系统安畅®高清闯红灯 卡口抓拍系统

○R安畅®高清闯红灯+卡口抓拍系统

技术方案

哈尔滨新中新电子股份有限公司

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第一章前言

1.1建设目标

公安部交通管理局《关于公安交通指挥中心建设与发展的若干意见》提出的“中心”建设的总体目标是

1、加强交通工程基础建设搞好道路功能与渠化设计完善道路交通标志标线和各种道路交通安全设施加强路面秩序管理和交通安全宣传教育提高全体交通参与者的现代化交通意识为系统正常运行和系统综合效益的发挥创造良好条件。

2、应用计算机、 电子、 自动化、信息等高新技术按照系统工程原理将交通信号控制系统、 电视监视系统、交通信息管理系统、通信系统、交通诱导系统等有机地结合为一个整体充分发挥系统的整体效益建立具有数据采集、处理能力、决策能力和组织协调、指挥能力的科学、高效的交通指挥运行机制。

本次电子警察工程通过在交通路口安装电子警察设备主要实现两个目标

1、通过电子警察的威慑作用督促驾驶员遵章驾驶消除交通隐患创建安全、和谐的交通秩序。

2、利用电子警察设备提供的卡口、录像及视频监控等功能作为平安城市监控系统的补充。

1.2设计原则

总体设计符合“金盾工程”要求的原则。

1、系统的先进性

当前计算机及通信技术高速发展对系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术而且还必须考虑随着技术的进一步发展能在系统中不断溶入新技术保持一定的先进性。

在系统设计和设备选型方面采用国际上先进的视频图像与数字通讯技术结合EIA标准对系统进行设计确保系统在国内的领先地位。

2、系统的稳定性

作为一个关键系统不管在任何情况下均应保证系统安全、正确地完成相应功能。完整性、正确性和可恢复性将是系统建设中需考虑的一个重要问题。系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的防止。如有发生也应做到可及时地恢复。

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3、系统的兼容性

随着技术发展、系统信息量的变化系统的各种外部设备环境均会有所变化。所以要求系统的软件具备在不同平台上运行的能力并保证它们应用系统的兼容性。系统的硬件具有一致的接口环境能较容易地进行替换和升级。

4、系统的可扩展性

由于系统是逐步到位的它是随着信息量的增多而逐步地扩充所以设备的各种配置是可扩展的系统的接续也应是随着模块式地扩充应用系统的模块也必须符合结构化原则可方便扩充。所以整个系统要充分考虑部件级系统级应用级的模块化扩充使系统具有很强的适应力。

5、系统的可使用、可维护性

系统提供的功能要比较完备使用方便,即对于系统中的设备如何方便维护方便恢复是系统建设时需充分考虑的问题。

在系统的功能和设备选用上充分考虑到实际工作中的需要采用业内通用的易于维护的系统平台应用软件界面友好安装、使用、维护简单便捷业务流程清晰符合常规业务处理习惯系统数据维护方便备份及数据恢复快速简单系统软件配置体现自动化避免复杂的系统配置文件。

6、系统的安全性、保密性

整个公安信息系统安全的问题是系统建设中一个优先考虑的关键所以整个系统数据要充分安全要严格实行操作按级管理对关键数据实施特殊保护各种操作要做好记录便于查找。 网络建设需符合公安部的有关规定充分考虑网络的安全性。应充分考虑误操作的出现及解决。

系统采用数据加密、 口令保护、多重权限设置、数据校验等手段保证数据和照片的安全性、保密性、完整性、一致性和相容性

7、标准和规范

设备及部件选型必须符合国内外相关标准 以及公安部和省公安厅的技术规范。

8、系统的经济性

以上的各点都是十分重要的但是整个系统也得充分重视其经济性达到较好的性能价格比。此中要充分考虑系统要随需要而逐渐投入规模要根据实际逐渐扩展。最大的经济性来源于系统的整体性和可扩展性。没有整体优化特性的系统必将导致最大的浪费。绝不能发生随业务发展而推翻原先系统的这种情况。

在以上的设计原则下系统应达到如下目标

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 快速反应

实现接警快速、处警迅速、报警定位快速准确、信息及时传送等。

 使用可靠

指挥中心的核心部件应有备份通信线路有多路由其他所有部分设备应成熟可靠。 严密安全

根据公安系统的保密原则系统设计应保证系统安全防止泄漏和系统非法入侵。 信息共享

系统设计应能通过计算机联网实现指挥中心和公安系统内其他信息共享。

 科学决策

系统设计应能充分利用计算机的存贮能力将各种信息保存在计算机内。能够通过对所有信息的比较和分析为领导决策服务。

1.3设计依据

系统设计将依据国家和部、委的相关标准和规范实施。

 公安部《闯红灯自动记录系统通用技术条件》 GA/T496-2009

 公安部《机动车自动监控记录系统通用技术条件》 GA/T497-2009

 《安全防范工程程序与要求》 GA/T95-94

 《中华人民共和国公共安全行业标准》 GA/T70-94/T74-94

 《中国电器装置安装工程施工及验收规范》 GBJ232-90.92

 《安防系统工程验收规范》 GA308-2001

 《工业企业通讯接地设计规范》

 《民用闭路监控电视系统工程技术规范》 GB50198-94

 《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94

 《30MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统》 GB6510-86

 《计算机软件质量保证计划规范》 GB/T 12504-1990

 《计算机软件可靠性和可维护性管理》 GB/T 14394-1993

 兼顾有关国际通用标准、协议和规范。

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第二章安畅电子警察系统

基于上述电子警察项目的建设目标和系统设计原则本次电子警察系统方案为视频检测、 LED补光、工业高清摄像机抓拍并以闯红灯抓拍、卡口抓拍为主、兼可扩展抓拍逆行、压黄线 同时提供全景视频录像、高清晰实时记录图片和交通流量采集的多功能电子警察。

