高清智能卡口系統(tǒng)技術(shù)方案.doc

高清智能卡口系統(tǒng)設(shè)計方案 V1.002009年22009高清智能卡口系統(tǒng)設(shè)計方案（龍門架模式）目錄第一章 概述3第二章 系統(tǒng)功能及性能指標(biāo)42.1.系統(tǒng)功能42.1.1.車輛捕獲功能42.1.2.車輛測速功能42.1.3.車輛特征和車輛駕駛?cè)嗣娌刻卣鞲咔逦恼展δ?2.1.4.車輛牌照自動識別功能52.1.5.車身顏色自動識別功能62.1.6.車輛型號判別功能62.1.7.全景數(shù)字錄像功能62.1.8.記錄及圖像存儲功能62.1.9.數(shù)據(jù)自動上傳和歷史數(shù)據(jù)下載功能72.1.10.Web方式數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽功能72.1.11.前端設(shè)備管理維護(hù)功能72.1.12.遠(yuǎn)程自動更新功能72.2.性能指標(biāo)8第三章 系統(tǒng)特點(diǎn)103.1.完全嵌入式處理系統(tǒng)103.2.車輛數(shù)據(jù)全天候存儲103.3.基于TCP/IP的前后端獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)113.4.智能工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)高捕獲率113.5.全天候高清成像，143.5.1.反饋控制的全天候高清晰成像143.5.2.綜合技術(shù)應(yīng)用153.6.獨(dú)特的車身顏色識別183.7.高牌照識別率19第四章 系統(tǒng)設(shè)計方案204.1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)204.1.1.系統(tǒng)拓?fù)鋱D204.1.2.系統(tǒng)設(shè)備布局示意圖204.1.3.現(xiàn)場布局側(cè)視圖224.2.工作原理224.3.各子系統(tǒng)構(gòu)造234.3.1.車輛檢測子系統(tǒng)234.3.2.車速測量子系統(tǒng)234.3.3.成像與控制子系統(tǒng)244.3.4.圖像采集與識別處理子系統(tǒng)244.3.5.車輛信息存儲管理子系統(tǒng)244.3.6.配電及安全系統(tǒng)244.4.系統(tǒng)主要設(shè)備性能規(guī)格264.4.1.智能工業(yè)相機(jī)264.4.2.智能閃光燈274.4.3.智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器274.5.智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器軟件主要功能284.5.1.車輛通行數(shù)據(jù)284.5.2.日志數(shù)據(jù)284.5.3.請求數(shù)據(jù)284.5.4.設(shè)備狀態(tài)284.5.5.控制命令284.5.6.參數(shù)配置294.5.7.自動更新294.5.8.權(quán)限設(shè)置294.5.9.自動恢復(fù)294.6.軟件Web界面304.7.系統(tǒng)用戶接口324.7.1.硬件用戶接口324.7.2.軟件用戶接口32第五章 系統(tǒng)設(shè)備清單33第一章 概述近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)動車數(shù)量的迅速增長，公路運(yùn)輸變得越來越繁忙。交通管理現(xiàn)狀和需求的矛盾進(jìn)一步加劇，與交通相關(guān)的刑事和治安案件也逐年上升。在此情況下，如何利用先進(jìn)的科技手段，增強(qiáng)公安管理部門對進(jìn)入道口的機(jī)動車和駕駛?cè)说牟榭亓Χ?，為打擊各類違法犯罪行為提供科技手段，是公安交通管理部門亟待解決的問題。為有效遏制車輛超速違章行為，控制、減少道路交通事故，應(yīng)用道路監(jiān)控設(shè)備結(jié)合現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成道路監(jiān)控智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，更好地提升道路動態(tài)管控和滿足治安、刑偵、交通管理新形勢的業(yè)務(wù)需求。江西電信信息產(chǎn)業(yè)有限公司緊密結(jié)合公安業(yè)務(wù)需求，專門開發(fā)了科學(xué)、高性能的智能數(shù)字高清卡口系統(tǒng)。該系統(tǒng)（指前端部分）采用了數(shù)字高清晰的（200萬像素以上）智能工業(yè)相機(jī)，突破了傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)在清晰度和覆蓋視場范圍等方面的不足，同時成像部件和高性能處理部件集成在相機(jī)內(nèi)，使得圖像采集、識別處理等工作全部在相機(jī)內(nèi)部進(jìn)行，克服了采用將大量的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖酥鳈C(jī)進(jìn)行識別處理的應(yīng)用方案中后端主機(jī)的性能不足。