【導(dǎo)讀】智能交通產(chǎn)品供應(yīng)商。電子警察闖紅燈抓拍系統(tǒng)。北京博瑞凱誠(chéng)科技發(fā)展有限公司。地址：北京市朝陽(yáng)區(qū)通惠家園惠潤(rùn)園5號(hào)樓1單元。電話：010-59679257、8、9-8012

　　

【正文】 統(tǒng)，是闖紅燈、超速等違法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展主流。 Dos 屬于早期產(chǎn)品中使用，其網(wǎng)絡(luò)功能不強(qiáng)。 Windows 系統(tǒng)本就是為桌面 辦公系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，對(duì)于這種屬于自動(dòng)控制體系的產(chǎn)品是不適用的，主要是 其系統(tǒng)穩(wěn)定性較差 。 違法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的后端處理 違法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的后端管理系統(tǒng)是一個(gè)極為龐大復(fù)雜的綜合系統(tǒng)， 須另外以專題形式進(jìn)行論述，這里 僅就一些與上端 (即路口 )設(shè)備密切相關(guān)的內(nèi)容作一簡(jiǎn)單描述。為了進(jìn)一步減輕人員的工作強(qiáng)度，這部分工作也逐步在提高其自動(dòng)化處理能 力 ，如 在系統(tǒng)中增加 車牌號(hào) 碼 自動(dòng)識(shí)別 軟件 等。但一定要注意的是車牌號(hào) 碼識(shí)別 ，它只能作為輔助工具，決不能代替人工做結(jié)論性工作。 系統(tǒng)的發(fā)展 機(jī)動(dòng)車闖紅燈自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自 1996 年誕生以來(lái)，給城市道路 交通管理領(lǐng)域帶來(lái)了很大的影響。首先，它推動(dòng)了現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)在該領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。其次，為城市道路交通違法行為監(jiān)測(cè)與管理提供了切實(shí)可行的手段。 “電子警察 ”目前 已遍布全國(guó)近 100 個(gè)城市，總 數(shù) 有 數(shù) 千套 之多 ，且種類繁多，在法律依據(jù)、功能，穩(wěn)定性等方面都有長(zhǎng)足的發(fā)展。綜合交管部門的使用需求及技術(shù)可行性分析可歸為如下幾點(diǎn)： 進(jìn)一步豐富違法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中違法信息在法律上的充分必要依據(jù)： 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低維護(hù)量，這一點(diǎn)無(wú)論對(duì)使用部門還是對(duì)生產(chǎn)廠商都是非常關(guān)鍵的； 降低成本； 小型化、專用化、標(biāo)準(zhǔn)化； 網(wǎng)絡(luò)化 。 因此我們研究、生產(chǎn)和使用闖紅燈違法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)從科學(xué)，使用的角度出發(fā)，實(shí)事求是，為我國(guó)用科技手段提高城市交通現(xiàn)代化管理水平做出貢獻(xiàn)。 綜上所述：目前以視頻檢測(cè)方式運(yùn)行的電子警察系統(tǒng)在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際應(yīng)用，可以肯定地說(shuō)在技術(shù)上是完全可行的。 智能交通產(chǎn)品供應(yīng)商 34 路口電子警察系統(tǒng)硬件設(shè)備方案 電子警察硬件需求分析 路口電子警察系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)闖紅燈自動(dòng)抓拍取證功能，對(duì)路口闖紅燈違法的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行抓拍記錄。本次建設(shè)中采用 4 方向 8 車道設(shè)備，具有擴(kuò)展到 4 方向12 車道的能力。抓拍后的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖或無(wú) 線通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸至處罰中心，由處罰中心上傳到交警指揮中心。 