內蒙古某市電子警察及配套設施建設工程

 

1 工程概況

內蒙古某市電子警察及配套設施建設工程,規模主要包括新區12個路程口電子警察、監控等設備的安裝調試,以及管道敷設、纜線敷設、供電接入與聯網通信等配套設施工程等

2 背景及需求

2.1 應用背景

作為在城市交通的關鍵點——道路交叉口,往往由于匯聚了多個方向的交通流量,加上機動車等待紅燈的時間損失、機非混行等因素,成為城市路網中交通擁堵發生的重要“堵點”。而車輛闖紅燈,逆行,超速等違法現象,更是成為引發道路交通事故的主要誘因,嚴重的威脅著出行者的生命財產安全及道路通行秩序。

2.2 業務現狀

為保障民生安全,疏導交通,各地都持續關注并加大了電子警察系統的建設及投入力度。隨著建設的深入,電子警察的應用技術、行業現狀和主要矛盾也是處于不斷變化之中。
2014年,公安部發布、實施的GA/T496–2014《電子警察系統通用技術條件》對路口電子警察做出了新的定義和要求。以往單純的闖紅燈電子警察已不能滿足新標準的要求,更不能滿足交管部門在實際業務管理中的需要。

2.3 需求分析

1、 業務需求
交叉口作為城市交通的重要節點,承擔著匯聚不同方向車流的重要作用,其重要性不言而喻。因此作為交通管理者的交警部門一方面需要針對交叉口的多種違法行為特別是機動車闖紅燈行為進行監管和處罰,保證交叉口的交通通行安全,加強交通參與者交通安全意識;另一方面,交管部門需要充分掌握交叉口交通運行情況,對交通流進行合理的組織疏導,保證交叉口的交通通暢。同時,隨著環保理念日漸深入人心,補光燈產生的光污染問題需要得到控制或治理。
1、 系統需求
為了滿足針對交叉口的違章處罰和精細化交通管理的需求,系統須具備一下功能:
闖紅燈自動識別和記錄的功能,并符合取證的規范性;
能夠記錄正常的過車信息和圖片;
滿足《電子警察系統通用技術條件》(GA/T496-2014)的要求,能夠抓拍一張不小于50*50像素的駕駛人人臉圖片;
為滿足《道路交通安全違法行為圖像取證技術規范(GA/T832-2014)的要求,在記錄違法行為的同時,能夠關聯違法片段的錄像;
系統應具備良好的補光措施,保證夜間使用,并減少光污染;
除闖紅燈自動識別和記錄功能以外,應同時具備其他違法行為的檢測記錄功能,保證系統的高可復用性。
5.3.1.3總體目標
本方案旨在通過為交通管理部門建設高清視頻電子警察系統達到以下核心業務目標:
減少因闖紅燈、壓線行駛、逆向行駛、不按車道行駛等違法行為而造成的交通事故、堵塞和交通混亂;
提高機動車駕駛員的自覺性,增強交通安全意識;
檢測和記錄城區車輛情況,組織調度交通流,改善治安并提升交通秩序水平;
為交通肇事逃逸和涉車案件等違法行為提供偵查線索和處罰證據。
同時,我們利用技術革新使系統的功能和性能達到一個更高的層次:
更高的車輛及違法行為的捕獲率;
更高的車牌識別率和取證有效率;
更好的環境適應性,更加環保;
更完善的數據存儲與讀取性能;
更便捷的工程實施與后期維護;
更簡潔的系統升級與擴容。

3 系統總體思路

3.1 設計思想

在系統設計方面,本方案基于“ALLINONE”的理念,致力于將電子警察從“組合式系統”向“一體化集成系統”轉變。在抓拍端:將車輛視頻檢測、違章判斷、圖片抓拍、車牌識別、數據存儲、在線存儲集成于一體化抓拍單元當中;在路口匯聚端:將傳統路口機柜內的終端服務器、紅綠燈信號檢測器、電源、網絡交換機、光纖收發器等設備。從而提升整個系統的集成度,減少前端設備的復雜度,去除前端多樣化的設備本身及設備間粗放耦合帶來的不穩定因素,提高系統使用穩定性及性價比。
在應用設計方面,本方案致力于將電子警察從“單一執法系統”向“交通秩序綜合管理系統”轉變。將道路監控、治安卡口、交通參數采集等功能注入電子警察系統,為它賦予更豐富的內涵。在交通違法行為抓拍功能之外,系統還能為道路監控提供實時視頻圖像和高清視頻錄像;自動獲取車輛號牌、車型、行駛方向等信息及參數并與黑名單數據庫聯網比對報警,自動監測黑名單車輛的行徑路線;自動獲取路口、路段車流量、飽和度、占有率等交通參數,向交通信號控制系統提供實時交通數據,參與燈控路口的綠信比調整、綠波帶參數調整,向交通智能誘導系統提供實時交通數據,參與區域交通誘導;向手機或警務通等智能終端推送文字信息或圖文信息,實現路面警力的調度與指揮。

