【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）基于視頻檢測的電子警察前端系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)-軟件工程

中圖分類號： 學(xué)校代碼： 10055 密級： 公開 碩 士 專 業(yè) 學(xué) 位 論 文 基于視頻檢測的電子警察前端系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) of on 文摘要 I 中文 摘要 近年來 ，隨著經(jīng)濟(jì)的 快速 發(fā)展， 汽車化進(jìn)程不斷加快，機(jī)動車消費需求旺盛 ， 城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是城市道路建設(shè)的速度卻慢很多，交通狀況逐漸惡化， 智 能交通系統(tǒng) 成為 我國道路交通發(fā)展的主要趨勢 。 電子警察系統(tǒng)是 智能交通系統(tǒng) 不可缺少的一部分， 又被稱為 闖紅燈自動抓拍系統(tǒng)， 通過對機(jī)動車路口闖紅燈這種極易造成惡性事故的交通違章現(xiàn)象進(jìn)行自動監(jiān)測記錄，可以規(guī)范機(jī)動車駕駛行為，大幅降低路口闖紅燈的違章現(xiàn)象，有效地緩解路口的交通狀況 ， 成為各地交警部門用來強(qiáng)化交通管理的一個重要手段 。 本文 研究立足于智能交通系統(tǒng)的大背景，通過對電子警察系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，依據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題提出了本文的研究目標(biāo)，一種 以 視頻 檢測 技術(shù) 為主體的電子警察 前端 系統(tǒng) 。本文按照軟件工程的流程， 首先介紹了電子警察系統(tǒng)的概念， 提出 基于視頻檢測的電子警察前端系統(tǒng)的功能性需求和非功能性需求 ， 接著 分別從系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程、各模塊功能等方面對子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)描述，闡述了數(shù)據(jù)庫的設(shè)計思路和數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu) 。 本文采用 臺 C/C+語言作為開發(fā)工具， 統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和安全性，支持多種硬件平臺，可以適應(yīng)系統(tǒng)部署的各種外部環(huán)境， C/C+的高效性并且可以 簡便地與 高清相機(jī)聯(lián)合編程，能夠使電子警察前端系統(tǒng)的軟硬件緊密結(jié)合，具有較高的性能優(yōu)勢。 本文研究的電 子警察前端系統(tǒng)方案，通過對監(jiān)測路口的實時視頻圖像進(jìn)行采集，使用圖像處理技術(shù)進(jìn)行處理，基于虛擬線圈并結(jié)合路口的交通燈信號控制器，對闖紅燈、不按規(guī)定車道行駛等違章車輛進(jìn)行檢測。這種基于圖像處理和虛擬線圈的視頻檢測方案，在功能、安裝及維護(hù)方面優(yōu)于傳統(tǒng)的地感線圈檢測。本方案從實際應(yīng)用角度出發(fā)，通過長時間的路口實驗及使用，結(jié)果表明方案能夠滿足用戶對電子警察前端系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、安全性、易維護(hù)性等性能需求，具有較高的實用價值。 關(guān)鍵詞： 智能交通 系統(tǒng) ,電子警察 系統(tǒng) ,視頻檢測 ,虛擬線圈 I n of in is in of an is In a of as to of + of C+ is , it is a is to in of a of of to a 錄 錄 中文摘要 . I . 錄 . 一章 緒論 .一節(jié) 課題的研究背景 . 