路口電子警察系統(tǒng)主要由路口主機(jī)、攝像機(jī)、鏡頭、攝像機(jī)護(hù)罩、低照度輔助光源設(shè)備、機(jī)箱和路口桿件等設(shè)備組成。 智能交通產(chǎn)品供應(yīng)商 35 ? 紅燈點(diǎn)亮數(shù)秒后（可設(shè)定）自動(dòng)抓拍闖紅燈違法車輛圖片。所拍圖片可清晰辨別紅燈信號(hào)、停車線、違法時(shí)間、違法地點(diǎn)、違法類型、紅燈時(shí)間、車輛類型、車牌號(hào)碼、車牌顏色等內(nèi)容； ? 對(duì)違法過(guò)程進(jìn)行抓拍的記錄要求：拍攝三張全景，一張牌照共四張有效圖片；三張全景圖片信息能反映車輛闖紅燈違法過(guò)程，能清晰辨別闖紅燈時(shí)間、車輛類型、紅燈信號(hào)和整個(gè)車身通過(guò)路口的情況。 ? 要求在白天和夜間都能清晰辨別紅燈信息； ? 可實(shí)現(xiàn)路口 4 方向 8 車道的闖紅燈違法抓拍和卡口車輛信息； ? 抓拍到的圖片可傳輸?shù)教幜P中心，也可接受處罰中心指令，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和歷史數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)置； ? 記錄圖片采用 JPEG 格式存盤，主機(jī)配備不低于 160G 的硬盤，可以保存至少 120 天的車輛記錄； ? 可對(duì)抓拍軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，包括視頻抓拍參數(shù)、車道數(shù)目、車道屬性、保存圖像的大小、數(shù)據(jù)保留天數(shù)等參數(shù)的設(shè)置； ? 要求主機(jī)連續(xù) 24 小時(shí)不間斷工作，并且程序能夠自動(dòng)運(yùn)行。一旦斷電停機(jī)，來(lái)電后路口主機(jī)能自動(dòng)復(fù)位運(yùn)行執(zhí)行程序，確保系統(tǒng)的長(zhǎng)期 有效運(yùn)行； ? 軟件應(yīng)具備 自動(dòng) 車牌識(shí)別功能，可實(shí)時(shí)識(shí)別牌照的漢字、數(shù)字、英文字母，牌照平均識(shí)別速度 150ms，白天識(shí)別車輛牌照的 識(shí)別 率大于 90%，夜間車牌識(shí)別率大于 80%。 ? 主機(jī)捕獲率：白天大于 98％，夜間大于 90％。 ? 具備無(wú)線通信接口，預(yù)留有線通信接口。 電子警察硬件總體設(shè)計(jì) 電子警察系統(tǒng)的前端硬件全部采用模塊化、嵌入式設(shè)計(jì)，保證各個(gè)模塊獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾，任何模塊出現(xiàn)故障都不會(huì)影響其他模塊的正常運(yùn)行，更不能影響這個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 同時(shí)系統(tǒng)采用防雷擊措施，主機(jī)具有防盜報(bào)警功能。 該系統(tǒng)的核心 :違法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)采用嵌入式技術(shù)，自動(dòng)采集車輛信息并完成 車輛測(cè)速 、 車牌顏色 的自動(dòng)識(shí)別功能，可以 自動(dòng)抓拍軋黃線、逆行、超速 、并通過(guò) 智能交通產(chǎn)品供應(yīng)商 36 外部獲取紅燈信號(hào)做到 自動(dòng)監(jiān)測(cè)闖紅燈車輛 。 違法自動(dòng)監(jiān)測(cè)采用基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)接口或其它數(shù)據(jù)接口方式（ RS23 RS48USB 等），易于與其它設(shè)備接口。系統(tǒng)控制工控機(jī)于各個(gè)車道違法自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的連接采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是利用先進(jìn)的光電、計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別等技術(shù)，對(duì)監(jiān)控路面過(guò)往的每一輛機(jī)動(dòng)車的特征圖像和全景圖像進(jìn)行連續(xù)全天候?qū)崟r(shí)記錄，計(jì)算機(jī)根據(jù)所拍攝的圖像進(jìn)行 車牌 自動(dòng)識(shí)別 并對(duì)嫌疑車自動(dòng)報(bào)警。 