該系統(tǒng)（指前端部分）采用的高分辨率智能工業(yè)相機(jī)，記錄經(jīng)過監(jiān)測點(diǎn)的車輛牌照號、車身顏色、車輛駕駛室內(nèi)司乘人員面部特征等更多的信息，為車輛超速處罰、車輛布控、車輛及駕駛?cè)岁P(guān)聯(lián)排查等公安業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)源。第二章 系統(tǒng)功能及性能指標(biāo)1.2.2.1. 系統(tǒng)功能2.1.1. 車輛捕獲功能系統(tǒng)能對所有經(jīng)過車輛進(jìn)行捕獲，除了能夠捕獲在車道上正常行駛的車輛外，還具備捕獲跨線行駛車輛的功能，并且具有自動選擇有效圖片（有汽車牌照）、刪除垃圾圖片的功能。在正常車速(10km/h160km/h)范圍內(nèi)的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)規(guī)范行駛的車輛圖像捕獲準(zhǔn)確率達(dá)99%以上。系統(tǒng)采用地感線圈檢測車輛和測速。2.1.2. 車輛測速功能系統(tǒng)在進(jìn)行抓拍的同時測定車輛的行駛速度。在40120km/h的測速范圍內(nèi)，測速誤差在6%之內(nèi)；在120km/h以上測速值時，測速誤差在10%之內(nèi)。系統(tǒng)具備分車型分別設(shè)置標(biāo)志限速和執(zhí)法限速值的功能。系統(tǒng)在采用地感線圈作為檢測車輛的方式時，一個車道上安裝有前后兩個地感線圈檢測車輛，使用江西電信信息產(chǎn)業(yè)有限公司公司自主開發(fā)的獨(dú)立硬件車輛檢測處理器測量通過車輛的行駛速度。該硬件主要由車檢器卡、測速卡等組成，專門用于測量車輛的速度，測速結(jié)果送給智能工業(yè)相機(jī)處理。2.1.3. 車輛特征和車輛駕駛?cè)嗣娌刻卣鞲咔逦恼展δ茉谲囕v通過時，智能工業(yè)相機(jī)能準(zhǔn)確拍攝包含車輛全貌、駕駛室內(nèi)司乘人員面部特征的圖像，并將圖像和車輛通行信息傳輸給智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器，并可選擇在圖像中疊加車輛通行信息（如時間、地點(diǎn)、車速、方向等）。在環(huán)境無霧包括雨雪天情況下，對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的規(guī)范行駛的車輛圖像包含車輛牌照等特征，能夠看清楚車輛牌照和車輛全貌，圖像能分辨車輛類型、車身顏色和所載貨物。系統(tǒng)拍攝的圖像可全天候清晰辨別駕駛室內(nèi)司乘人員面部特征。每輛車生成一張圖片，系統(tǒng)可實(shí)時將數(shù)據(jù)上傳至用戶應(yīng)用服務(wù)器，本系統(tǒng)在使用室外模式智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器時，可暫存不少于30萬輛車的信息；在使用室內(nèi)模式智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器時，可暫存不少于120萬輛車的信息。當(dāng)超出該車輛數(shù)時，自動對最前面的數(shù)據(jù)依次進(jìn)行循環(huán)覆蓋，圖像格式為16001200像素的JPEG/24bit格式。系統(tǒng)采用江西電信信息產(chǎn)業(yè)有限公司專用的智能工業(yè)相機(jī)，分辨率高達(dá)200萬像素，同時具備智能成像和控制補(bǔ)光功能，能夠在各種復(fù)雜環(huán)境（如雨霧、強(qiáng)逆光、弱光照、強(qiáng)光照等）下和夜間拍攝出清晰的圖片。2.1.4. 車輛牌照自動識別功能系統(tǒng)可自動對車輛牌照進(jìn)行識別，包括車牌號碼、車牌顏色的識別。1. 車牌號碼自動識別在實(shí)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(jī)自動識別能力，包括2002式號牌。所能識別的字符包括:阿拉伯?dāng)?shù)字“09”十個英文字母“AZ”二十六個省市區(qū)漢字簡稱京、津、晉、冀、蒙、遼、吉、黑、滬、蘇、浙、皖、閩、贛、魯、豫、鄂、湘、粵、桂、瓊、川、貴、云、藏、陜、甘、青、寧、新、渝、港、澳、臺；04式軍用車牌漢字軍、空、海、北、沈、蘭、濟(jì)、南、廣、成號牌分類用漢字警、學(xué)、使、領(lǐng)、試、境07式武警車牌字符WJ樣式的字母數(shù)字在環(huán)境無霧、車牌掛放規(guī)范、無污損且不含五小車輛情況下，系統(tǒng)白天車牌識別率應(yīng)不小于97%，號牌識別準(zhǔn)確率不小于93%；晚上車牌識別率不小于97%，號牌識別準(zhǔn)確率不小于88%。2. 車牌顏色自動識別系統(tǒng)能識別黑、白、藍(lán)、黃四種車牌顏色。3. 系統(tǒng)識別的車牌類型部分示例：2.1.5. 