1 第二節(jié) 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 . 2 第三節(jié) 課題的研究內(nèi)容 . 3 第四節(jié) 論文組織結(jié)構(gòu) . 3 第二章 系統(tǒng)需求分析 .一節(jié) 電子警察系統(tǒng)概述 . 5 子警察系統(tǒng)的概念 . 5 子警察系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) . 6 于視頻檢測的電子警察前端系統(tǒng)簡介 . 7 第二節(jié) 視頻檢測電子警察前端系統(tǒng)的需求分析 . 8 統(tǒng)功能性需求 . 8 統(tǒng)非功能性需求 . 11 第三節(jié) 小結(jié) . 12 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計 . 13 第一節(jié) 系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu) . 13 統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) . 13 輛檢測技術(shù)分析 . 14 第二節(jié) 系 統(tǒng)的軟件模塊設(shè)計 . 16 頻檢測模塊 . 16 機(jī)管理模塊 . 17 拍業(yè)務(wù)模塊 . 17 牌識別模塊 . 17 目錄 字符疊加模塊 . 18 片編解碼模塊 . 18 像模塊 . 18 備管理模塊 . 19 第三節(jié) 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計 . 19 據(jù)庫簡介 . 19 據(jù)庫設(shè)計原則 . 21 拍記錄表 . 22 備表 . 23 別核心表 . 24 加字符類型表 . 25 道類型表 . 25 法類型表 . 26 第四節(jié) 小結(jié) . 26 第四章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 . 27 第一節(jié) 業(yè)務(wù)邏輯調(diào)度模塊 . 27 第二節(jié) 視頻檢測模塊 . 29 塊功能說明 . 29 塊接口設(shè)計 . 30 要邏輯設(shè)計 . 32 第三節(jié) 相機(jī)管理模塊 . 34 塊功能說明 . 34 塊接口設(shè)計 . 34 第四節(jié) 抓拍業(yè)務(wù)模塊 . 36 塊功能說明 . 36 塊接口設(shè)計 . 36 要邏輯設(shè)計 . 37 第五節(jié) 號牌識別模塊 . 42 塊功能說明 . 42 塊接口設(shè)計 . 43 要邏輯設(shè)計 . 44 目錄 V 第六節(jié) 字符疊加模塊 . 45 塊功能說明 . 45 塊接口設(shè)計 . 45 第七節(jié) 編解碼模塊 . 47 塊功能說明 . 47 塊接口設(shè)計 . 48 第八節(jié) 設(shè)備管理模塊 . 49 塊功能說明 . 49 要邏輯說明 . 49 第九節(jié) 面管理 模塊 . 52 塊功能介紹 . 52 據(jù)查詢 . 52 數(shù)設(shè)置 . 53 他管理功能 . 54 第十節(jié) 小結(jié) . 54 第五章 系統(tǒng)實現(xiàn)與測試 . 55 第一節(jié) 開發(fā)環(huán)境 . 55 發(fā)環(huán)境概述 . 55 發(fā)環(huán)境的優(yōu)勢 . 55 第二節(jié) 測試環(huán)境 . 57 備安裝 . 57 清 相機(jī)調(diào)試 步驟 . 58 第三節(jié) 軟件測試 . 60 拍記錄查詢 . 61 輛流量查詢 . 63 像記錄查詢 . 64 備狀態(tài)查詢 . 65 第六章 總結(jié)與展望 . 66 參考文獻(xiàn) . 67 致 謝 . 69 目錄 人簡歷 . 70 第 一 章 緒論 1 第一章 緒論 第一節(jié) 課題的研究 背景 隨著我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，汽車化進(jìn)程不斷加快，機(jī)動車消費需求旺盛。 