高清卡口的现状问题和新的系统设计方案

　　一、治安卡口的现状及问题

　　目前，全国治安卡口多数是标清卡口，以单点连接就近查报为主。卡口方案以标清摄像机加工控机为主，查报站的民警要靠手动输入布控名单，再辅以简单的比对报警功能，才能实现治安卡口的监控。

　　1、现状及问题

　　(1) 图片清晰度不高、覆盖视场较小：标清摄像机拍摄的图片清晰度最高为704×576，由于图片清晰度不够，影响到车牌自动识别的准确率，无法看清司乘人员面部特征。为了保证车牌识别的准确率，需要车牌在图片中成像的水平像素点达到80个像素以上，从而造成标清摄像机的拍摄视场很小。因此，通常在一只摄像机抓拍一个车道时，对骑线行驶的车辆显得很无助，需要一只辅助摄像机来补充抓拍骑线行驶的车辆。

　　(2) 现场工控机稳定性不够：标清卡口系统中现场处理设备多为工控机，多数处理软件基于Windows操作系统，因操作系统自身的缺陷引起的程序崩溃也时有发生，所以，在恶劣环境中运行不够稳定，尤其是因高温引起的死机时常发生。当现场处理设备无法自动重启恢复时，需要人工现场重启，维护量大，系统失去了7×24不间断布控拦截的作用。

　　(3) 缺乏统一规划、形成信息孤岛：多数城市在多年建设过程中，由于没有统一规划，多家品牌参杂其中，且没有统一的数据接口和通讯协议进行约束，多数治安卡口系统形成一个个信息孤岛，独立作战，无法形成一张城市整体布控网。因信息无法联网共享，数据信息分散存储，无法通过先进的技术手段对城域级数据进行挖掘分析，不能产生更有规律、更有助于公安业务开展的数据支撑。

　　(4)系统智能化程度不高：系统智能化多体现为应用智能化和管理智能化。应用智能化更多地体现为人性化操作和便捷的应急指挥，管理智能化更多地体现在设备运行自动监测、数据自动备份、系统集中校时、维护和升级。由于信息孤岛的缘故，城域级标清卡口系统的智能化程度相对较低。

　　(5) 新技术应用与系统功能扩展难度较大：随着公安业务需求不断深化，对治安卡口系统提出更多、更新的技术要求。标清卡口系统已经很难适应这种变化，在新技术应用和系统功能扩展方面显得力不从心。

　　2、对公安业务的影响

　　上述诸多问题已经影响到了公安业务的开展，集中表现在：

　　(1) 牌照识别的准确率偏低，导致布控报警精度下降

　　实时布控比对报警的精确度取决于车牌识别的准确率，因抓拍照片模糊导致车牌识别准确率下降，进而导致布控报警精度下降。这将严重影响到及时、准确、有效地拦截布控车辆，以城际卡口的漏报警所产生的影响最为恶劣。

　　(2) 取证照片有效率偏低，为案件侦破带来困扰

　　取证照片清晰度不够，所能反映的有效信息不够，为侦破案件所提供的细节不够充分。本来公安办案人员希望能从取证照片中获取弥足珍贵的信息，结果往往发现取证照片过于模糊，所能获取的有效信息甚微。

　　(3) 数据追溯效率偏低，延误最佳破案时间

　　数据搜集汇总手段主要依靠人工拷贝，没有集中数据分析手段，依托人工逐张照片翻阅来追溯事发现场，取证时间长、人工工作量大、追溯效率低，延误最佳破案时间。

　　(4) 数据信息共享不畅，难以形成城域级布控网

　　各个卡口主要依靠查报站人工单点布控，无法形成城域级布控网。综合数据信息无法被深度挖掘，无法为决策者提供有力的技术分析支撑。

　　二、高清卡口总体方案和设计思想

　　高清智能卡口系统为公安业务开展提供更丰富、更准确的技术支撑，它遵循国家相关技术标准，对公安业务需求进行大规模调研，让技术实现与业务开展高度契合，使系统技术服务于实战，为公安部门利用本系统取证现场细节、侦破案件变得高效、智能和便捷。

　　系统设计思想体现在：(1) 按系统综合应用的思想进行设计，而非一般软硬件堆砌；(2) 引入高清图像处理技术、虚拟线圈技术、高清车牌识别技术、车身颜色识别技术、混合数据传输技术、多元数据融合挖掘技术、电子地图动态影像呈现技术等，对传统卡口系统进行革命性升级换代；(3) 平台软件最大限度契合公安业务开展需要，功能模块设置原则始终围绕实战需要，并构建多级治安卡口信息共享系统；(4) 系统性能指标达到并超越国家相关标准。系统的网络拓扑结构如图1所示。

　　图1 外场系统到管理平台的网络拓扑结构示意图

　　从图1可见，系统的组成包括：

　　(1)外场系统

　　由车检器(含地感线圈)、高清摄像机、补光灯、外场处理设备、路口交换机、光纤收发器、室外报警机柜及相关管线、辅材组成。其中，高清摄像机内置虚拟线圈(虚拟线圈作为地感线圈的备份)、车牌识别算法、车身颜色识别算法；补光灯既可采用闪光灯又可采用LED灯；外场处理设备既可采用以太网电接口也可采用光接口(省去光纤收发器)。

　　工作过程和原理是，高清摄像机实时拍摄现场视频，车检器(含地感线圈)实时捕获通行车辆，触发高清摄像机抓拍(同步补光灯)，由高清摄像机完成车牌识别和车身颜色识别，将高清照片、车牌识别结果、车身颜色识别结果、过车信息组成一份关联记录输出至外场处理设备，外场处理设备一方面缓存这份关联记录，一方面将其实时上传至管理平台。