與普通電子警察設(shè)備的異同 由于我們?cè)谶`法車輛視頻監(jiān)測(cè)部分采用的是硬件方案 ,與傳統(tǒng)的軟件監(jiān)測(cè)方案有很大的區(qū)別 : 首先 :處于本系統(tǒng)核心地位的視頻監(jiān)測(cè)采用 DSP 數(shù)字信號(hào)處理器 ,DSP 本身就是為數(shù)字信號(hào)處理 (包括圖像處理 )而專門設(shè)計(jì)的運(yùn)算平臺(tái) DSP 芯片采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)（ Havard structure）。其主要特點(diǎn)是程序和數(shù)據(jù)具有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，有著各自獨(dú)立的程序總線和數(shù)據(jù)總線，由于可以同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行尋址，大大地提高了數(shù)據(jù)處 理能力，非常適合于實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)處理。 TI 公司的 DSP 芯片結(jié)構(gòu)是基本哈佛結(jié)構(gòu)的改進(jìn)類型 , ,可以同時(shí)運(yùn)算 8 條指令 ,而普通的計(jì)算機(jī)是不能做到這一點(diǎn)的 ,而且計(jì)算機(jī)上的圖像處理的速度受制于操作系統(tǒng)的性能。 ,而在一般的計(jì)算機(jī)上，實(shí)際上還是由加法和移位來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ,而圖像處理需要大量的乘法運(yùn)算。 DSP 指令。 DSP 芯片的另一個(gè)重要特征是有一套專門為數(shù)字信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)。而這也是目前計(jì)算機(jī)不具備的。 通過(guò)以上論述我們可以看出使用硬件方案于普通軟件方案的不 同，我們通過(guò)使用硬件方式的高速硬件平臺(tái)，配合我們?cè)跈C(jī)動(dòng)車視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)方面高速算法，可以 做到連續(xù)監(jiān)測(cè)抓拍的時(shí)間間隔 秒 ，對(duì)于 PAL 制式的攝像機(jī)來(lái)說(shuō)就是可以完全捕獲和處理其所有數(shù)據(jù) ,這也是普通軟件方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)于我們采用硬件的視頻檢測(cè)方式，所以，不會(huì)對(duì)消耗工控機(jī)的系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，從而也就為系 智能交通產(chǎn)品供應(yīng)商 37 統(tǒng)的可擴(kuò)充提供了有力的保障， 我們可以保證在不增加和更換工控機(jī)主機(jī)的前提下，將系統(tǒng)的容量擴(kuò)充至同時(shí)監(jiān)測(cè) 256 個(gè)車道。 由于采用硬件檢測(cè)方式，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也大大增強(qiáng)，不會(huì)由于操作系統(tǒng)的缺陷而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定。 其次 :違法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)傳輸采用基于網(wǎng)絡(luò)的模塊設(shè)計(jì)，使得違法自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀更加符合目前的網(wǎng)絡(luò)化需求，更易于與其他設(shè)備的連接，并對(duì)增加系統(tǒng)的高效性和可維護(hù)性起了很大作用。 電子警察硬件工作流程及工作原理 由全景攝像機(jī)、違法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 專用攝像頭 (車道攝像頭 )、違法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 、數(shù)據(jù)匯集器和現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成，其中核心部分“違法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 ”在硬件上由圖像識(shí)別、測(cè)光及燈光控制、數(shù)據(jù)通信接口組成，在軟件上由車輛特征快速提取算法（包括車牌、車燈、車輛輪廓三種方式）、車輛特征快速匹配算法、光學(xué)畸變校正算法、速 度測(cè)定算法以及圖像壓縮算法等組成，具有優(yōu)于雷達(dá)測(cè)速精度的較高的準(zhǔn)確性和較小的誤差范圍， 其主要特點(diǎn)就是可以保證100％的車輛唯一性 。 