截至 2012 年 年 底，全國機(jī)動車總保有量達(dá) 輛。其中，汽車 輛， 年增長 1510 萬輛，增長量超 1999 年底全國汽車保有量 1。相比之下，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是城市道路建設(shè)的速度卻慢很多，交通狀況逐漸惡化，出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的擁堵問題。 如何最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有交通設(shè)施的有效性，提高道路交通管理效率，實現(xiàn)自動化和智能化交通管理成為全國交通運輸行業(yè) 的 一個重要的研究課題 ，當(dāng)前可行的舉措便 是發(fā)展智能交通系統(tǒng) 2。 智能交通系統(tǒng)簡稱 3,是一種集成了信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)處理技術(shù)的各類交通行業(yè)解決方案的系統(tǒng)的總稱， 是一種 提升 交通系統(tǒng)的運行效率、 降低 交通事故、 減少環(huán)境污染、人性 化、 信息化、集成化、智能化 的新型 的 交通運輸系統(tǒng)。它通過 優(yōu)化各種交通資源的配置同時采用 現(xiàn)代科技 技術(shù)為眾多 交通 運輸 系統(tǒng)使用者 提供全方位的運輸服務(wù) ， 有助 于 最大程度的發(fā)揮交通基礎(chǔ)設(shè)施的 運行效率 ，提高交通運輸系統(tǒng)的運行效率和服務(wù) 水平 ，為公眾提供高效、安全、便捷、舒適的出行服務(wù) 4。 在智能交通系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用中，電子警察系統(tǒng) 作為其 重要 的 組成部分 ，并且越來越得到重視。 電子警察 系統(tǒng)通常被稱為闖 紅燈自動抓拍系統(tǒng)，作為智能交通系統(tǒng) 不可缺少的一部分 ， 通過 自動監(jiān)測記錄諸如 機(jī)動車路口闖紅燈 此類的 極 易造成 嚴(yán)重交通 事故的違章現(xiàn)象， 做到 路口 交通 管理的無人值守、不間斷監(jiān)測， 并且采集 車輛違章證據(jù)充分正確 6。 交通違章行為，是造成交通擁堵 和 交通事故 的主要原因，也是交通管理的重點 對象 ， 現(xiàn)代 城市 發(fā)展規(guī)模大、速度快，城市 中交通路口眾多， 車 流量 非常 大， 交通管理部門 對諸如 機(jī)動車 闖紅燈 等 交通違章行為進(jìn)行監(jiān)測、取證， 建設(shè) 電子警察系統(tǒng)是 十分 必要的。 電子警察系統(tǒng)的應(yīng)用，可以警示機(jī)動車駕駛員，規(guī)范機(jī)動車駕駛行為，大幅降低路口闖紅燈的違章現(xiàn)象，有效地緩解路口的交通狀況。這樣 既保障了交通安全， 又 減輕了第 一 章 緒論 2 民警的勞動強(qiáng)度 ， 成為各級道路交通 管理部門科技 強(qiáng)警的重要手段 7。 第二節(jié) 國內(nèi)外 發(fā)展現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 80 年代 以來，日益嚴(yán)重的交通問題與人類社會可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾促使以歐洲、美國和日本為代表的各發(fā)達(dá)國家從依靠擴(kuò)大路網(wǎng)規(guī)模來解決日益增長的交通需求 8，轉(zhuǎn)移到用新技術(shù)來改造現(xiàn)有 交通 運輸體系及 交通 管理方式， 以便改善道路網(wǎng)絡(luò) 同行能力 和 交通 運輸能力 。 進(jìn)入 90 年代后 ， 世界發(fā)達(dá)國家開始研究并提出了智能交通 ( 概念， 在 以驚人的速度發(fā)展，許多發(fā)達(dá)國家為智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，建立了許多機(jī)構(gòu)，制定和實施發(fā)展計劃 。