車身顏色自動識別功能系統(tǒng)可自動對車身顏色進(jìn)行識別，可供用戶根據(jù)車身顏色來查詢通行車輛。系統(tǒng)可區(qū)分出車輛為深色車輛還是淺色車輛；并識別出10種常見車身顏色，10種顏色包括：白色、銀色、灰色（含灰與銀灰）、黑色、紅色（含紅與暗紅）、深藍(lán)色、藍(lán)色（含藍(lán)和青）、黃色（含金黃和黃）、綠色（含綠和暗綠）、褐色（含淺褐和褐），10種顏色以外的顏色（含花色車輛）屬于其它顏色。深淺分類準(zhǔn)確率不小于80；10種常見車身顏色識別準(zhǔn)確率不小于70。2.1.6. 車輛型號判別功能系統(tǒng)采用車牌顏色和視頻檢測技術(shù)結(jié)合的方法對車輛進(jìn)行分型。對于民用車來說，藍(lán)顏色車牌表示的是小型車輛，而黃顏色車牌表示的是大型車輛。因此，我們首先利用車牌顏色判斷車輛類型，對于無法根據(jù)車牌顏色判別車型或者無法判斷車牌顏色的情況，我們就利用圖像分析技術(shù)來輔助區(qū)分車輛的類型。2.1.7. 全景數(shù)字錄像功能系統(tǒng)可采用高分辨率網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)提供不低于76857630fps的高清晰全景錄像，用于監(jiān)控全方向車輛狀況。系統(tǒng)也可根據(jù)用戶需要提供針對模擬攝像機(jī)（如高速球機(jī)）的監(jiān)控視頻數(shù)字硬盤錄像，可以方便用戶全方位根據(jù)需要查看該監(jiān)控點(diǎn)附件的情況。2.1.8. 記錄及圖像存儲功能系統(tǒng)自動抓拍車輛圖像，并記錄車輛通過的信息，包括時間、地點(diǎn)、號牌、車型、前排司乘人員面部特征等，圖像以JPEG格式實(shí)時存儲在智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器中。系統(tǒng)可存儲不小于30萬輛車的記錄及圖像信息。2.1.9. 數(shù)據(jù)自動上傳和歷史數(shù)據(jù)下載功能智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器除自動實(shí)時存儲車輛通行記錄和圖像外，同時可根據(jù)用戶對數(shù)據(jù)上傳的設(shè)置將用戶需要的車輛通行數(shù)據(jù)（包括記錄和圖像）通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動上傳至用戶應(yīng)用服務(wù)器。智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器能提供可根據(jù)用戶設(shè)置將車輛通行信息自動上傳，例如可上傳違章超速車輛的信息和圖片，而非違章車輛僅上傳基本信息，非違章車輛的圖片保存于智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器中。智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器提供對歷史車輛通行數(shù)據(jù)進(jìn)行下載的接口，用戶應(yīng)用服務(wù)器可以通過該接口實(shí)現(xiàn)對智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器中數(shù)據(jù)的下載。2.1.10. Web方式數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽功能智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器具有通過Web方式對存儲的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢?yōu)g覽的功能，用戶可通過Web方式查詢?yōu)g覽車輛歷史數(shù)據(jù)，同時可查詢每個車道的車流量情況。2.1.11. 前端設(shè)備管理維護(hù)功能智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器預(yù)留時間校正接口、參數(shù)的設(shè)置接口和運(yùn)行情況的診斷和檢測、恢復(fù)接口，同時負(fù)責(zé)管理所有與之聯(lián)系的智能工業(yè)相機(jī)。所有設(shè)置均可通過Web方式進(jìn)行，也可通過后端用戶應(yīng)用服務(wù)器上安裝的專用工具軟件進(jìn)行。用戶應(yīng)用服務(wù)器可通過智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器實(shí)時查看前端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。前端設(shè)備在檢測到系統(tǒng)故障時，進(jìn)行自動恢復(fù)，同時實(shí)時報告給用戶應(yīng)用服務(wù)器，便于快速恢復(fù)。2.1.12. 