智能交通监控技术及系统方案浅析

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　　在社会经济飞速发展的今天，城市居民的生活水平不断提高，机动车已经成为人们出行不可或缺的交通工具。如何对机动车进行行之有效的管理、如何处罚和减少交通违章行为、如何快速侦破交通事故逃逸和机动车盗抢案件，已经成为了各地政府、交管部门越来越重视的一个问题。因此，城市智能交通监控系统的安装、实施也成为管理部门关心的重点。

　　智能交通监控系统提供图片监控、车辆查询、违章查询、智能研判、布控、流量统计分析；实时图片监控道路的车辆信息，同步图片叠加时间、抓拍地点、车牌号码、车牌颜色、车身颜色、设备名称、车速、限速、车道、红灯时间和抓拍序号等；支持卡口车辆信息实时刷新和停止刷新操作；支持多种车辆研判模式如首次、频繁、高危时段，支持车辆行为分析和查询模式如区间、碰撞、同行车、套牌车；实时监控交通路面情况，提供识别车辆号牌字符，识别车辆号牌颜色，识别车身颜色，检测车辆时速等卡口功能，同时也提供闯红灯，不按车道行驶，违章变道，逆行，压(实)线等功能；支持通过录入车牌号码、车主信息、车身颜色、车身长度、车辆类型、车牌颜色、布控机构和通缉单位、布控类型、布控联系人、布控时间等信息进行布控。

　　城市智能交通监控系统按其功能分为高清电子警察系统和高清智能卡口系统。

　　1 高清电子警察系统

　　1.1 系统概述

　　冲红灯违章是造成当今社会交通事故的主要隐患之一。电子警察系统可以广泛应用在无人值守的路口、单行线、禁行、限时道路、限车型车道、主辅路进出口、公交专用道、违章超速、压线、变道等处。利用科技手段实现对违章行为进行有力的监控和治理。

　　1.2 系统方案

　　高清电子警察系统由路口前端设备、网络传输系统和中心管理系统构成。

　　系统采取纯视频检测方式，自动对视频流图像中运动物体进行实时逐帧检测、锁定、跟踪，根据车辆运动轨迹判断车辆是否违章。系统以高清晰智能CCD摄像机作为图像采集主体，单台摄像机覆盖单向2-3车道，集“图像采集+车辆检测+车牌识别+违章判断”于一体；采用LED冷光灯作为夜间补光，大大降低了对人眼的刺激；系统结构简单，便于安装维护，立杆上只需一根网线和电源线即可，每方向设备：1(摄像机)+ 1(补光灯)+ 1(控制器)。系统整体结构如下：

　　(一) 路口前端设备：

　　路口前端设备主要由视频捕获设备(高清智能摄像机、补光灯)、网络传输设备(光端机或光纤收发器)等组成，完成红绿灯状态检测、机动车违章行为检测、违章图片抓拍、补光灯控制、违章记录本地储存、相关信息网络上传等任务。根据实际需求，在被监控路口的每一个方向均安装1套路口前端设备，可监控2-3车道的车辆通行情况。前端组成结构如下图所示：

　　高清抓拍摄像机：系统中采用的高清抓拍摄像机可监控2-3个车道，采用DSP嵌入式高性能处理平台，内嵌的识别软件包含了视频采集、图像预处理、车辆检测、车牌检测、车牌切分、字符识别、跟踪和比对、图像压缩、数据传输等模块。系统识别速度快，特别是独特的移动物体跟踪和比对技术可以将帧间有效信息充分利用起来，不依赖单张图片，有效提高系统的识别精度和对复杂环境的适应能力。

　　LED补光灯：辅助光源采用LED灯，光敏控制模块设计可自动启动，当环境光低于预设亮度，光源自动打开，为摄像机补光，保证夜间的摄像效果。发光器件为大功率LED，平均无故障时间：MTBF ≥ 30000小时。

　　网络传输设备：包括交换机、光纤收发器等，承担将前端设备记录的车辆违法信息传输到后端管理中心的任务。

　　(二) 网络传输系统

　　主要承担将前端设备记录的车辆违法信息传输到后端管理中心的任务，同时操作人员在中心平台应用远程管理软件通过该网络可对前端设备进行远程管理、状态监测及设备参数设置。该传输网络可以采用光纤通讯、电话拨号、数据专线、宽带网络、光纤网络、无线3G等方式。如果与视频监视系统共用光端机，可采用数模复用光端机，即在一根单模光纤上传输视频监控系统前端摄像机的视频信号及控制信号，同时提供100M的以太网口用以传输闯红灯电子警察自动监控系统前端设备记录的违法车辆信息。

　　(三) 中心管理系统

　　中心管理子系统主要实现对电子警察前端路口设备进行远程管理、网络监控、抓拍图像和数据的处理，以及违章车辆的处罚等工作，并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题。管理中心采用一个中心管理服务器连接多个客户端的模式，中间架设代理服务器，用来处理前端设备网络数据，一个代理服务器管辖多台前端设备。数据库用来记录中心服务器的各类参数和代理服务器的网络和识别信息。存储阵列用来存储前端设备抓拍的图片及相关数据信息。

　　1.3 系统功能

　　1)视频检测车辆功能

　　系统通过视频检测方式精确跟踪车辆运动轨迹，判断车辆直行、逆行、左右转方向，记录车辆在停车线前、压线、越线情况，以及车辆压车道分隔线行驶情况，无须埋设线圈。视频检测的原理为对移动物体跟踪的同时检测车轮廓并寻找车牌进行跟踪，如果找不到车牌，系统会抓拍车辆，识别结果为“未检测”。在夜间情况下LED补光灯会对车牌补光，依据车牌反光原理加大了视频检测的准确性，解决了行人、自行车、大型车辆干扰问题。