如美國 會 (歐洲共同體的交通信息與控制組織 本的路車交通智能協(xié)會 改為 以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織智能交通系統(tǒng)技術(shù)委員會 (。 1986 年，歐洲啟動智能交通系統(tǒng)研究的第一批項目 本開始 驗研究，其后美國開始啟動 “ 2000 年的交通模式”研究項目。到 90 年代 末， 出現(xiàn)了難以計數(shù)的智能交通相關(guān)的研究項目，從理論發(fā)展到實際 實現(xiàn)，從 現(xiàn)場 試驗 到形成產(chǎn)業(yè) 5。 國內(nèi) 的發(fā)展起步較 晚， 1996 年北京市公安局公安交通管理局科研所在北京市西四路口試驗國內(nèi)第一臺 搶紅燈自動拍攝器 獲得成功 ， 經(jīng)過十多年的發(fā)展和推廣，國內(nèi)的 智能交通 系統(tǒng)的技術(shù)不斷更新，功能 日趨完備 9。 進(jìn)入新世紀(jì)之后 ，我國 開始 加速 研究 ， 2000 年科技 部牽頭成立了全國智能交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室 ， 在國務(wù)院各有關(guān)部門的大力協(xié)同和配合下，地方政府及科研單位、院校、企業(yè) 都 積極 地 參與，經(jīng)過不懈努力，取得了許多令人可喜的研究和建設(shè)成果，其中包括建立了國家級的智能交通系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，制定了中國智能交通發(fā)展戰(zhàn)略和中國智能交 通系統(tǒng)體系框架，一些城市編制了地方智能交通系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和體系框架， 建設(shè)了各類 智能交通應(yīng)用系統(tǒng)，在 一些 關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品 研發(fā)以及 產(chǎn)業(yè)化等方面也取得了令人矚目的成績 9?！笆濉奔啊笆晃濉逼陂g，科技 部在國家科技攻關(guān)計劃中設(shè)立了“智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和示范工程”項目 。 電子警察 系統(tǒng) 因其 全天候工作 的特性 ，在緩解日益繁忙的道路交通管理任務(wù)與警力嚴(yán)重不足之間的矛盾同時 10，一定程度上消除了道路交通管理在時間和空間上的 盲點 ，擴(kuò)大了交通管理的監(jiān)控時段和第 一 章 緒論 3 監(jiān)控范圍，也提高了交通參與者遵紀(jì)守法意識，得到各級道路交通管理 部門的認(rèn)同，成為各級道路交通管理部門科技強(qiáng)警的重要手段，目前在國內(nèi)各級城市都有廣泛應(yīng)用 ， 北京、上海、天津、重慶、廣州、深圳、濟(jì)南、青島、杭州、中山 等城市進(jìn)行的試點示范工程等項目 也 正在 順利實施 。 近期 ，交通運輸部將結(jié)合 實施中 的十二五規(guī)劃， 進(jìn)一步提高 智能交通 在整個交通運輸業(yè)中的比重，加 速 我國 智能交通 的建設(shè)和完善。 目前 ，各地 紛紛 在現(xiàn)有交通設(shè)施的 基礎(chǔ) 上 ，著力提升智能交通水平，發(fā)展和延伸智能交通產(chǎn)業(yè)鏈 11。 第三節(jié) 課題的研究內(nèi)容 智能交通系統(tǒng)是交通的大趨勢，而電子警察系統(tǒng)是智能交通中難度較大的一個系統(tǒng)，隨著圖像的清晰度越 來越高，廣大用戶對通過圖像實現(xiàn)的功能要求也是越來越多 ： 車輛軌跡、視頻測速、不按車道行駛、視頻檢測紅綠燈、違章聯(lián)動錄像 等等 ，簡單的運用車牌定位和識別技術(shù)以及外觸發(fā)已經(jīng)難以實現(xiàn)了。需要采用基于 視頻檢測的 行為分析技術(shù)，同時利用多種算法技術(shù)結(jié)合交通特點，才能實現(xiàn)這些要求。 本文研究立足于智能交通系統(tǒng)的大背景， 對目前 電子警察系統(tǒng) 的 應(yīng)用進(jìn)行調(diào)研，依據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題提出了本文的研究目標(biāo)，一種基于虛擬線圈和視頻檢測技術(shù)為主體的電子警察系統(tǒng)。