3.2 設計原則

以GA/T496–2014《電子警察系統通用技術條件》標準的功能和技術要求作為方案設計依據,同時注重前端設備的集成度和穩定性,并通過智能算法的引入,使整個系統成為集“過車記錄、多種違法捕獲、錄像監控、交調采集”四位一體的路口綜合管控系統。
在總體原則上,我們按照“標準方面的符合性,取證方面的嚴謹性,技術方面的先進性,使用方面的穩定性,升級方面的可拓展性”進行設計。
1、 標準化
以GA/T496–2014標準的符合和響應作為最基礎的要求,同時結合當前交警業務開展的實際需要,進行必要的功能擴展。
2、 嚴謹性
電子警察建設的初衷是用于非現場的違法取證,本系統選用更高清的攝像機產品和邏輯嚴密的取證規范可為交管部門提供真實、有效的違法取證圖片,在違法行為抓得到的前提下,做到看得清,處罰無異議。
同時,也可響應GA/T496–2014標準4.3.1.2中關于“駕駛人面部特征記錄”的功能要求,在電子警察桿件上增加抓拍車輛正向特征的攝像機,通過前后車牌的關聯匹配,實現違法行為關聯到駕駛人的目的。有力打擊當前駕駛分買賣現象猖獗,交通違法處罰難以落到實處的社會現狀,進一步的加強違法取證的嚴謹性。
3、 先進性
本系統采用先進的、具有前瞻性的視頻監控技術,包括百萬級像素數字高清技術、高清視頻編解碼技術、高清視頻存儲技術、高效檢索技術、視頻智能分析技術、先進的綜合管理平臺技術等。在系統設計過程中,充分借鑒、利用國內外的先進技術和成功經驗,在系統結構上和設備選型上精益求精,將這些代表行業發展趨勢的先進技術有機結合在一起,設計出一套性能優異的高清視頻電子警察系統。整個設計具有一定的超前意識而不局限于目前的使用條件和規模。
4、 穩定性
高清電子警察系統是一個系統牽涉面多、規模大、運行環境復雜、使用率高的復雜系統,系統設計時統籌考慮所用設備和控制系統,選用國內外有多年使用經驗的成熟、可靠、標準化的知名產品,符合當前技術和公安交管部門管理工作的發展方向,同時系統選用成熟的技術,減少了系統的技術風險。系統中核心的高清視頻電子警察違法抓拍設備、存儲設備、重要的服務器及后臺服務軟件等,可實現掉電恢復后設備及軟件自動恢復正常連接、斷網恢復后設備及軟件自動恢復正常連接等故障自動恢復的能力,啟動過程無需過多人工干預。
5、 可擴展性
系統采用靈活、開放的模塊化設計,賦予結構上極大的靈活性,為系統擴展、升級及可預見的管理模式的改變留有余地。核心設備如具有強大的擴展功能,可隨著交通需求的不斷增長能夠很方便的擴充和平滑升級,為以后的擴充和發展提供技術上的保障。各子系統能互聯互控,實現信息共享。

