经过的时间、车型、车辆牌照、车型、速度、行驶方向、是否超速违章等信息发送中心服务器同时也能够将中心的控制信号传输至前端。

　　系统功能

　　电子标签采集功能：通过杆件上安装的读卡器和RFID射频天线识别车辆上安装的电子车牌，捕获电子车牌内的相关信息，并实时发送至后台，帮助后台做进一步的处理。

　　双基匹配功能：对所有经过车辆进行捕获，将其视频数据与射频数据实时进行匹配，匹配结果存入数据中心。

　　车辆捕获功能：对所有经过车辆进行捕获，除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外，还具备捕获跨线行驶车辆的功能，并且具有自动选择有效图片（有汽车牌照）、删除垃圾图片的功能。

　　车辆测速功能：在进行抓拍的同时测定车辆的行驶速度。在采用地感线圈作为检测车辆的方式时，一个车道上安装有前后两个地感线圈检测车辆，测量通过车辆的行驶速度。该硬件主要由车检器卡、测速卡等组成，专门用于测量车辆的速度，测速结果送给智能工业摄像机处理。

　　车辆特征和车辆驾驶人面部特征高清晰拍照功能：在车辆通过时，高清抓拍机能准确拍摄包含车辆全貌、驾驶室内司乘人员面部特征的图像，并将图像和车辆通行信息传输给智能工业摄像机终端服务器，并可选择在图像中叠加车辆通行信息（如时间、地点、车速、方向等）。

　　车辆牌照自动识别的功能：自动对车辆牌照进行识别，包括车牌号码、车牌颜色的识别。在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌计算自动识别能力。

　　车辆颜色的自动识别功能：自动对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆,为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆；并识别出9种常见车身颜色，9种颜色包括：白，灰(银)，黄、粉、红、绿、蓝、棕、黑。

　　高清数字录像的功能：卡口系统利用前端高清摄像机对每车道进行视频录像，帧频不低于每秒5帧，录像数据是对图片数据的一种有力补充。

　　南京“320项目”特点

　　嵌入式结构稳定可靠

　　目前国内大多数智能卡口系统均采用工控机＋高清网络摄像机的方式实现图像的抓拍，这种方式在研发上较为便捷，容易实现，但稳定性较差，体积庞大，使用不便。本方案充分利用大华股份在视频图像监控领域的技术优势，采用嵌入式结构，主机硬件电路采用大华股份已在安防领域产品上应用成熟的硬件平台，并根据卡口抓拍实际应用需要，对硬件电路进行了改进和优化，保证了系统在恶劣条件下长时间可靠运行。

　　先进的智能化视频分析算法

　　系统采用了大华自主研发的视频分析技术，首先构建背景模型，然后通过背景分离（背景减除）技术来进行图像变化的检测（目标闯入、逆行、变道等都是一种模式的图像变化），其思路是对视频帧与基准背景图像进行比较，相同位置的像素（区域）变化则认为是变化了的区域，对这些区域进一步处理、跟踪、识别，得到包括目标位置、尺寸、形状、速度、停留时间等基本形态信息和动态信息。白天，该系统主要通过车牌照定位+车辆模型分析方式进行车辆运行轨迹跟踪，进而获取有效的信息。夜间，系统则通过车辆牌照定位+车灯运行轨迹分析方式来获取有效信息。取得目标的有效信息之后，再根据系统预设的触发条件判断是否给出触发信号。

 


白天车辆轨迹跟踪示例图




夜间车灯轨迹跟踪示例图

　　摄像机内置车牌识别功能

　　大华高清一体化摄像机内置车牌识别功能，将传统模式中后端服务器的车牌识别算法移植到前端相机中。采用动态视频识别技术，实现对视频流每一帧图像进行识别，从而达到增加识别比对次数，提高识别准确率的目的。

　　识别的具体步骤分为车牌定位、车牌提取、字符识别。在自然环境中，相机首先对采集到的视频图像进行大范围相关搜索，找到符合汽车牌照特征的若干区域作为候选区，然后对这些侯选区域做进一步分析、评判，最后选定一个最佳的区域作为牌照区域，并将其从图象中分割出来。

车牌定位与识别示意图

　　完成牌照区域的定位后，再将牌照区域分割成单个字符，然后进行识别。大型项目中，车牌识别算法分散到每个相机中，可大幅提高整个系统的反应速度，降低后端服务器的压力、节省项目成本、同时降低了传输占用带宽、避免了因服务器故障而造成的系统瘫痪问题，提高了系统的可靠性。

　　双码流摄像机，同步支持抓拍和录像

　　采用的高清抓拍摄像机支持双码流，即在保证图片抓拍的同时能实现24小时录像功能，以200万索尼CCD摄像机为例，录像分辨率可达到1600*1200。可以在白天、夜间有辅助光源情况下实现清晰录像，录像中能清晰地反映车辆的颜色，车辆类型，运动轨迹；并提供录像查询、录像下载等功能。且高清录像与图像抓拍功能同时实现，互不影响

　　强光抑制功能

　　晚间车辆行驶时，前置大灯的强光正面照射摄像机，在画面上会产生强烈的眩光。一般摄像机拍摄的图片，会在画面上产生很大的光晕。大华智能交通卡口系统采用了特殊补光技术，并对摄像机作必要的改进，使摄像机拍摄的图片具有独特的、效果极佳的强光抑制能力，完全克服了大灯眩光造成的大片光晕，车辆大灯周围完全看不到光晕；并且画面异常清晰，大大地改善了夜间车辆图像的质量，从而保证了夜间车辆的牌照识别率。夜间拍摄的画面效果（见下图）。

　　环形线圈/视频检测冗余模式

　　传统线圈检测方式依靠埋设在地下的线圈，而国内道路情况较为复杂，由于过往重型车辆的碾压导致的路面损伤，或者由于路面维护、施工等都有可能导致埋设在地下的感应线圈受到破坏而失效。

　　一旦它出现故障会导致整套卡口系统形同“瞎子”，无法捕捉过往车辆。在以前的传统应用中，一旦发生此类问题，往往几天后才能发现，而此时已经漏拍了大量过车，在这些漏拍车辆中很可能有相关的涉案车辆。

　　为了解决这种因地感线圈失效而导致整套系统彻底失灵的问题，大华股份采用了感线检测+视频触发检测的冗余检测模式。当车检器或线圈的链路发生故障时，相机无法检测到来自于车检器的型号，则默认判断为线圈模式发生故障，并自动切换到纯视频检测模式；待车检器或线圈链路修复后，相机重新检测到了来自于车检器的型号，则又自动恢复到线圈检测模式。整个过程全部由相机自动处理，无需人为干预，真正做到了检测机制智能化。

　　结束语

　　行业里早期传统的方式是采用标清相机+工控机或者数码相机+工控机，后来发现这类方式根本不支持工业化的应用。这种方式智能交通行业探索了很多年，为什么迟迟解决不了？实际上最根本的原因是没有办法做到诸多技术的整合。大华股份进入智能交通行业做的第一件事，就是把工控机的处理能力、智能化算法、高清抓拍相机等诸多技术进行优化、整合、创新，使得整个系统的可使用性、可维护性大幅提升。

　　市场与技术往往是相辅相成的，智能交通市场有着巨大的需求，但是如果没有良好产品供应，那么这个市场的发展就会受到技术条件的制约，而现在正由于智能交通行业解决方案在可靠性、可使用性、可维护性上的不断增强，才造就了今天智能交通市场的快速成长。

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