本文 根據(jù) 軟件工程的流程，首先介紹了電子警察系統(tǒng)的概念，提出基于視頻檢測的電子警察前端系統(tǒng) 的功能性需求和非功能性需求，接著分別從系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程、各模塊功能等方面對子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)描述，闡述了數(shù)據(jù)庫的設(shè)計思路和數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，最后介紹了系統(tǒng)的實現(xiàn)，測試驗證了系統(tǒng)的可用性、實用性 。 本文采用 臺 C/C+語言作為開發(fā)工具，統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和安全性，支持多種硬件平臺，可以適應(yīng)系統(tǒng)部署的各種外部環(huán)境， C/C+的高效性并且可以簡便地與高清相機(jī)聯(lián)合編程，能夠使電子警察前端系統(tǒng)的軟硬件緊密結(jié)合，具有較高的性能優(yōu)勢。 第四節(jié) 論文組織結(jié)構(gòu) 全文共分為 六 章： 第一章為緒論 ， 主要介紹系統(tǒng)開發(fā)的背景、意 義和國內(nèi)的研究與發(fā)展現(xiàn)狀，以及系統(tǒng)開發(fā)要實現(xiàn)的目標(biāo) 。第二章為系統(tǒng) 需求 分析，介紹 了電子警察系統(tǒng)的第 一 章 緒論 4 基本概念， 對 論文設(shè)計的電子警察系統(tǒng)提出 功能性 和非功能性需求。 第三章為系統(tǒng) 總體 設(shè)計 ， 介紹 了 系統(tǒng)整體架構(gòu)的設(shè)計 、系統(tǒng)的部署結(jié)構(gòu)、 軟件模塊的功能和數(shù)據(jù)庫設(shè)計 。第四章為系統(tǒng) 詳細(xì)設(shè)計 ， 通過 軟件工程 的方法 結(jié)合及具體實現(xiàn)方案對整個系統(tǒng)進(jìn)行 設(shè)計 。 第五章 為系統(tǒng)實現(xiàn)與測試，介紹了系統(tǒng)的開發(fā)語言、開發(fā)環(huán)境，和軟件測試結(jié)果。 第 六 章為總結(jié) 與展望 。對系統(tǒng) 的 設(shè)計實現(xiàn) 過程 進(jìn)行總結(jié)， 結(jié)合智能交通的行業(yè)發(fā)展趨勢 對下一步的 系統(tǒng)的 開發(fā) 完善 進(jìn)行展望 。 第 二 章 系統(tǒng)需求分析 5 第二章 系統(tǒng)需求 分析 本文 設(shè)計的 基于視頻檢測的電子警察前端系統(tǒng) ， 是一款結(jié)合電子警察應(yīng)用現(xiàn)狀和用戶需求的產(chǎn)品，它不同于傳統(tǒng)的電子警察前端，不需要鋪設(shè)物理線圈，節(jié)省了系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)的人工成本，同時視頻檢測可以實現(xiàn)多種違章行為的采集取證，較過去的只能監(jiān)測闖紅燈行為的系統(tǒng)，能夠滿足用戶的需求。 第一節(jié) 電子 警察系統(tǒng)概述 電子警察 系統(tǒng)的概念 電子警察 系統(tǒng) 作為 智能交通系統(tǒng) 不可 缺少 的組成部分，在現(xiàn)代交通系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色 10。 電子警察系統(tǒng) 通常被稱為 闖紅燈 抓拍系統(tǒng) ，它 安裝在需要監(jiān)測的交通路口，能夠自動監(jiān)測 機(jī)動車闖紅燈等 違章 行 為 ，并且進(jìn)行自動采集取證 ， 不需要人工干預(yù)，從而 實現(xiàn)對 交通 路口 24 小時不間 斷監(jiān)控， 實現(xiàn)了交通路口 的 無人值守 ， 為交警部門節(jié)約了大量警力。 