　　2)闯红灯抓拍功能

　　单台高清摄像机可以完整监控3个车道，图片质量达到国标要求，在红灯信号状态下，有车辆经过时，系统会快速地跟踪车辆的行驶轨迹，并通过轨迹进行分析处理来判断是否有车辆闯红灯，当检测到车辆有闯红灯违章行为时，会立即抓拍反映该车辆违法信息的三张高清图片并对图片进行关联保存。第一幅图片中清晰反映闯红灯的机动车的车头未过停止线、红灯信号、车辆类型、车牌号码、车身颜色；第二幅清晰反映闯红灯的机动车的车身已过停止线、红灯信号、车辆类型、车身颜色、车牌号码；第三幅图片能够清晰反映同一机动车越过相邻方向的道路中心延长线、车辆类型、车身颜色。清楚反映整个闯红灯过程。

　　3)闯禁令、违反禁止标线等违法行为抓拍

　　系统可以通过对视频的智能分析判断车辆右/左转、逆向行驶、压线、跨线、违反禁止线、机动车在非机动车道内行驶等违法行为，在禁止右/左转的路口可以对右转或者左转车辆进行跟踪判断并且对违法车辆进行抓拍，同时，对逆向行驶和等违法行为进行抓拍记录，系统抓拍三张违法图片，以记录违法的整个过程。

　　4)卡口功能

　　系统具有车尾卡口功能，即在绿灯、黄灯状态时，对通过每个车道的所有车辆进行检测、抓拍、记录、保存和识别。车辆附加信息包括如下内容：有效帧数，车辆检测时间，车辆类型，车道号，行驶类型，是否违章，是否逆行。停止线前红绿灯状态。停止线后红绿灯状态。路口名称，路口方向。

　　5)车牌识别功能

　　系统具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌自动识别能力，白天车辆号牌识别率大于95%，夜间车辆号牌识别率大于90%。

　　6)车型和颜色识别

　　系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型，能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色。对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此，首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，就利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。

 　　2 高清智能卡口系统

　　2.1 系统概述

　　高清智能卡口监测管理系统是平安城市系统的重要组成部分，通过在省际、城际、城区主干道路、主要交通要道、主要出入口、高速公路、收费站等重点地段安装高清智能卡口系统，实时对过往车辆进行记录与监控、对交通违法行为进行监测，并与路面监控有机结合起来，不仅能清晰地对受监控路面行驶的车辆通行信息、车辆外形、车牌号码、前排司乘人员面貌特征等进行全天候、不间断的自动采集、传输和处理。

　　2.2 系统方案

　　高清智能卡口系统由卡口车辆记录子系统、中心管理子系统和网络通讯子系统三部分购成。

　　卡口车辆记录子系统是道路车辆智能监测记录系统的核心部分，系统由嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元四部分组成。通过对经过道路卡口的所有车辆进行抓拍，获得车辆图像，并自动实时地识别车牌字符，记录下车辆经过的时间、车型、车牌号、方向等数据；并全部汇入网络通讯子系统，通过光纤传输至中心管理平台。

　　中心管理子系统主要实现对卡口设备进行远程管理、网络的监控、抓拍图像和数据的处理、可疑黑名单车辆的布控，预收费车辆数据下载，以及违章车辆的处罚等工作，并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题。

　　网络通讯子系统主要实现卡口车辆记录部分和指挥中心管理部分的数据和图像信息的传输系统拓扑图：

　　2.3 系统功能

　　1)车辆捕获：系统采用线圈/视频检测方式来捕获经过的车辆。采用高性能车辆检测器，监测被检测车道的所有过往机动车辆，车辆的捕获率达99%以上。采用线圈检测方式，抓拍率高，准确性高，能抓拍到无牌车以及遮挡号牌车辆，不受雨雪和光线等天气影响，保证了公安执法的正确性，可靠性。

　　2)车辆测速：系统采用线圈/视频测速方式，在0km/h至180km/h速度范围内，对监控区域内每一辆通过的车辆进行测速，保存车辆图片，并在图片上覆盖时间、地点、速度、车道等相应信息。对超速车辆，可以根据客户需要保存到相应位置并上传至中心。当车速在30 km/h

　　3)图像记录：系统采用高清晰工业摄像机，整个摄像系统为嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元、电源单元及全天候防护罩等组成的精密系统，它们之间的精确配合使得白天和晚上抓拍的车辆图像清晰度都很高。

　　4)车牌识别：系统采用国内领先的图像识别算法，对所有通过车辆自动进行车牌识别。

　　5)布控报警：针对超速及被盗抢车辆和交通肇事逃逸车辆能实时布控报警。对于预交费车辆，可实时进行查询确认。

　　6)流量统计：系统可根据需要，按时段、车型、车道、方向进行查询，并进行流量统计(包括流量图、流量表、流量曲线图)，出具日报表、周报表、月报表、年报表等。

　　7)断点续传：系统支持多种方式的数据传输。可通过FTP方式自动上传违法数据、车辆通过信息(时间、地点、车牌号码等)、设备监测数据、流量统计数据等上传到中心管理系统；也可在中心通过TCP/IP网络下载操控前端设备。如因网络中断或其它故障，信息备份存储于前端设备中，待故障恢复后再自动上传，具有断点续传功能，也可通过USB存储设备直接下载前端设备中的数据。

　　8)信息查询：系统能对车辆通行信息、车辆违法信息、布控/撤控信息、系统运行日志信息、系统操作日志等信息按不同条件进行查询统计。包括通行车辆的实时监控、车辆精确查询、模糊查询、布控查询、报警查询、通行车辆流量统计等功能，查询的信息可以多种形式打印输出。

　　【作者单位：广东迅通科技股份有限公司】

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