其結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)下圖。 電子警察硬件功能模塊設(shè)定 1．違法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 其中核心部分“違法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 ”在硬件上由圖像識(shí)別、測(cè)光及燈光控制、 智能交通產(chǎn)品供應(yīng)商 38 數(shù)據(jù)通信接口組成，在軟件上由車輛特征快速提取算法（包括車牌、車燈、車輛輪廓三種方式）、車輛特征快速匹配算法、光學(xué)畸變校正算法、速度測(cè)定算法以及圖像壓縮算法等組成， 其主要特點(diǎn)就是可以保證 100％的車輛唯一性 。 目前國(guó)際上對(duì)于單一車輛 測(cè)速主要有以下幾種解決方案： 1) 使用輔助手段（如光柵、雷達(dá)）進(jìn)行觸發(fā)，然后進(jìn)行視頻抓拍測(cè)速，主要缺點(diǎn)是： 雷達(dá)、光柵等輔助設(shè)備 都有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間，導(dǎo)致誤差較大；且車輛過(guò)多、過(guò)密時(shí)由于無(wú)法判斷觸發(fā)車輛與拍攝車輛是否為同一輛車，也就是 無(wú)法保證車輛唯一性 ，基本上不能起到測(cè)速的作用。另由于普通雷達(dá)的有效測(cè)量范圍是 20 公里每小時(shí)至 300 公里每小時(shí)在，所以車輛低速行駛時(shí)基本失效。所以在城市道路中，此類產(chǎn)品沒(méi)有實(shí)際意義。 2) 使用多個(gè)攝像機(jī)測(cè)速進(jìn)行視頻抓拍測(cè)速，主要缺點(diǎn)是： 車輛的唯一性問(wèn)題 ，如果不加入車輛特征（車牌或其他特征）就不 能確定是否為同一輛車；其次也是響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題，由于受接受設(shè)備的限制，不可能準(zhǔn)確獲得觸發(fā)的準(zhǔn)確時(shí)間間隔，所以會(huì)造成測(cè)得的速度誤差較大。 3) 使用高速攝像設(shè)備獲得視頻圖像，事后處理，其主要缺點(diǎn)是：不能做到時(shí)時(shí)處理，對(duì)于一些需要時(shí)時(shí)處理的用戶需求無(wú)法滿足；其次由于數(shù)據(jù)量太大，必須舍棄大部分有價(jià)值的圖像信息，否則將造成數(shù)據(jù)堆積，導(dǎo)致處理設(shè)備無(wú)法負(fù)荷而癱瘓。 4) 對(duì)于不附加其他輔助設(shè)備的單一攝像設(shè)備的視頻測(cè)速，目前來(lái)說(shuō)是全世界智能交通領(lǐng)域的一個(gè)難題，完全處于理論研究階段，其主要的難點(diǎn)在于基于車輛特征進(jìn)行測(cè)速首先要求其車輛特征高 速算法、車輛特征匹配高速算法，本產(chǎn)品從根本上解決了目前困擾世界智能交通領(lǐng)域的一項(xiàng)難題。 我公司研制的 違法自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 的主要目的就是從根本上解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，我們提出的單一攝像設(shè)備的視頻測(cè)速系統(tǒng)及其方法，能夠在不需要附加其他檢測(cè)設(shè)備前提下， 準(zhǔn)確地測(cè)量單一車輛的速度，車輛唯一性100％，測(cè)速誤差小于 3％，測(cè)速范圍 0～ 252 公里每小時(shí)。 違法 自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 以數(shù)字信號(hào)處理芯片作為算法運(yùn)行的硬件平臺(tái)，所有算法固化在硬件之中，可以脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，集成了所必須的所有硬件和軟件， 智能交通產(chǎn)品供應(yīng)商 39 不再需輔助的設(shè)備即可完成其功能。在硬 件上，集成了可控照明燈、攝像頭、光學(xué)成像控制模塊、數(shù)字信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器）、通信模塊、溫控模塊等；在軟件上，集成了車輛特征提取、車輛特征匹配、光學(xué)畸變校正、速度測(cè)算、 圖像壓縮算法 等算法。 2．