作為 交警部門的 輔助執(zhí)法 手段， 要求電子警察系統(tǒng) 提供的證據(jù)盡可能嚴(yán)謹(jǐn)，直觀且具有說服力 ，電子警察 系統(tǒng)能 夠 自動識別車輛 ，并且提取執(zhí)法所需要的違章信息，還能夠?qū)π畔⒌拇鎯蜕蟼?。電子警察系統(tǒng)是 智能交通系統(tǒng) 不可或缺的重要 組成部分 ， 電子警察系統(tǒng)的應(yīng)用， 為 各級交警 部門提供 了科學(xué)、高效 的管理和執(zhí)法手段， 同時可以 警示機(jī)動車駕駛員，規(guī)范機(jī)動車駕駛行為 。電子警察系統(tǒng)的出現(xiàn)，有效地 改善 了城市交通擁堵 現(xiàn) 象，提高 了 城市交通運輸效率。 電子警察系統(tǒng)與傳統(tǒng)的交警路口執(zhí)法相比，具有如下的優(yōu)勢： (1)準(zhǔn)確高效。 目前應(yīng)用最為普遍的地感線圈觸發(fā)的電子警察系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對交通路口 24 小時不間斷監(jiān)控，對機(jī)動車闖紅燈的違章行為的捕獲率在 95%以上，采集的違章數(shù)據(jù)能夠作為交警執(zhí)法的有力證據(jù)。交警部門警力資源有限，即便警力充足，要對每個交通路口實行 24 小時監(jiān)控也非常困難，而一些重大交通事故往往發(fā)生在凌晨，電子警察系統(tǒng)能夠替代交警震懾駕駛員規(guī)范行使。 第 二 章 系統(tǒng)需求分析 6 (2)文明公正。 電子警察系統(tǒng)對違章行為的判斷、采集、傳輸、入庫全都自動執(zhí)行，避 免了交警和違章駕駛員 的直接接觸， 并且 違章證據(jù)可查詢可追溯，真正實現(xiàn)了 公正、公平 和 公開。 (3)不影響交通。 交警在傳統(tǒng)的上路執(zhí)法過程中，對于違章車輛會要求駕駛員停車接受處罰，一定程度上影響了正常的交通運輸情況。應(yīng)用電子警察系統(tǒng)之后，不再需要對違章車輛停車處罰，所有違章記錄都會傳輸?shù)胶蠖吮O(jiān)控中心的違章處罰系統(tǒng)里面，后端操作人員通過操作違章處罰系統(tǒng)的客戶端，就可以實現(xiàn)對違章行為的非現(xiàn)場處罰。 電子 警察系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu) 典型的電子警察系統(tǒng)通常包含三部分：前端采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和后端處罰系統(tǒng)，其 結(jié)構(gòu)圖如圖 示。 (1) 前端 采集 系統(tǒng) 前端采集 系統(tǒng) 用來監(jiān)測路口， 抓拍 有違章行為的機(jī)動車 ，從而采集車輛信息。前端子系統(tǒng)的硬件主要包括前端系統(tǒng)主機(jī)，攝像機(jī)， 補(bǔ)光燈 ， 紅燈信號 采集 器等等 ，前端主機(jī)的數(shù)據(jù)采集可以處理多個高清攝像頭 ， 多個方向的路口數(shù)據(jù)由前端主機(jī)處理之后，通過光纖傳輸至后端中心平臺。 (2) 網(wǎng)絡(luò) 傳輸系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 傳輸 系統(tǒng)由光纖收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等組成， 用來把前端系統(tǒng)采集的違章記錄傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)中， 傳輸網(wǎng)絡(luò)可以是廣域網(wǎng)、城域網(wǎng) 或者 電子警察系統(tǒng)建設(shè)的 專用 網(wǎng)絡(luò)。 (3) 后端處罰系統(tǒng) 后端處罰系統(tǒng)通常 包括 違章處罰系統(tǒng) 、 數(shù)據(jù)存儲 服務(wù)器 等 。 后臺操作人員通過 登錄違章處罰系統(tǒng) ， 可以 查詢違章情況，并且可以依據(jù)實際使用情況連接到打印機(jī)打印罰單 ，完成非現(xiàn)場處罰工作 。 