3.3 設計思路

1、 高清成像
一體化抓拍單元中的“神捕”攝像機采用“高清能AI硬件平臺+深度學習算法”的架構方案,通過處理芯片內嵌的深度學習算法進行精細化控制來確保高清圖像的成像質量,使得“神捕”攝像機在不同環境、不同光照條件下均可達到滿足業務應用的成像效果。
6、 視頻檢測
利用深度學習算法實時監測視頻圖像中的目標,在車頭到達停止線以前完成車輛檢測工作,同時鎖定畫面中經過每條車道的車輛。
7、 車牌識別
相對于單幀畫面車牌識別技術和多幀識別技術,本系統采用“深度學習”技術,通過算法反復訓練和自學習,一方面可提升車牌識別準確率,另一方面有助于對車輛進行持續跟蹤。
8、 車輛跟蹤
在檢測到車輛目標以后,利用深度學習車輛跟蹤算法鎖定目標,并對其進行持續跟蹤,最終獲得車輛在路口的行駛軌跡,為闖紅燈、壓線、不按導向車道行駛等交通違法行為的取證提供技術基礎。
9、 交通違法辨識
利用深度學習算法,將車輛跟蹤刻畫的行駛軌跡與車道屬性、信號燈狀態(紅、黃、綠)相結合,實現分車道、多相位的交通違法辨識。
10、 交通參數采集
利用深度學習算法,在車輛檢測、車輛跟蹤的基礎上,結合車道屬性統計出分車道、分斷面、分時段的車流數據,計算出占有率、飽和度等。
11、 卡口監測
卡口監測指利用深度學習算法提取通行車輛的號牌特征,利用車牌顏色識別與車輛輪廓分析提取車型特征,用以與黑名單庫進行比對、報警。
12、 一機兩用
高清一體化抓拍單元在完成抓拍的同時可以輸出高清視頻流,滿足高清視頻監控的需求,減少監控攝像機投入。
13、 “神捕”抓拍機設計思路
原有抓拍機系列通過將近5年的不斷開發、優化,在車牌識別、違章捕獲方面已經取得了很好的效果,無論是市場占有率還是客戶評價均比較好。但隨著城市交通的發展,交通場景日益復雜,對攝像機自動分析的要求更為苛刻,原有ARM+DSP的硬件架構在性能上逐漸成為瓶頸,這也成為制約電子警察系統進一步精細化探索和優化的瓶頸。
本系統使用的“神捕”攝像機硬件架構由原來的ARM+DSP更新為基于“高性能AI硬件平臺+深度學習算法”的架構,將圖形、圖像處理方面的獨特優勢集成到前端攝像機內,在整體硬件性能與圖像處理速度上提高了5-10倍。
此外,采用全局曝光的GMOS圖像傳感器替換行業內傳統的CCD傳感器,從根本上解決傳統抓拍機常見的smear(漏光或彌散)現象。同時,GMOS傳感器本身的高幀率特性,可提升夜間低照度場景的成像效果及暗部細節展現。

4 系統總體設計

4.1 系統組成

高清電子警察系統由前端子系統、傳輸與后端管理子系統兩部分組成,實現對路口機動車闖紅燈、逆行、壓線、不按所需行進方向駛入導向車道、不按規定車道行駛等交通違法行為的自動抓拍、記錄、傳輸和處理,同時系統還兼具卡口功能,能夠實時記錄通行車輛信息。
1、 前端子系統
負責完成前端數據的采集、分析、處理、存儲與上傳,主要由一體化電警抓拍單元、補光單元、綜合管控一體機等相關組件構成。路口交通違法信息與卡口信息全部采用IP方式傳輸。
14、 傳輸與后端管理子系統
傳輸部分,負責完成數據、圖片、視頻的傳輸與交換。建設視頻專網,其中路口局域網主要由點到點裸光纖、光纖收發器組成;中心網絡主要由接入層交換機以及核心交換機組成。
后端管理部分,負責實現對轄區內相關數據的匯聚、處理、存儲、應用、管理與共享,由中心管理平臺和存儲系統組成。中心管理平臺由平臺軟件模塊搭載的服務器組成,包括:管理服務器、應用服務器、Web服務器、圖片服務器、錄像管理服務器和數據庫服務器等。

 

4.2 系統工作流程

1、 卡口過車抓拍流程
若線圈故障,卡口抓拍的工作自動切換到視頻檢測。
15、 闖紅燈違法取證流程
系統對通行車輛進行實時監控抓拍,每條闖紅燈違法記錄由三張圖片構成,能夠清晰表現機動車未到達停止線、越過停止線、越過停止線后繼續向前位移的完整過程,違法過程的圖片位移保持適宜的距離,以清晰反映機動車闖紅燈違法過程。抓拍圖片符合《GA/T496-2014電子警察系統通用技術條件》和《GA/T832-2014道路交通安全違法行為圖像取證技術規范》中的相關要求:
Ø 能反映機動車未到達停止線的圖片,并能清晰辨別車輛類型、交通信號燈紅燈、停止線;
Ø 能反映機動車已越過停止線的圖片,并能清晰辨別車輛類型、號牌號碼、交通信號燈紅燈、停止線;
Ø 能反映機動車與b)圖片中機動車向前位移的圖片,并能清晰辨別車輛類型、交通信號燈紅燈、停止線。

