高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統技術方案v20-分體式畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 / 36圖：車輛定位及牌照定位識別6) 高性能嵌入式平臺產品生命周期長與一般嵌入式 DSP 主機或智能攝像機系統運算性能量體裁衣設計不同，該系統采用了高性能I7 通用 CPU 架構設計，不僅能夠完成目前該系統所涉及的路口交通違法抓拍、交通參數檢測、交通事件檢測、高清視頻監控等多種復雜的系統功能，而且預留充足的系統升級空間，對未來一段時期內的系統升級需求也能更好響應，能夠更好的保護用戶投資，延長系統的實際生命周期。7) 無牌車輛、遮擋號牌車輛準確抓拍由于采用了車輛模型識別、車牌定位以及目標動態跟蹤分析技術，因此，系統具備對無牌車輛和遮擋號牌車輛的檢測和抓拍能力。系統可以將無牌車或遮擋號牌的車輛抓拍數據以獨立的目錄保存，并支持上端管理平臺按照車輛檢測地點、過車時間等技術要素進行遠程查詢、檢索。圖：無牌車輛檢測及抓拍 高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統技術方案____________________________________________________________________________________________________ 12 / 36第三章. 技術原理視頻檢測原理卓視智通高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統，針對城市道路大流量道路的具體特點，采用五百萬像素高清數字攝像機實時視頻流，利用先進的數字圖像處理技術、模式識別技術、車輛檢測技術、紅燈信號識別技術等結合交通工程學的要求，實現車輛的檢測、跟蹤、識別與高精度抓拍。作為專用于路口闖紅燈電子警察系統而言，如果說 CCD 成像技術是其眼睛，那么視頻檢測處理則是系統的大腦，是本系統中的最關鍵部分和最核心單元。結合多年的交通行業智能視頻分析產品研發和實際應用經驗，我公司已研究出一套非常成熟的視頻檢測核心算法，其主要工作原理如下：? 首先進行高清的圖像的預處理，去掉圖像的抖動和噪聲，得到穩定純凈的視頻圖像。? 根據攝像機物理參數，對視頻流進行坐標標定。? 隨后基于視頻流進行目標的檢測和提取，提取出視頻圖像中的活動目標，這些目標可能包括車輛目標也包括行人、摩托車、自行車等，隨后逐幀對視頻圖像中的目標進行持續跟蹤。? 對上述目標關鍵特征進行分析，如目標類型、目標大小、目標速度、目標顏色等，對于車輛目標更要對其車輛號牌號碼、顏色、類型等進行分別記錄與跟蹤，從而得到目標的完整描述。 高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統技術方案____________________________________________________________________________________________________ 13 / 36? 根據目標的跟蹤列表，對目標進行分類，區分行人、汽車、摩托車等類型。? 根據用戶配置的功能，對無效目標進行技術過濾，并結合用戶設定的違法規則進行抓拍。? 根據完整、準確的目標歷史跟蹤軌跡數據，結合系統配置的檢測規則進行目標違法行為的判定。對于闖紅燈違法、單行線違法、應急車道違法、非機動車道違法、導流帶違法、違法調頭、未按照指示標線行駛等多種交通違法行為，只需根據跟蹤列表和配置規則進行簡單的規則判定即可。對于交通參數檢測、交通事件分析也完全可以基于上述規則準確獲取，這就保證了系統在增加多種檢測功能時，并不需要增加太多的計算復雜度，即可實現多種檢測功能并行運算采用視頻觸發方法進行車牌識別，通過運動檢測、目標跟蹤、車輛底邊檢測、車燈檢測跟蹤、邊緣檢測等技術，進行車輛的定位和車牌粗定位，結合攝像機標定進行車牌校正，從而實現高速和高識別率的車牌識別。通過運動檢測、目標跟蹤、車輛底邊檢測、邊緣檢測等技術進行車輛的定位和車牌的粗定位，能夠有效提高車牌定位的準確性和定位速度，結合攝像機標定技術進行車牌矯正相比傳統車牌矯正方法也更有優勢。同時基于視頻流多幀連續的優勢，在識別過程中我們采用了多幀識別結果對比評估機制，系統默認將識別可信度最高的識別數據作為唯一識別結果進行輸出，從而提高了系統車牌識別的精度。 