13 第 二 章 系統(tǒng)需求分析 7 圖 子警察 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 圖 基于視頻 檢測的電子警察前端系統(tǒng) 簡介 本文研究的是一種基于視頻檢測的高清電子警察前端系統(tǒng)。 當(dāng)前 全國 已經(jīng)建設(shè)完成的 電子警察系統(tǒng) 中，還有一大部分采用的是標(biāo)清數(shù)碼相機(jī)或者普通民用相機(jī) 。 標(biāo)清相機(jī)的圖片質(zhì)量較差，只能模糊地看到機(jī)動車違章過程，有時候還無法辨認(rèn)出機(jī)動車號牌，給處罰造成困難。 普通民用數(shù)碼相機(jī) 的性能較標(biāo)清相機(jī)更差，這種相機(jī) 抓拍時滯 非常大 ， 根本無法清晰地拍攝出運動 的物體。無論是采用標(biāo)清相機(jī)還是民用相機(jī)的 電子警察系統(tǒng) 都無法 適應(yīng)惡劣環(huán)境下的連續(xù)工作， 而且 可靠性 和 穩(wěn)定性都很差 14。 當(dāng)前，各電子警察主第 二 章 系統(tǒng)需求分析 8 流廠商都在大力發(fā)展智能交通專用的高清數(shù)碼相機(jī)，高清化是智能交通的發(fā)展趨勢。 現(xiàn)有的電子警察系統(tǒng)，主要有兩類檢測方式：外觸發(fā)方式和純視頻方式。外觸發(fā)方式包括線圈觸發(fā)和雷達(dá)觸發(fā)，外觸發(fā)方式技術(shù)成熟，在全國有大量的成功應(yīng)用案例。視頻檢測方式， 利用圖像處理、行為分析等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)車輛違章行為 ，視頻檢測技術(shù)具有安裝簡便、升級方便、維護(hù)成本低等優(yōu)勢。隨著視頻檢測技術(shù)不斷提高，視頻 檢測 將會 逐步取代外觸發(fā)。 第二節(jié) 視頻 檢測電子警察前端系統(tǒng)的需求分析 軟件需求分析的任務(wù) 是 完整、準(zhǔn)確、 具體地確定 目標(biāo)系統(tǒng) 的綜合 要求 ，在需求分析階段需要確定哪些工作是系統(tǒng)必須完成的，對 軟件的功能 以及 性能 進(jìn)行全面的詳實的描述 ，確定軟件設(shè)計的限制，定義軟件的其他有效性要求 15。需求 通?？梢?分 為 功能性需求和非功能性需求 。 系統(tǒng)功能 性需求 系統(tǒng)功能性需求是指系統(tǒng)為滿足用戶的某種需要預(yù)期提供的功能和服務(wù)16。本文 通過仔細(xì) 地 調(diào)查 得到 的基本需求，系統(tǒng)需要實現(xiàn)以下功能 ：闖紅燈 違法抓拍、 卡口 抓拍、 號牌 自動識別、 其他 違法類型抓拍（ 壓黃線 ，車輛禁左行、禁右行，車輛不按車道行駛，逆行等 ） 、違法 錄像截取、 設(shè)備 管理 等，系統(tǒng)用例圖如圖 示。 第 二 章 系統(tǒng)需求分析 9 u s e 燈 違 章 抓 拍卡 口 抓 拍其 他 違 章 類 型 抓 拍號 牌 識 別違 章 錄 像設(shè) 備 管 理圖 統(tǒng) 用例 圖 (1) 闖紅燈 違章 抓拍 系統(tǒng) 使用 視頻檢測 方式 ，采集經(jīng)過路口的每輛車的視頻流，經(jīng)過分析獲得車輛行駛軌跡，結(jié)合車道和紅綠燈狀態(tài)信息，對有闖紅燈行為的車輛進(jìn)行記錄采集，每一輛違章機(jī)動車需要 抓拍 三 張圖 組成一條違章記錄 ， 三張圖片的抓拍位置 分別是停車線前 1 張，經(jīng)過 停車線 1 張和駛離 停車線 一段位移后 1 張 4。抓拍的圖片要能夠 清晰反映 出違章 車輛 信息 、停車線和 紅燈狀態(tài) （俗稱闖紅燈三要素） ， 抓拍圖片必須要進(jìn)行防篡改處理 ，在 圖片上 疊 加“路口名稱、車道方向、車道名稱、 抓拍 時間、車牌號碼”等字符信息 ， 用戶可以 根據(jù) 需 求設(shè)置 所需的 字符疊加信息 。 (2) 卡口 抓拍 系統(tǒng) 使用 視頻檢測 方式，采集經(jīng)過路口的每輛車的視頻流，經(jīng)過分析獲得車輛行駛軌跡 ，對每一輛通過路口 的車輛抓拍 存儲 ， 抓拍圖片的 位置在 停車線前。圖片要能夠清晰反映車輛 信息、停車線 ， 抓拍圖片必須要進(jìn)行防篡改處理，在 圖片上 疊加“路口名稱、車道方向、車道名稱、抓拍時間、車牌號碼”等字符信息 ，用戶可以根據(jù)要求設(shè)置所 需的 字符疊加信 息?？?