浅谈高清视频智能化卡口的发展

　　
　　高清卡口系统作为保障人民生命财产非常重要的一道屏障，它主要分布在城市出入口，高速公路，国道，以及事故多发地区，为的是将涉案人员以最快的方式绳之以法，维护社会的安定和谐。

　　高清卡口系统主要依靠技防、物防、人防和后端综合管理系统相互配合、相互作用来完成的。作为系统的每个子系统都是十分的重要，只有各个环节各司其职，相互配合才可以发出整套系统的最大效益，同时与调度系统无缝衔接，做到最快速度调动周边警力，最快速度到达出事地点，最快速点处理案件。

　　高清卡口的发展过程

　　传统的卡口主要是由三大部分五大模块组成，三大部分分为前端部分，传输部分，后台综合处理部分，这三大部分中，前端则又分为三个模块，分别为检测模块，抓拍模块，补光模块，高清卡口的变迁也都是在这三大部分中需求各种突破。

　　由于高清卡口是作为城市安全的重要屏障，主要设置与城市的出入口，天桥，国道，高速公路等等车辆往来密集的重要地区。因此有几个区别于普通监控以及电子警察的重要指标，首先它是对于每一辆通过的车辆都进行抓拍，并且对于每一张图片都要求清晰地车牌号码，车牌颜色，驾驶室内的人脸面部表情等等这些重要信息，同时系统具有黑名单功能，当布控车辆经过时，系统会自动比对报警，通知相关部门，及时的对违法违规车辆进行围追拦截。

　　当然，最初的卡口也不是这样的简单高效，它也经历了一个由标情到高清的发展历史，每个路口上面分别采用全景摄像机和特写摄像机，当每辆车通行的时候，自动记录两张照片，一张全景照片，一张特写车牌照片，两张照片组成一辆车通行的完整记录，但是标清系统的像素太少，一般都为768×576像素点，无法看清驾驶人的外貌特征。

　　随着科技的进步，高清产品逐步推出，智能交通又一次站在了科技最前沿，09年交通开始步入高清时代，由于高清图片的分辨率是过去标清产品的数倍，清晰度也大幅提高，图片在放大之后可以清楚的看清车牌号码，因此，在高清架构中，省去了过去的特写摄像机，由一个全景的高清摄像机全面实现抓拍和识别功能。

　　在高清卡口的发展历程中出现过三种检测方式，地感线圈，雷达和纯视频检测，以下是三种方式相关指标的对比：

　　线圈检测视频检测雷达检测

　　检测精度高一般一般

　　测速精度较高低高

　　设备造价中低高

　　施工难度高低低

　　维护难度高低低

　　干扰低高中

　　遮挡少高有

　　高清纯视频检测同高清技术一同也经历了一个跨越式发展的过程，如图所示：

　　尽管视频检测技术受很多因素干扰，在稳定特性上没有超越感应线圈，但是安装实施便捷、维护简单的优点，使其一出现，便得到客户的认可。

　　随着智能分析技术的发展，视频检测的检测精度和干扰问题得到了比较大的提升，视频触发检测方式已经逐渐脱颖而出，受到各地甲方的青睐。

　　纯视频高清卡口的检测方式和各自的优缺点

　　 视频触发技术指的是采用图像智能分析理解技术，对连续视频序列进行分析，自动侦测单个或多个目标在特定区域的出现、滞留、变化、运动和消失等，进而对其行为的合法性做出判定。

　　根据具体的技术路线，可以将视频卡口分为以下三大类：

　　1）基于背景建模方式

　　基于背景检测的技术实现，源于如下设定：当没有车辆在视频检测窗口中通过时，视频中呈现的是路面、路侧建筑物、树木等物体成像特性，这些特性变化在相邻帧视频流中差异很小，变化缓慢，因此可以检测相邻视频序列中某设定区域的图像特性变化，来判定车辆的进入、滞留、运动、变化、离开等事件特性，从而实现系统抓拍。

　　背景检测技术一般选用图像像素点的RGB、YUV或SLE等色值，也有采用更为复杂、抽象的数学刻划来作为检测特性。但无论如何，该技术方案优缺点都很突出。

　　优点： 计算量小；实现简单；对系统处理单元要求不高，适合嵌入式化，对提高抓拍系统整体稳定性有显著意义。

　　缺点： 检测指标不稳定，很容易受天气、光照、阴影、非机动车要素、成像设备抖动、传输链路噪声、车辆行驶特性的干扰。采用这种技术方案的产品，不是抓拍率不能达到公安部标的要求，便是产生海量的多抓，严重侵占存储资源。

　　2）基于前景建模，车牌检测

　　前景建模的一种方式，基于前景检测的技术实现，源于如下设定：当车辆在视频检测窗口中通过时，会在某时段内的视频序列中，在特定区域连续出现车辆特性，进而判定车辆的进入、滞留、运动、变化和消失等事件特性，从而实现系统抓拍。牌照检测特性指的是以机动车牌照作为前景检测特性。