圖：車牌識別流程示意圖 高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統技術方案____________________________________________________________________________________________________ 14 / 36整體架構圖：系統架構示意圖系統由前端信子系統、傳輸子系統及中心子系統三部分組成：前端子系統主要功能為信息采集、視頻車輛檢測、通訊，即采集并記錄所有經過斷面的機動車等信息，對經過的車輛進行車牌識別，采集斷面機動車的圖片和數據信息，并與信息中心通訊。前端子系統主要包括：500 萬 CCD 高清攝像機及 500 萬像素高清鏡頭+智能主控機、LED 頻閃補光燈及控制器、室外型防護罩、高性能智能主控機、浪涌保護器及電源、數字防雷器等主要部件。? 視頻采集采用 DSP 嵌入式 500 萬像素 CCD 高清攝像機+I7 高性能嵌入式智能主控機，作為路口前端圖像采集和智能交通視頻分析設備。 高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統技術方案____________________________________________________________________________________________________ 15 / 36? 檢測方式采用純高清視頻流監測觸發，準確捕獲車輛通過時間、位置，車輛牌照自動識別、純視頻識別紅燈信號。? 抓拍性能采用 500 萬像素 CCD 高清攝像機進行抓拍，單張圖片分辨率高達 2448（H）2048 （V），可根據違法車輛軌跡精確抓拍反映車輛動態違法過程的三張圖片，且能夠自動合成一個圖像文件進行存儲。圖片格式按公安部標準采用 JPEG 格式。系統可自動按照要求以 2X2 或 3X1 模式合成的非現場執法證據圖片，可采用水印防偽或者 MD防偽驗證技術，確保圖片不會被人為篡改。? 智能主控機采用高性能、低功耗嵌入式主機，散熱好、穩定性高；系統采用 Windows 操作系統，界面友好，操作簡便。適用于高溫、高濕、室外等惡劣環境。主機可完成高清視頻檢測、高清車輛抓拍和車牌識別、高清視頻錄像存儲、視頻轉發、圖片合成及存儲、圖像優化及車牌二次識別等功能。系統如果采用 3G/WIFI 等低帶寬傳輸方式時前端必須配備智能主控機，用于定期數據、圖片、視頻流的循環存儲，以防通訊不暢或者無法正常通訊時前端系統無法正常檢測。? LED 頻閃燈使用高效率、壽命長的 LED 頻閃燈作為補光設備，避免了對駕駛人員及行人造成影響，同時補光燈采用頻閃同步技術，將攝像機實際工作幀率與頻閃燈頻率進行同步，在確保補光效果的前提下大幅降低了實際功耗，使其更加節能、環保、長效。? 數據匯集系統前端數據匯集采用多業務大緩存光纖收發器完成。具備以太網信號、RS232 信號、I/O 開關量信號等多類型信息匯聚傳輸能力。能夠通過網管系統實時監測前端設備工作狀態，采用以太網通訊和低速率、開關量信號隔離傳輸方式，當前端設備網絡通訊不暢時，并可通過開關量信號對前端設備進行遠程電源復位。采集系統與監控中心服務器采用專網傳輸，在網絡條件許可情況下，可以通過后臺管理機觀看前端高清攝像機+ 智能主控機的實時監控畫面；? 多車道抓拍高清攝像機+智能主控機具備多車道抓拍能力，即根據需要可由一臺攝像機進行 13 個方向的交通違法抓拍任務，系統采用軌跡跟蹤技術，可防止相反方向車輛誤拍。 高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統技術方案____________________________________________________________________________________________________ 16 / 36? 卡口功能路口多功能闖紅燈自動記錄系統，具有車輛卡口抓拍功能；即：可對每一輛通過路口斷面的車輛進行尾牌檢測、抓拍、識別。對闖紅燈車及其他常見交通違規行為車輛抓拍三張照片，對于正常卡口車輛抓拍一張照片。. 