4.3 一體化電警系統工作流程圖

一體化電警抓拍單元對每幀圖像進行視頻分析,實時檢測車輛及紅燈信號狀態。當有車輛進入視頻檢測區域時,對車輛行駛軌跡進行跟蹤分析,并結合信號燈當前狀態和車道屬性(左轉、直行、右轉)判斷車輛是否存在交通違法行為。
1、 下面以車輛直行闖紅燈為例,簡要介紹闖紅燈的抓拍流程
當一體化電警抓拍單元檢測到有目標進入停車線內的視頻檢測區域時,立即對檢測的目標進行車牌識別,若能識別到車牌,則將該圖片作為第一張闖紅燈圖片保存,保證車輛未到達停止線;若識別不到車牌或車牌未露出,系統會在車輛到達觸發線1位置之前抓拍圖片進行緩存,當跟蹤車輛軌跡判定車輛存在闖紅燈違法行為時,則將該圖片作為第一張闖紅燈圖片輸出。
當一體化電警抓拍單元檢測到紅燈期間該車輛離開觸發線1時(已越過停止線),系統采集第二張闖紅燈圖片,并將抓拍的圖片連同紅燈開啟時間、該輛車違法時間、路口名稱、車道號等信息用同一個ID號存儲在攝像機緩存內。
當一體化電警抓拍單元檢測到紅燈期間該車輛離開觸發線2時(已越過停止線),系統采集第三張闖紅燈圖片。
這樣將形成一組完整的車輛闖紅燈違法圖片記錄,并由一體化電警抓拍單元實現圖片合成,轉發至路口終端進行暫存。
16、 其它違法行為取證流程
當有車輛進入視頻檢測區域時,一體化電警抓拍單元對車輛行駛軌跡進行跟蹤分析,并結合信號燈當前狀態和車道屬性(左轉、直行、右轉)判斷車輛是否存在不按所需行進方向駛入導向車道行駛、不按規定車道行駛、壓線/變道、逆行、機占非、路口停車等其他交通違法行為。
17、 人臉取證工作流程
車輛分別通過卡口抓拍單元和電子警察抓拍單元后,對應的正向卡口圖片和闖紅燈違法合成圖片都匯聚到了綜合管控一體機上。主機通過圖片對應的車道方向屬性和車牌識別結果,把同一車輛的闖紅燈圖片、正向卡口圖片和卡口人臉特寫圖片做匹配合成,形成完整的包含車輛頭部、尾部畫面的違法合成圖片,最終達到闖紅燈違法處罰到人的目的。

5 系統功能

5.1 闖紅燈違法抓拍功能

系統可以實現對單方向各車道闖紅燈車輛的監測、圖像抓拍等功能。每一違法記錄拍攝連續3張反映闖紅燈過程的圖片,其中第一個位置的圖片反映機動車未到達停止線的情況,并能清晰辨別車輛類型、交通信號燈紅燈、停止線;第二個位置的圖片反映機動車已越過停止線的情況,并能清晰辨別車輛類型、號牌號碼、交通信號燈紅燈、停止線;第三個位置的圖片反映機動車越過停止線繼續前行的情況,并能清晰辨別車輛類型、交通信號燈紅燈、停止線。
 

 

5.2 卡口監測記錄功能

系統能夠準確捕獲、記錄車輛通行信息(車輛尾部的圖片),對通過車輛的捕獲率不小于99%。記錄的車輛信息除包含圖像信息外,還包括文本信息,如日期、時間(精確到秒)、地點、方向、號牌號碼等。車輛信息寫入關聯數據庫,并將相關文本信息疊加到圖片上。