抓拍功能可以 根據(jù)路口車流量及前端主機(jī)壓力狀況，由用戶設(shè)置是否開啟。 第 二 章 系統(tǒng)需求分析 10 卡口 抓拍的主要用途是 統(tǒng)計車流量，同時 還可以 計算車道占有率等 道路 信息，為交警 對交通 管控、 信號燈控制、稽查布控 等 提供重要數(shù)據(jù) ，從而緩解交通擁堵現(xiàn)象，提高路口車流通行率。 (3) 其他 違法類型抓拍 系統(tǒng) 使用 視頻檢測 方式，采集經(jīng)過路口的每輛車的視頻流，經(jīng)過分析獲得車輛行駛軌跡 ，對有違章行為（ 壓黃線 ，車輛禁左行、禁右行，車輛不按車道行駛，逆行 ） 的車輛進(jìn)行抓拍存儲，每輛違章車輛都抓拍 3 張圖。每張圖片都要能夠清晰反映車輛 信息、停車線 ， 抓拍圖片必須要進(jìn)行防 篡改處理，在 圖片上 疊加“路口名稱、車道方向、車道名稱、抓拍時間、車牌號碼”等字符信息 ，用戶可以根據(jù)要求設(shè)置所 需的 字符疊加信息。 其他 違法類型抓拍 功能可以 根據(jù)路口車流量及前端主機(jī)壓力狀況，由用戶設(shè)置是否開啟。 其他 違法類型抓拍 功能可以用于進(jìn)行非現(xiàn)場 處罰， 對違反交通規(guī)則的機(jī)動車輛駕駛者起到了規(guī)范和震懾作用 ，從而緩解交通擁堵現(xiàn)象，提高路口車流通行率。 (4) 號牌 識別 系統(tǒng) 對抓拍圖片進(jìn)行自動號牌識別，能夠定位并識別車牌號碼、車牌顏色，對于車牌清晰無無損的正常號牌 ， 要求 識別率 正確 在 90%以上，車牌定位 及 車牌識別 時間 要低于 200牌識別車牌 掛放 傾斜角不大于 30， 寬度范圍為80像素點， 能夠 識別 道路上行駛的大部分機(jī)動車號牌類型，特種車輛不作要求，識別的號牌類型包括普通民用、軍用、武警、使領(lǐng)館、臨時號牌等等，能識別藍(lán)、黃、白、黑四種車牌底色 。 (5) 違章 錄像 系統(tǒng)抓拍違章車輛的同時，按照違章時間截取車輛行駛的視頻流，作為違章處罰的輔助證據(jù)，違章錄像與違章記錄進(jìn)行關(guān)聯(lián)。用戶可以自定義違章錄像時長、違章錄像質(zhì)量，違章錄像保存在電子警察前端主機(jī)中，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看和下載錄像。 (6) 設(shè)備 管理 實現(xiàn)對紅燈信號檢測器的管理， 包括紅 燈狀態(tài)上報和紅燈信號檢測器運行狀態(tài)上報 ；實現(xiàn)對攝像機(jī)狀態(tài)的管理， 能夠顯示相機(jī)是否在線，相機(jī)離線及時上報 ；實現(xiàn)對電子警察 前端 主機(jī)硬盤的管理， 定時定期刪除硬盤內(nèi)的過期數(shù)據(jù) ；第 二 章 系統(tǒng)需求分析 11 實現(xiàn)用戶對主機(jī)的管理，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查看主機(jī)運行日志，可以遠(yuǎn)程重啟軟件或者電子警察主機(jī) ， 方便 軟件后期 的使用 和 維護(hù)工作 。 系統(tǒng)非 功能性需求 系統(tǒng)的 非 功能性需求是指軟件產(chǎn)品為滿足用戶業(yè)務(wù)需求而必須具有的除功能性需求外的特性 16， 非 功能性需求 通常包括對系統(tǒng)性能、 可靠性、 可維護(hù)性、可擴(kuò)展性 等方面 的 需求 。 (1) 遵循標(biāo)準(zhǔn) 系統(tǒng)設(shè)計遵循國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)要求，嚴(yán)格按照 闖紅燈自動記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件 (496公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件 (497。 (2) 系統(tǒng)性能 單臺主機(jī)支持 4 臺高清攝像機(jī)接入，能夠同時監(jiān)測 4 向 8 車道的交通路口，車輛捕獲率：白天 90%，夜間 80