　　优点： 有牌照的车辆，检测精度高、检测性能稳定，可以很好适应各种天气、光照、阴影、非机动车要素、成像设备抖动、传输链路噪声、车辆行驶特性的干扰。

　　缺点： 是不能对无牌车辆检测；同时受制于车牌特性在图像整体大视野中稳定性的变化，如牌照变得不可辨识时，不能给出更为细致的车辆运行特性，从而丧失深层行为判定能力。

　　3）基于前景建模的车辆检测

　　前景建模的一种方式，基于前景检测的技术实现，车体检测特性指的是以机动车车体作为前景检测特性，例如车体中的颜色、线条、交点等。

　　优点： 灵活性、鲁棒性高，可以对无牌车辆进行检测，也可以更为细致的检测车辆行驶特性；进行深层数据挖掘。

　　缺点： 不如牌照检测方式稳定，系统资源占用大，对处理器性能要求高。带载能力的下降，系统整体性价比不高。

　　每一种算法都有自己的优缺点，单独使用任何一种算法都很难达到理想的效果，但随着采集像素的不断提高，处理设备的性能的提升，使得将几种算法结合使用成为可能，可以互相弥补不足，使之达到最佳的效果。

　　从需求角度看，伴随着智能交通领域客户需求的深化和拓展，视频触发技术也从最初的不成熟、不稳定逐步提升演化为现今成熟、稳定的主流技术。但以视频触发为实现方式的电子警察、治安卡口、事件侦测等系统不但成为智能交通领域的主流产品，还被进一步赋予了更多的综合功能。原有系统被提升为可综合治理超速、逆行、压线、变道行驶、非法超车等车辆违法行为，同时也对拥堵、事故、遗撒、通行速度、排队状况等交通事件和参数进行采集、分析、保存和通告，极大提高综合交通管理系统的业务应用价值。因此，很多招标文件中都将视频触发技术作为对投标产品的约定技术手段。

　　纯视频高清卡口行业解决方案的解析

　　目前，天津天地伟业数码科技有限公司推出一款基于背景建模和前景建模（车牌跟踪、车型跟踪）的优缺点，结合二者优势采用了先跟踪后检测的高清卡口方案。他们采用嵌入式DSP架构的智能一体机核心处理设备，检测设备包括雷达、地感线圈或直接通过视频检测，采集单元和处理单元为智能一体机，补光单元根据现场实际情况可以使用LED频闪灯或者闪光灯。同时多台设备可以设置一套接收服务器用于接收记录和存储、转发，中心采用交通平台来接收前端的记录和信息，并进行布控、超速违章处理、黑车牌、流量统计等功能。

　　当车辆进入检测区域，根据车辆特征检测到车辆，然后跟踪车辆，当车辆经过虚拟线圈时，触发抓拍。

　　车辆定位： 用运动特征提取前景和机器学习检测车辆两种算法结合的方式来定位车辆，根据不同的情况，启用三种策略。在增强鲁棒性、对光照（包括灯光）适应性好，受阴影干扰小的同时，减小系统的计算量

　　根据上述描述的检测过程分析之后，我们就可以轻松的通过整套系统检测出各种违法类型

　　系统支持实时高清H.264录像，支持对违法过程高清录像

　　同时中心支持网络高清、SDI、标清监控接入。可进行视频预览、存储点播、代理、云台控制等；中心过车记录过车记录和路口监控视频关联，自动播放； 深层数据挖掘，事先预警和事后报警结合，黑车牌布控同时进行监控的街道封锁；平台进行事件分析、录像特征检索等城市综合管理布控的功能，从一个交通事件点扩展到整个城市的交通监控面，不仅如此，还具有GIS地图车辆轨迹、信息研判，支持车辆轨迹跟踪、频度分析、套牌车分析等深层数据挖掘、信号灯控制、可变情报板警务管理、接出警管理等等多功能的结合，这样我们就可以有效地监控和布防渡劫抓获违法车辆，真正的做到智能的交通！

　　总结

　　伴随着智能交通领域客户需求的深化和拓展，视频触发技术也从最初的不成熟、不稳定逐步提升演化为现今成熟、稳定的主流技术。但以视频触发为实现方式的高清卡口、高清电子警察、事件侦测等系统不但成为智能交通领域的主流产品，还被进一步赋予了更多的综合功能。原有系统被提升为可综合治理超速、逆行、压线、变道行驶、非法超车等车辆违法行为，同时也对拥堵、事故、遗撒、通行速度、排队状况等交通事件和参数进行采集、分析、保存和通告，极大提高综合交通管理系统的业务应用价值。

　　未来，城市将会越来越智能化，对于我们始终所坚持追求的目标也会因智能化的城市而加快实现的步伐。