2.1 系统概述

安畅®高清闯红灯抓拍系统主机选用哈尔滨新中新电子股份有限公司独立研发、生产、具有自主知识产权的ZP X-415系列主机。该系统以具有自主独立知识产权的视频动态跟踪检测技术为核心 同时集机器视觉技术计算机图像处理技术通信技术及自动控制等技术利用工业级CCD摄像机作检测传感器对动态的交通视频图像进行实时处理 500万像素高清摄像机作为图像抓拍设备。从而实现道路交通信息采集、车辆行驶行为检测、路况图像监控、交通违法抓拍等功能的先进的闯红灯违法抓拍系统。

安畅®高清闯红灯抓拍系统由前端路口电子警察系统和指挥中心处罚管理软件两大部分组成。

电子警察系统组成示意如下图所示

图1电子警察系统示意图

2.2 系统工作原理

1、视频检测的计算方法

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视频检测高清抓拍型电子警察系统是一个集图像采集、图像处理和信息管理系统为一体的综合系统。计算机图像处理主要由图像输入 图像存储和刷新显示 图像输出和计算机接口等极大部分组成这些部分的总体构成方案及各部分的性能优差直接影响处理系统的质量。 图像处理的目标是代替人去处理和理解图像 因此实时性灵活性精确性是对系统的主要要求。视频检测方法的主要实现如下图

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2、频检测算法

视频检测算法流程如下

背景自适应学习过程中采用快速小波提升算法记录垂直水平 +45度 -45度的高频信息。

上述背景高频信息的基础上配合SODP算法从而得到很好效果的车辆运动特征图像

区域分割预处理利用序贯积相关算法和区域几何参数快速提取算法滤除行人阴影并提取轮廓曲线基元

区域分割提取车辆的运动特征向量

动态目标跟踪

利用ART神经元网络并辅以统计模式及句法结构进行模式识别

基于ARMA模型的综合预测器进行精确定位

再利用ART神经元网络进行车尾部识别

其中在区域分割后接下来进行目标跟踪利用相邻两帧的区域匹配从图像序列中建立目标链跟踪目标从进入监视范围到驶离监视范围的整个过程。首称要确定匹配准则。常用的图像匹配方法有Hausdorff距离区域法和图像互相关。这两种方法都需要逐个的计算。为了减小计算量采用区域特征跟踪法。 目标区域的特征包括区域形心坐标、区域包围矩形、区域运动速度及运动方向和区域面积。我们的匹配准则采用了三个假定 同一目标所对应区域在相邻两帧中面积相近 同一目标在前一帧中的区域形心与后一帧中区域形心距离相近同一目标车辆轮廓曲线基元相近。动态目标跟踪实现框架如下

将第一帧的各个区域当作不同的目标对各个目标区域启动目标链。

根据判决准则如果某目标链中的区域在当前帧找到了匹配区域则用找到的匹配区域特征更新该目标链中的区域特征。

如果在形心预测值所在位置当前帧区域和目标链中区域面积相差很大则可以认为发生了合并或者分裂现象。对目标链中的区域包围矩形在本帧查找该矩形覆盖了几个区域如果多于一个区域则认为发生了分裂现象。对分裂现象出现的新区域启动新目标链。同理对于本帧区域的包围矩形查找该矩形覆盖了几个目标链中的区域如果多于一个则认为发生了合并现象利用合并区域启动新的目标链 同时终止那些被合并区域的目标链。

对于目标链中的区域如果在本帧没有与之相匹配的区域存在则认为发生了消失现象。目标链并不立即终止只有在经过数帧仍没有找到匹配之后才终止该目标链。

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查找本帧是否还存在新进入区域的目标如果存在则启动新的目标链。

这样便跟踪了图像序列中的目标 同时得到车辆在监视范围运动轨迹和平均速度等信息。将这些信息送入ARMA模型的综合预测器即可精确定位并能判别车辆的各种违章情况对于车尾部识别框图如下

ART

车辆尾部识别流程图

3、视频检测原理与抓拍控制实现方法

视频检测系统利用当前先进的数字图像处理技术根据离散数学的相关算法对捕获的数字图像信号进行不断的运算执行某些特定的加工和分析通过计算机处理输出检测结果和完成抓拍记录功能。安装在路口的检测摄像机获取实时图像控制主机通过图像采集接口将图像信号转换成数字信号。在视频图像中根据不同的车道预先设定一个或多个检测范围这些检测范围之内的像素组成了虚拟的检测区域。因为实时检测图像每秒钟有25帧的图像变化每一帧图像的检测区域之内的像素灰阶值都是有变化的。当有运动车辆通过检测区域的时候检测区域之内的像素灰阶值会产生一个比较明显的动态变化则表示有车辆从该检测区域通过。

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计算检测区域图像描绘子决策过程判断是否有车及是否触发

视频触发信号产生的一般过程

若灰阶值的差异大于某个设定的阀值阀值的大小可以根据不同的路口情况进行设定和自学习适应 阀值越低检测的精度就越高 比较小的物体进入检测区域就能触发感应相反 阀值越高检测的精度就越低需要比较大的物体进入检测区域才能触发感应。每一个进入检测区域的车辆触发感应之后系统的抓拍控制软件的计数器进行一次的记录触发的次数就是该车道某个时间段的车辆流量数据。车辆进入检测区域后直到车辆离开检测区域系统的抓拍控制软件根据这两个时刻的时间记录可以得出一个时间差再根据设定的检测区域的长度可以计算出该车辆经过的速度及路段平均时速、平均车头距等交通流量信息。

车辆检测图像

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