遠(yuǎn)程自動更新功能系統(tǒng)可通過智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器對所有與之聯(lián)系的智能工業(yè)相機(jī)的軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程自動更新；系統(tǒng)也可對智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器自身的軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程更新，便于系統(tǒng)軟件的升級和維護(hù)。2.2. 性能指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)車輛捕獲率（10km/h200km/h）99，能準(zhǔn)確捕獲中線行駛車輛。牌照識別率白天車輛號牌識別率97%，號牌識別準(zhǔn)確率90%；夜間車輛號牌識別率97%，號牌識別準(zhǔn)確率88%；車牌顏色：黑、白、藍(lán)、黃、綠。識別牌照種類民用車牌（除5小車輛），警用車牌，04式新軍用車牌，07式武警車牌及2002式新車牌。車身顏色識別準(zhǔn)確率深淺分類準(zhǔn)確率80%；10種常見顏色車輛的識別率70%?？勺R別的車身顏色類別深色、淺色區(qū)分；識別10種常見車身顏色。系統(tǒng)單次處理時間800ms。測速誤差雷達(dá)方式：誤差在2km/h以內(nèi)；地感線圈方式：車速在40km/h120km/h時，誤差在6以內(nèi)；車速在120km/h以上時，誤差在10以內(nèi)。車型判別2種(大、小型)。圖像分辨率16001200pixel。圖片格式及占用空間JPEG2000，24bit 彩色，每張約200KB。智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器車輛信息存儲容量室外模式：30萬輛車信息；室內(nèi)模式：120萬輛車信息。系統(tǒng)接口RJ45，100MB以太網(wǎng)。供電電壓AC 154V264V，48Hz52Hz。系統(tǒng)總功耗（雙向四車道、雷達(dá)測速）400W環(huán)境溫度-10+60環(huán)境濕度在+40時，95，無凝結(jié)平均無故障連續(xù)運(yùn)行時間MTBF10000h智能工業(yè)相機(jī)傳感器：1/2英寸彩色逐行掃描CCD（像素數(shù)1600（H）1200（V）；200萬像素；全分辨率時不小于12幀/s，高幀率時不小于31幀/s。曝光時間：1微秒至3秒（可通過軟件接口發(fā)送命令任意設(shè)置）鏡頭接口：C接口，可配合該類型接口的FA鏡頭IO接口：2個TTL輸入，4個TTL輸出通訊接口：1個RJ45 100Mbps以太網(wǎng)口端口（配備IEEE唯一MAC地址）、1個可以設(shè)置為RS232/485的標(biāo)準(zhǔn)串口處理器：主頻600MHz，峰值運(yùn)算能力4800MIPS存儲器：64MB SDRAM，8MB FLASH；可緩存5輛車的信息實(shí)時時鐘：具有RTC實(shí)時時鐘，可以讀取和設(shè)置相機(jī)時間狀態(tài)指示：可讀取相機(jī)工作溫度，相機(jī)具有電源和工作狀態(tài)指示燈供電電源：12VDC功耗：5W智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器CPU：LV Intel Pentium M 1.4GHz內(nèi)存：512MB存儲設(shè)備：2.5”HDD & I/II型工業(yè)級CF卡接口：4個10/100Mbps網(wǎng)口、1個RS232、1個RS485、1個USB2.0操作系統(tǒng)：嵌入式linux功耗：50W/臺輸入電壓：12VDC24VDC溫度：-20+70；濕度：95，無凝結(jié)系統(tǒng)車輛信息存儲容量30萬輛單臺智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器可連接的智能工業(yè)相機(jī)最大數(shù)量10臺單臺智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器可同時上傳數(shù)據(jù)的用戶應(yīng)用服務(wù)器數(shù)量2臺智能閃光燈峰值放電時間：0.1ms閃光恢復(fù)時間：400ms閃光色溫：5600K工作壽命：500萬次單次閃光放電能量：60焦耳平均功耗：60W/盞（1閃/s）電壓：AC 154V264V；頻率：48Hz52Hz溫度：-30+70；濕度：95，無凝結(jié)防護(hù)等級：IP66第三章 系統(tǒng)特點(diǎn)3.3.1. 完全嵌入式處理系統(tǒng)傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)中，工控機(jī)和圖像采集卡方式由于受系統(tǒng)底板的帶寬，處理器性能，內(nèi)存容量等種種硬件方面的限制，最多只能實(shí)時處理4路視頻信號。傳統(tǒng)的高清系統(tǒng)，采用的是數(shù)字相機(jī)的方式，即系統(tǒng)在車輛經(jīng)過時將相機(jī)拍的圖片發(fā)送給工控機(jī)等處理系統(tǒng)進(jìn)行識別處理和存儲等操作，這樣在車道數(shù)多于1個車道時，對傳輸和處理系統(tǒng)的要求非常高，以至于很難達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計處理能力要求。