違法自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀調(diào)控制光模塊及燈光控制模塊 我公司研制的違法自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀專用的光學(xué)控制以及燈光控制模塊 ，針對(duì)天氣和時(shí)間變化的需要，光學(xué)和燈光控制模塊可以快速調(diào)節(jié)攝像頭的光圈、快門等參數(shù)，保證抓拍圖像的視覺(jué)效果。對(duì)于 清晨、正午、傍晚、夜晚、夕照、車輛大燈、 陽(yáng)光直射、多云、以及雨、雪等天氣狀態(tài)下，可以自動(dòng)調(diào)節(jié) 圖像質(zhì)量， 避免了普通電子警察系統(tǒng)對(duì)天氣、光線等很多情況下，車輛圖片肉眼不能辨別其車輛特征的問(wèn)題 ，并自動(dòng)控制 LED 照明等車輛的燈光的開啟和關(guān)閉。 3．違法自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換模塊 是本公司專門為 違法自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀 研制的高性能的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。本品采用RAM9 處理器， 自主開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，保證不死機(jī) ，可以同時(shí)接收四路高速串口數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并具有 64M 高速緩存功能，可緩存 1000條車輛違法信息（包括圖片），使得即使在工控機(jī)出現(xiàn)故障復(fù)位時(shí)系統(tǒng)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，流量信息 100 萬(wàn)條以上，保證 在通訊線路故障或監(jiān) 測(cè)點(diǎn)工控機(jī)故障時(shí)，保證 24 小時(shí)數(shù)據(jù)不丟失 。 4．通信模塊 基于城域網(wǎng)建設(shè)的該系統(tǒng)，是以網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)。因此，每個(gè)安裝電子警察的路口節(jié)點(diǎn)都安裝有基于 IP 的無(wú)線通信模塊，能夠方便地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 電子警察硬件可擴(kuò)充性設(shè)計(jì) 由于系統(tǒng)采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且前端設(shè)備采用基于網(wǎng)絡(luò)接口的違法檢測(cè)設(shè)備，識(shí)使得系統(tǒng)的可擴(kuò)充性得到保障 ，以目前的四向八車道為例，如果要擴(kuò)充至 4 向 12 車道甚至 20 車道以上都是相當(dāng)方便的。只要增加前端設(shè)備的數(shù)量，甚至不需要增加系統(tǒng)主機(jī)的數(shù)量。這是一般以軟件方式作違法檢測(cè)的電子警察設(shè) 備無(wú)法做到的。 智能交通產(chǎn)品供應(yīng)商 40 電子警察硬件安全設(shè)計(jì) 電子警察系統(tǒng)的前端全部硬件采用模塊化設(shè)計(jì)的思路，保證各個(gè)模塊獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾，任何模塊出現(xiàn)故障都不會(huì)影響其他模塊的正常運(yùn)行，更不能影響這個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)主機(jī)做到不死機(jī)，即使出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，也可以極短的時(shí)間內(nèi)復(fù)位重啟，不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，系統(tǒng)主機(jī)自動(dòng)偵測(cè)各個(gè)模塊的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)上報(bào)指揮中心和處罰中心，使得在網(wǎng)絡(luò)連同時(shí)指揮中心可以隨時(shí)查閱前端各子系統(tǒng)狀態(tài)；在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，指揮中心通過(guò)檢查前端子系統(tǒng)的運(yùn)行日志，可以直接判斷是否為網(wǎng)絡(luò)故障， 減少現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備的次數(shù)。同時(shí)系統(tǒng)采用防雷擊措施，主機(jī)具有防盜報(bào)警功能。 白天抓拍效果圖（ 1 幅特寫， 3 幅全景）：