5.3 機動車不禮讓行人檢測功能

電警系統支持對機動車不禮讓行人行為的檢測,為交管部門治理機動車在人行橫道遇行人“不按規定讓行”提供一種執法取證手段,對機動車人行橫道前不避讓行人行為自動檢測并抓拍3張過程圖片,同時完成車牌的識別及數據上傳,在輸出不禮讓行人違法的同時,截取2張信號燈攝像機的畫面,用于佐證違法過程中行人信號燈為綠燈的情況,為后期的處罰教育提供依據,整體檢測取證流程如下(需另配行人信號燈圖像采集單元):
在行人信號燈為綠燈時,當檢測到人行橫道區域內的行人行徑方向上的數量多于X人時(閥值X可以設置,默認為1),自動對尚未通過人行橫道的車輛行駛軌跡進行動態跟蹤,發現有車輛未停車繼續通過,與行人行徑方向產生沖突的情況出現時,提取目標車輛3張連續的行駛圖片以反映車輛不避讓行人的搶道行為,同時識別車牌號碼。在輸出不禮讓行人違法的同時,截取2張信號燈攝像機的畫面,用于佐證違法過程中行人信號燈為綠燈的情況。

 

車頭場景
 

車尾場景

5.4 行人檢測規則

根據行人檢測區域檢測行人個數,系統跟蹤行人運動軌跡,給出行人橫向的運動方向;對每個區域內不同運動方向的行人數量進行統計,并將該檢測結果匹配到對應的車道上。系統默認的規則是當行人運動軌跡與機動車行駛軌跡存在交叉且行人所在檢測區域與機動車行駛車道相鄰時進行檢測有效人數,例如1車道行駛車輛干擾人數有效值與1車道行人檢測區域和2車道行人檢測區域向左的行人有關,與2車道行人檢測區域向右、3車道行人檢測區域的行人無關。
 

 

6 違法圖片組成

3+1的不禮讓行人違法圖片;
抓拍第一張違法圖片時信號燈攝像機的畫面;
抓拍第三張違法圖片時信號燈攝像機的畫面。
第一個位置能清晰辨別環境信息、機動車尾部信息和機動車未壓到人行橫道上的情況;第二個位置能清晰辨別環境信息、機動車尾部信息和機動車處于人行橫道區域對行人通行造成干擾的情況;第三個位置能清晰辨別機動車尾部離開人行橫道區域的情況;每張圖片中車輛的位移不小于2米;并且至少有一個位置的信息能夠清晰辨別號牌號碼。
在輸出不禮讓行人違法的同時,截取2張信號燈攝像機的畫面,用于佐證違法過程中行人信號燈為綠燈的情況。
違法圖片合成可設置,可選擇上述的4+2合成,也可選擇3+1合成,即3張反映機動車不禮讓行人過程的圖片+1張反映行人未闖紅燈圖片,3+1合成效果圖如下圖所示。

 

 

7 行人信號燈圖像采集單元

采用420萬像素行人信號燈攝像機,對行人信號燈及行人通行畫面進行攝錄,能夠成像行人在通行時的信號燈狀態。

8 多種違法行為檢測記錄功能

同樣基于“ALLINONE”的設計理念,系統通過電警抓拍單元“高性能AI硬件平臺+深度學習算法”強大的邊緣計算能力保證系統能夠在單一場景下完成更多違法行為的檢測、取證,助力用戶在交叉路口這一重要的交通管理節點進行高效管控。
系統在路口電子警察設備可檢測的范圍條件允許的情況內,還同時可進行如下違法行為的記錄功能。

8.1 不按所需行進方向駛入導向車道記錄

違法具體行為表現為,車輛未按照路口車道的導向標線指示方向進行行駛。違法代碼為:1208。
 

 

8.2 “大彎小轉”違法行為記錄

所謂“大彎小轉”,是指路口左轉彎車輛應該以較大的轉向半徑轉彎,卻以較小半徑轉彎的行為?!兜缆方煌ò踩▽嵤l例》第五十一條規定,機動車通過有交通信號燈控制的交叉路口,向左轉彎時,靠路口中心點左側轉彎。違法代碼:1209。