本系統(tǒng)使用了江西電信信息產(chǎn)業(yè)有限公司最新研發(fā)的完全嵌入式處理系統(tǒng)，包括智能工業(yè)相機(jī)和智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器。每個車道配置一臺200萬像素智能工業(yè)相機(jī)，負(fù)責(zé)車輛圖片捕獲、牌照和車身顏色的自動識別等工作，并將處理結(jié)果通過以太網(wǎng)發(fā)送給智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器。智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器采用嵌入式linux專用系統(tǒng)，負(fù)責(zé)車輛通行信息的接收存儲和上傳，同時用戶可通過智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器查看管理所有前端設(shè)備，每臺智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器可以同時連接多達(dá)10臺智能工業(yè)相機(jī)，極大的提高了系統(tǒng)處理性能。同時，完全嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的使用也使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大大簡化。3.2. 車輛數(shù)據(jù)全天候存儲本系統(tǒng)采用一臺智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器連接多臺智能工業(yè)相機(jī)的配置方案，終端服務(wù)器可對智能工業(yè)相機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收存儲和上傳，同時可對所有前端設(shè)備進(jìn)行管理維護(hù)。終端服務(wù)器可以放置在室外抱桿機(jī)柜內(nèi)，也可放置在室內(nèi)。因此，與其他高清系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)有多種優(yōu)勢：1. 系統(tǒng)在與用戶應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接不暢的情況下，智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器可以暫存車輛通行數(shù)據(jù)，這樣保證了所有車輛通行信息不會因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)狀況不好而丟失。2. 系統(tǒng)采用4個獨(dú)立網(wǎng)口的終端服務(wù)器，前端設(shè)備和后端設(shè)備可以分別處于不同的網(wǎng)絡(luò)中，提高了系統(tǒng)可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全可靠性。3. 本系統(tǒng)設(shè)計方案使得采用集中封閉管理和配置成為可能，使前端設(shè)備的數(shù)量和復(fù)雜性大大降低，易于安裝，結(jié)構(gòu)簡潔，減少了用戶的施工和維護(hù)成本。3.3. 基于TCP/IP的前后端獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)本系統(tǒng)終端服務(wù)器與智能工業(yè)相機(jī)之間、終端服務(wù)器與用戶應(yīng)用服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通訊均采用TCP/IP協(xié)議，且采用兩個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即終端服務(wù)器與智能工業(yè)相機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)和終端服務(wù)器與用戶應(yīng)用服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立。系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)在發(fā)送前進(jìn)行了數(shù)據(jù)的加密打包，這樣系統(tǒng)在保證易于擴(kuò)展性的同時，也確保了數(shù)據(jù)的安全性。3.4. 智能工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)高捕獲率1. 采用模擬攝像機(jī)的系統(tǒng)攝像機(jī)視場布置方式通常，公路每個方向兩個車道，由于車道過寬和車輛不按道行駛，每個車道安裝一臺牌照特寫攝像機(jī)的做法造成車輛漏檢或者識別率不高的情況比較嚴(yán)重。