任務目標北京卓視智通高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統，主要實現的任務如下：1) 對闖紅燈車輛在停車線前與線后都要抓拍，用于記錄違法車輛完整的違法行車軌跡；2) 闖紅燈違法取證圖片中，須能看到清楚的紅綠燈狀態，停車線，和違法車輛及行車軌跡；3) 對所有經過被路口斷面的車輛進行尾牌抓拍與車牌識別；4) 對于其他交通違法行為，如：壓線、不按規定車道行駛，也都將按照取證規范提供交通違法前、違法行車中、違法過程結束三張照片，清晰記錄車輛違法整個過程；5) 對于綠燈、黃燈期間通過路口的車輛逐一進行尾牌抓拍，并可自動識別車牌特征，能夠看清車身特征、車標特征等車輛要素。圖：前端路口設備架設示意圖. 前端存儲每個路口采用嵌入式智能主控機內置 工業級硬盤，可以對路口四個方向數據進行集中存儲，包括：交通違法抓拍圖片、卡口車輛數據、交通流量數據、高清實時錄像等。 高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統技術方案____________________________________________________________________________________________________ 17 / 361) 交通違法車輛抓拍圖片交通違法記錄的圖片為 24 位真彩色，每幅圖片不低于 500 萬像素，合成后的違法圖片不大于2MB。當通信出現故障時，設備前端具備存儲 100000 條以上違法合成數據的能力所需的空間如下：圖片：2M*100000 條/1024=195GB2) 卡口車輛抓拍圖片及數據交通違法記錄的圖片為 24 位真彩色，每幅圖片不低于 500 萬像素，合成后的違法圖片不大于1MB。當通信出現故障時，設備前端具備存儲 100000 條以上違法數據的能力所需的空間如下：圖片：1M*100000 條/1024=98GB數據：*100000 條/1024/1024=3) 高清實時錄像按每路口 4 臺高清智能相機一天 24 小時錄像，錄像視頻碼流每 2 分鐘不超過 20M 的視頻質量計算，則 15 天記錄所需的存儲空間為：錄像：20M247。120 秒3600 秒24 小時15 天4 路247。（損失率）247。1024M=938GB4) 總的存儲空間為：195G+146G+ +938G=1279G =充分考慮數據存儲的冗余性，前端路口嵌入式智能控制主機標配 2 T 硬盤，可以滿足上述存儲需求。. 設備配置根據目前城市路口車道分布情況，以及高清攝像機、智能主控機的系統處理性能，本系統路口主要設備清單可分為 3 種基本配置模式，詳細的系統清單請參考本方案中《系統工程清單》一章單方向 2 車道單方 2 車道的情況下，系統配置如下：? 1 臺 200 萬像素高清攝像機? 12 臺 LED 頻閃燈（視補光燈功率和視角而定） 高清路口多功能闖紅燈自動記錄系統技術方案____________________________________________________________________________________________________ 18 / 36? 1 臺嵌入式前端主控機，標配 2T 硬盤（選配，最大可支持 4 路 200 萬 CCD 高清攝像機）? 附件：防護罩、工頻同步模塊、工業級網絡交換機、網絡及電源防雷器、基本電器部件及后備式電源供電系統等2) 單方向 3 車道單方 3 條車道的情況下，系統配置如下：? 1 臺 500 萬像素高清攝像機? 23 臺 LED 頻閃燈（視補光燈功率和視角而定）? 1 臺嵌入式前端主控機，標配 2T 硬盤（選配，最大可支持 4 路 500 萬 CCD 高清攝像機）? 附件：防護罩、工頻同步模塊、工業級網絡交換機、網絡及電源防雷器、基本電器部件及后備式電源供電系統等3) 單方向 45 車道單方 45 車道的情況下，系統配置如下：? 1 臺 200 萬像素高清攝像機? 1 臺 500 萬像素高清攝像機? 3 臺或以上 LED 頻閃燈（視補光燈功率和視角而定）? 2 臺嵌入式前端主控機，每臺標配 2T 硬盤（選配,最大可支持 4 路 500 萬 CCD 高清攝像機及 4路 200 萬 CCD 高清攝像機）傳輸子系統完成前端子系統與中心子系統之間的高速通信，傳輸前端子系統所采集的各種數據、圖片及視頻流，滿足系統對分布式存儲在各前端信息采集子系統內的各種數據的調用。1) 前端帶寬需求本系統的前端子系統主要帶寬需求參考如下：? 對于系統