　　(2)传输系统

　　传输系统包括路口交换机、外场至中心的通信链路和中心交换网络。其中，路口交换机选择工业级交换机以适应外场恶劣环境；外场至中心的通信链路多采用光纤收发器加裸光纤方式构建星型传输网；中心交换网由接入层交换机和核心交换机构建双核心双链路组网模式，接入层交换机用于连接外场系统，核心交换机用于连接平台服务器。

　　(3)管理平台

　　管理平台由服务器安装平台软件模块组成，包括：数据库服务器、管理服务器、应用服务器、Web服务器和时钟服务器，照片存储设备支持IP SAN或FC SAN。其中，数据库服务器安装数据库软件保存系统各类数据信息；管理服务器安装管理模块负责系统综合管理；应用服务器安装应用处理模块负载布控、比对、报警转发、上下级通讯等；Web服务器安装Web Server负责向B/S用户提供访问服务；时钟服务器安装GPS加NTP校时软件负责全网设备统一校时。

　　三、系统功能

　　从系统整体角度看，上述卡口的功能包括：车辆捕获功能；车辆测速功能；高清照片抓拍功能；高清全景视频录像功能；高清车牌自动识别功能；车身颜色自动识别功能；光线自适应功能；图像和视频防篡改功能；数据传输和存储功能；断点续传功能；实时监控功能；数据查询功能；统计分析功能；布控比对报警功能；电子地图功能；数据挖掘功能；Web访问功能；车驾管库对接通信功能；权限管理功能；远程维护功能；系统自检功能；自动校时功能等等。

　　主要性能指标如下：

　　(1)车辆捕获率：车速在5KM/h-180KM/h范围内，地感线圈捕获率≥99%，虚拟线圈捕获率≥93%；

　　(2)线圈测速精度：符合GB/T 21255-2007《机动车测速仪》检测要求；

　　(3)高清照片质量：分辨率1600×1200，图片格式JPEG，图片大小200KB左右；

　　(4)高清全景视频质量：分辨率1600×1200，帧率25帧/秒，码率8Mbps左右；

　　(5)车牌识别准确率：全天候平均识别准确率≥95%；

　　(6)前端缓存容量：120万份过车关联数据(每张照片约200KB，每份过车信息约0.9KB)。

　　四、系统特点

　　(1) 高性能多功能高清摄像机

　　高清摄像机采用高清CCD+高清ISP+高性能DSP架构设计，集高清视频采集、高清视频处理、车牌识别、车身颜色识别、虚拟线圈等核心功能于一体。

　　ISP处理算法拥有独立自主知识产权，可针对现场独特环境进行优化，确保高清图像成像质量优于同类产品。高性能DSP可同时运行车牌识别、车身颜色识别和虚拟线圈等算法，算法均拥有独立自主知识产权，有利于算法优化。

　　前置三大智能功能的好处在于可分摊系统智能计算压力(高清摄像机拥有足够处理性能的条件下，省却了后端服务器的投资)，以及分析所需的图像源最接近真实环境，分析结果更准确。

　　以地感线圈检测为主、虚拟线圈检测为辅，两者相结合的车辆捕获触发机制。通常情况下采用地感线圈检测，当地感线圈或车检器故障时，前端系统能自动切换到虚拟线圈检测模式，并能向平台发送告警信号，通知维修人员进行维修。当地感线圈修复以后，前端系统能自动切换回地感线圈检测模式，恢复到常规工作状态，切换过程无需人工干预。最大限度地避免因地感线圈或车检器故障造成长时间漏车、无记录的现象出现。

　　(3) 智能识别算法与软件平台数据挖掘相结合

　　在保证车牌识别准确率(含车牌号码与车牌颜色)、车身颜色识别准确率的前提下，将大量的车辆关联记录(高清照片、高清视频、过车信息、识别结果)构造数据仓库，并通过软件平台的数据挖掘技术进行挖掘分析。更准确地执行套牌车分析、跟车关联性分析等有助于公安破案的技术手段。

　　(4) 数据集中存储与前端缓存相结合

　　在中心机房部署集中存储系统(IPSAN或FCSAN)，在外场配置数据缓存设备(工业硬盘或SD卡)，借助软件平台的调度功能与前后端通信链路构成综合存储系统。

　　前端系统与中心系统之间通信正常时，车辆关联数据自动实时上传至中心系统，若发生链路中断或其它故障，数据将缓存在外场系统，待故障恢复后，系统自动将缓存在前端的数据补录至中心系统，确保存储资料的完整性。

　　(5) 高清车辆照片与高清全景视频相结合

　　高清车辆照片主要反映车辆细节、车牌细节和司乘人员面部细节，高清全景视频主要反映整个卡口断面的宏观动态情况，两者相结合将为事件取证提供更丰富、更准确的信息。

　　(6) 全网设备运行状态自动监测与图形化展示

　　中心平台可自动监测全网设备的运行状态，包括：地感线圈、车检器、高清摄像机、外场处理设备、网络设备、平台服务器等等。以图形化方式展现每台设备的工况，提示正常、异常、故障类型等信息，并发出报警信息。

　　(7) 基于公安业务的作战平台

　　城域级乃至跨区域数据信息资源共享，全网统一自动布控报警，车辆轨迹跟踪刻画，刑侦破案原始数据挖掘，中心应急指挥调动综合警力办案等等。

　　作者单位：杭州海康威视数字技术股份有限公司