為了在保證牌照識別率的情況下同時解決車輛漏拍問題，需要在每一個車道加裝一臺特寫攝像機(jī)，我們叫做輔助攝像機(jī)。這樣，一個車道需要兩臺攝像機(jī)用于牌照識別，兩臺相鄰攝像機(jī)的視場范圍相互有些重疊，重疊的寬度大于一個牌照的寬度。這樣的布置雖然從理論上解決了車輛漏拍的問題，但造成系統(tǒng)的攝像機(jī)數(shù)量成倍增加，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖3.1 采用模擬攝像機(jī)的系統(tǒng)視場范圍示意圖2. 采用高清智能工業(yè)相機(jī)的系統(tǒng)相機(jī)視場布置方式 在本系統(tǒng)中每個車道只需要采用1臺200萬像素的高清智能工業(yè)相機(jī)即可覆蓋整個車道，保證視場范圍的全覆蓋。圖3.2 采用高清智能工業(yè)相機(jī)的系統(tǒng)視場范圍示意圖3.5. 全天候高清成像，3.5.1. 反饋控制的全天候高清晰成像整個成像系統(tǒng)是一個由智能工業(yè)相機(jī)、智能閃光燈和成像控制軟件組成的精密系統(tǒng)，它們之間的有序配合和反饋控制使得白天和晚上抓拍的車輛圖像清晰度高，確保車身、車牌和車輛前排司乘人員面部特征都清晰可辨。圖3.3 普通模擬攝像機(jī)拍攝的圖像效果（無法看到車身和前排司乘人員面部特征）圖3.4 智能工業(yè)相機(jī)拍攝的圖像效果（車身、車牌和前排司乘人員面部特征清晰可辨）3.5.2. 綜合技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)綜合了車輛前擋風(fēng)玻璃對光線的反射特性、貼膜情況、環(huán)境光線照射情況，采用了特殊的鏡頭、專門的成像控制策略和補(bǔ)光方式，同時安排了合理的設(shè)備布設(shè)方式，使得系統(tǒng)全天候?qū)Ω黝愜囆投寄苡行Ы鉀Q前擋風(fēng)玻璃反光和強(qiáng)光直射等問題，確保車身、車牌和車輛前排司乘人員面部特征都清晰可辨。圖3.5 智能工業(yè)相機(jī)拍攝的圖像效果一圖3.6 智能工業(yè)相機(jī)拍攝的圖像效果二3.6. 獨(dú)特的車身顏色識別本系統(tǒng)可自動對車身顏色的深淺和10種常見車身顏色進(jìn)行識別，為公安稽查和刑偵案件偵破提供了科技新手段。圖3.7 顏色識別樹狀結(jié)構(gòu)圖3.8 顏色歸類直方圖示例 圖3.9 紅色車身顏色識別 圖3.10 藍(lán)色車身顏色識別3.7. 高牌照識別率系統(tǒng)采用的牌照識別技術(shù)在大量的實(shí)際工程應(yīng)用中識別率一直處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，系統(tǒng)保證了全天候成像清晰度，為車輛牌照的高識別率提供了前提條件。系統(tǒng)采用的牌照識別技術(shù)廣泛應(yīng)用于治安卡口、高速公路收費(fèi)站、海關(guān)卡口、智能停車場出入口等領(lǐng)域，具有大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，牌照識別可靠性、穩(wěn)定性和一致性高，為系統(tǒng)的自動稽查布控提供了強(qiáng)有力的保障。系統(tǒng)采用的牌照識別技術(shù)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，同時采用模塊化開發(fā)技術(shù)，可以針對用戶需求快速進(jìn)行針對不同牌照類型的識別軟件定制開發(fā)。第四章 系統(tǒng)設(shè)計方案4.4.1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1.1. 系統(tǒng)拓?fù)鋱D圖4.1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D4.1.2. 系統(tǒng)設(shè)備布局示意圖1. 主要設(shè)備配置原則1) 一個車道配置1臺高清采集處理單元、1臺智能補(bǔ)光燈、2個地感線圈；2) 一個監(jiān)測點(diǎn)配置1臺智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器、1臺車輛檢測器；3) 一個方向配置1臺全景監(jiān)控攝像機(jī)。2. 現(xiàn)場布局俯視圖以雙向4車道現(xiàn)場布局為例。圖4.2 現(xiàn)場布局俯視圖4.1.3. 現(xiàn)場布局側(cè)視圖圖4.3 現(xiàn)場布局側(cè)視圖4.2. 工作原理圖4.4智能數(shù)字高清卡口系統(tǒng)（龍門架方式）數(shù)據(jù)流向示意圖整個系統(tǒng)分為10個模塊，上圖描繪了這10個模塊及數(shù)據(jù)在這10個模塊之間的流向。系統(tǒng)的工作流程如下：1. 車輛檢測模塊檢測到車輛通過時，輸出觸發(fā)信號給抓拍與識別模塊；2. 車速測量模塊負(fù)責(zé)測量車輛的行駛速度，并將測速結(jié)果反饋給結(jié)果裝配與通信模塊；3. 抓拍與識別模塊輸出信號給成像與控制模塊，由成像與控制模塊對補(bǔ)光模塊進(jìn)行控制，然后由抓拍與識別模塊進(jìn)行圖像采集、識別車輛牌照、識別車身顏色，并將識別結(jié)果反饋給結(jié)果裝配與通信模塊；4. 結(jié)果裝配與通信模塊負(fù)責(zé)將抓拍的圖像、識別結(jié)果等數(shù)據(jù)進(jìn)行裝配打包，然后上傳給車輛信息與設(shè)備管理模塊；5. 車輛信息與設(shè)備管理模塊將接收到的車輛信息進(jìn)行分析、判斷、存儲，然后將需要上傳的數(shù)據(jù)發(fā)給通信與遠(yuǎn)程維護(hù)模塊；6. 通信與遠(yuǎn)程維護(hù)模塊將待上傳的數(shù)據(jù)傳輸給用戶應(yīng)用系統(tǒng)；7. 成像與控制模塊在根據(jù)抓拍與識別模塊的指令進(jìn)行控制的同時，也將當(dāng)前成像部件的狀態(tài)反饋給抓拍與識別模塊，以便抓拍與識別模塊修正其控制指令；8. 結(jié)果裝配與通信模塊同時負(fù)責(zé)獲取前端設(shè)備的狀態(tài)，并將狀態(tài)上傳給車輛信息與設(shè)備管理模塊；9. 通信與遠(yuǎn)程維護(hù)模塊同時負(fù)責(zé)獲取前端設(shè)備的狀態(tài)，并將狀態(tài)上傳給用戶應(yīng)用系統(tǒng)；用戶應(yīng)用系統(tǒng)亦可通過該模塊對前端設(shè)備的軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程自動更新；10. 監(jiān)測與恢復(fù)模塊定時同抓拍與識別模塊進(jìn)行通信，監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀況，在設(shè)備故障時嘗試進(jìn)行自動恢復(fù)；11. 啟動引導(dǎo)與監(jiān)測恢復(fù)模塊定時同車輛信息與設(shè)備管理模塊進(jìn)行通信，監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在設(shè)備故障時嘗試進(jìn)行自動恢復(fù)；同時負(fù)責(zé)啟動引導(dǎo)系統(tǒng)，使設(shè)備恢復(fù)正常工作。4.3. 各子系統(tǒng)構(gòu)造4.3.1. 車輛檢測子系統(tǒng)本系統(tǒng)采用地感線圈加車輛檢測處理器檢測車輛。配置車輛檢測處理器負(fù)責(zé)給出車輛到達(dá)和離開的信號。4.3.2. 車速測量子系統(tǒng)本系統(tǒng)采用地感線圈加車輛檢測處理器對車輛的行駛速度進(jìn)行測量。采用地感線圈方式測速時，需要配置車輛檢測處理器負(fù)責(zé)對車輛行駛速度進(jìn)行測量，一臺車輛檢測處理器可對12個車道的車輛行駛速度進(jìn)行測量，測速結(jié)果通過RS485總線接口發(fā)送給智能工業(yè)相機(jī)。4.3.3. 成像與控制子系統(tǒng)成像與控制子系統(tǒng)功能主要由智能工業(yè)相機(jī)，智能補(bǔ)光燈負(fù)責(zé)完成。成像清晰是牌照識別的技術(shù)關(guān)鍵。本系統(tǒng)采用江西電信信息產(chǎn)業(yè)有限公司專用智能工業(yè)相機(jī)，整個圖像成像控制系統(tǒng)是一個由智能工業(yè)相機(jī)、智能補(bǔ)光燈、成像控制軟件組成的精密系統(tǒng)，它們之間的精確配合使得白天和晚上抓拍的車牌圖像都更利于車牌識別。無論是環(huán)境照度比較低的情況下（例如夜晚），還是在強(qiáng)光照射下（例如晴天正午），系統(tǒng)均會自動調(diào)整智能工業(yè)相機(jī)的成像模式，使用軟硬件結(jié)合的方法控制圖像的曝光，保證車牌成像清晰度，非常有利于人工辨認(rèn)和機(jī)器自動識別車輛牌照信息。智能補(bǔ)光燈由智能工業(yè)相機(jī)控制，在環(huán)境照度不足的情況下，智能工業(yè)相機(jī)執(zhí)行精確的控制指令控制智能補(bǔ)光燈補(bǔ)光，這樣保證了在全天候環(huán)境下本系統(tǒng)都能拍攝到包含清晰牌照圖像的理想圖片。4.3.4. 圖像采集與識別處理子系統(tǒng)圖像采集與識別處理子系統(tǒng)主要由智能工業(yè)相機(jī)、江西電信信息產(chǎn)業(yè)有限公司牌照識別軟件等部分組成。智能工業(yè)相機(jī)檢測到車輛通過時，實(shí)時捕獲全分辨率（16001200像素）的圖像供牌照識別軟件處理，并將處理后的牌照識別結(jié)果連同壓縮圖片一起通過以太網(wǎng)上傳給智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器。4.3.5. 車輛信息存儲管理子系統(tǒng)車輛信息存儲管理系統(tǒng)由智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器、車輛信息存儲管理軟件、數(shù)據(jù)上傳軟件、設(shè)備管理軟件等組成。它負(fù)責(zé)對智能工業(yè)相機(jī)發(fā)送的車輛信息進(jìn)行接收、判斷、存儲和數(shù)據(jù)上傳等工作，同時管理所有與其連接的智能工業(yè)相機(jī)。4.3.6. 配電及安全系統(tǒng)配電及安全系統(tǒng)由穩(wěn)壓電源、UPS、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，所有的設(shè)備供電都經(jīng)過了用電安全裝置（穩(wěn)壓、UPS、過載、漏電），保證用電及設(shè)備的安全。各類設(shè)備都能單獨(dú)控制供電，維護(hù)方便。智能工業(yè)相機(jī)防護(hù)罩、機(jī)柜等室外設(shè)備設(shè)計都充分考慮到了防水、防塵的需要。系統(tǒng)可以運(yùn)行于無人值守狀態(tài)下，在系統(tǒng)掉電重新啟動后可以自動引導(dǎo)進(jìn)入工作狀態(tài)。4.4. 系統(tǒng)主要設(shè)備性能規(guī)格4.4.1. 智能工業(yè)相機(jī)圖4.5 智能工業(yè)相機(jī)實(shí)物圖序號項(xiàng)目性能規(guī)格1傳感器1/2英寸彩色逐行掃描CCD（像素數(shù)1600（H）1200（V）；200萬像素；全分辨率時不小于12幀/s，高幀率時不小于31幀/s。2光敏度不低于1.4 V/Lux-Sec (550nm) 。3A/D12位4曝光時間1微秒至3秒（可通過軟件接口發(fā)送命令任意設(shè)置）。5鏡頭接口C接口，可配合該類型接口的FA鏡頭。6IO接口2個TTL輸入，4個TTL輸出7網(wǎng)絡(luò)接口1個RJ45，100Mbps。8串口接口1個可以設(shè)置為RS232/485的標(biāo)準(zhǔn)串行接口。9增益設(shè)置可通過軟件進(jìn)行增益的設(shè)置。10白平衡設(shè)置可通過軟件進(jìn)行白平衡選項(xiàng)的設(shè)置。11處理器主頻600MHz，峰值運(yùn)算能力4800MIPS12實(shí)時時鐘具有RTC實(shí)時時鐘，可以讀取和設(shè)置相機(jī)時間13狀態(tài)指示可讀取相機(jī)工作溫度，相機(jī)具有電源和工作狀態(tài)指示燈14存儲器64MB SDRAM，8MB FLASH；可緩存5輛車的信息15電源12VDC16額定功耗5W17存儲智能工業(yè)相機(jī)內(nèi)存中可緩存車輛數(shù)5輛4.4.2. 智能閃光燈圖4.6 智能閃光燈實(shí)物圖序號項(xiàng)目性能規(guī)格1峰值放電時間0.1毫秒2閃光恢復(fù)時間400毫秒3閃光色溫5600K4工作壽命500萬次5單次閃光放電能量60焦耳6平均功耗60W（以平均每秒閃光1次計算）7電源電壓：AC 154V264V；頻率：48Hz52Hz8工作環(huán)境溫度：-30+70；濕度：95，無凝結(jié)9防護(hù)等級IP664.4.3. 智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器圖4.7 智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器實(shí)物圖序號項(xiàng)目性能規(guī)格1CPULV Intel Pentium M 1.4GHz2內(nèi)存512MB3存儲設(shè)備2.5”HDD & I/II型工業(yè)級CF卡4網(wǎng)口4個10/100Mbps5串口1個RS232，1個RS4856USB接口1個USB2.07操作系統(tǒng)嵌入式linux8額定功耗46W9輸入電壓12VDC24VDC10工作環(huán)境溫度：-30+70；濕度：95，無凝結(jié)4.5. 智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器軟件主要功能智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器軟件主要功能包括：4.5.1. 車輛通行數(shù)據(jù)1. 車輛通行數(shù)據(jù)的接收與存儲；2. 車輛通行數(shù)據(jù)上傳至用戶應(yīng)用服務(wù)器；3. 基于Web方式的歷史數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽；4. 下載歷史數(shù)據(jù)，將歷史數(shù)據(jù)上傳至用戶應(yīng)用服務(wù)器。4.5.2. 日志數(shù)據(jù)1. 日志記錄的加密存儲和上傳。4.5.3. 請求數(shù)據(jù)1. 對智能工業(yè)相機(jī)請求命令的接收和響應(yīng)；2. 發(fā)送請求命令給用戶應(yīng)用服務(wù)器，同時接收來自用戶應(yīng)用服務(wù)器的響應(yīng)。4.5.4. 設(shè)備狀態(tài)1. 對智能工業(yè)相機(jī)狀態(tài)的獲取和上傳；2. 對智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器自身狀態(tài)的獲取和上傳；3. 基于Web方式對智能工業(yè)相機(jī)和智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器狀態(tài)的查詢。4.5.5. 控制命令1. 對智能工業(yè)相機(jī)控制命令的轉(zhuǎn)發(fā)和反饋接收；2. 對來自用戶對智能工業(yè)