8.3 未禮讓行人違法行為記錄

未禮讓行人指在信號燈控路口,右轉機動車遇行人正在通過人行橫道時未停車讓行的。違法代碼:1313。

8.4 左轉/掉頭不讓直行

該違法行為是指機動車在轉彎的情況下(包括左轉和掉頭),未讓對向的直行機動車和行人先行的行為。違法代碼:1313。

8.5 右轉不讓左轉

該違法行為是指相對方向行駛的右轉彎的機動車未讓行左轉彎的車輛的行為。違法代碼:1314。

8.6 其他交通違法行為記錄功能

加塞,機動車在遇有前方機動車停車排隊等候或者緩慢行駛時,未依次排隊,而從前方車輛兩側穿插或者超越行駛的行為。闖禁令,駕駛機動車違反禁令標志、禁止標線指示的行為。闖綠燈,前方路口發生交通阻塞時,當信號燈變綠,未在路口之外等候,而駛入路的行為。
除上述功能外,系統還具有違法行為記錄功能,逆行記錄,越線停車,不按規定車道行駛記錄,壓線/變道記錄,路口停車記錄,機占非記錄。

9 人臉卡口功能(人臉取證電警)

系統能夠準確捕獲、記錄車輛通行信息(車輛前部的圖片),對通過車輛的捕獲率不小于99%。記錄的車輛信息除包含圖像信息外,還包括文本信息,如日期、時間(精確到秒)、地點、方向、號牌號碼等。車輛信息寫入關聯數據庫,并將相關文本信息疊加到圖片上。
同時針對車輛前部的捕獲圖片,系統還支持11種車身顏色識別、13種車型識別和250種車標識別的功能,可為公安交警的緝查布控和肇事找車提供更多的可檢索信息,加快車輛查找的速度。

9.1 駕駛人面部特征記錄功能

在電子警察桿件上增加車輛正向采集的攝像機,可通過綜合管控一體機實現駕駛人面部特征記錄功能??蓪⑦`法行為與對應車輛的正向圖片匹配起來,從而將違法行為固定到駕駛人,有效遏制駕駛分非法買賣現象。
支持人臉取證的違法行為包括闖紅燈、壓線、不按導向行駛、逆行等,用戶可在配置界面中靈活的選擇是否啟用闖紅燈、壓線、不按導向行駛、逆行對應的駕駛人人臉取證功能。

 

9.2 其他卡口功能

1、 車身顏色識別功能
系統可自動對車身深淺和顏色進行識別,可供用戶根據車身顏色來查詢通行車輛,為公安交通管理和刑偵案件偵破提供了科技新手段。
系統可自動區分出車輛為深色車輛還是淺色車輛;并識別出11種常見車身顏色,11種顏色包括白,銀(灰),青、黃、粉、紅、綠、藍、棕、黑、紫。

 

18、 車型識別功能
系統采用車牌顏色和視頻檢測技術結合的方法對車輛類型進行判別,可對13種車型進行識別(SUV、MVP、兩廂轎車、三廂轎車、轎跑、小型轎車、微型轎車、面包車、皮卡車、小型貨車(包括微卡、輕卡及中卡)、大型貨車、小型客車、大型客車)。
19、 車標別功能
系統采用視頻檢測技術對車標進行識別,可對250種車標進行識別,可供用戶根據車標來查詢通行車輛,為公安交通管理和交通肇事案件偵破提供了科技新手段。
20、 車輛子品牌識別功能
系統采用視頻檢測技術對車輛子品牌進行識別,可對3000種車輛子品牌進行識別,可供用戶根據車輛子品牌來查詢通行車輛,為公安交通管理和刑偵案件偵破提供了科技支撐。
21、 未系安全帶檢測功能
系統采用視頻檢測技術,對主駕駛人員和副駕駛人員的未系安全帶行為進行檢測,分別輸出主副駕駛未系安全帶行為的特征摳圖,為交警查處未系安全帶違法行為提供了科技新手段,從而規范駕駛人安全駕駛行為。
22、 黃標車檢測功能
系統采用視頻檢測技術,對車輛車窗進行定位和分析,輸出黃標車特征識別信息,為交警進行黃標車輛管控和治理提供了有效的科技有段,從而提高交警車輛管控的效率。
23、 危險品車檢測功能
系統采用視頻檢測技術,實現車輛危險品標志的檢測識別,為危險品車輛管控、運行路線規范提供了有效的數據支撐,為城市交通管理提供了更加細致的數據,保證交警對危險品車輛的有效監管。
24、 掛件檢測功能
系統采用視頻檢測技術,實現車輛駕駛室內掛件的檢測識別,為城市交通管理和車輛管控提供了更加細致的數據,提高車輛特征的可檢索性,為城市交通事件處理、車輛管控提供更加細致的數據支撐。
25、 違法壓線、變道抓拍功能
利用卡口抓拍單元可擴大路口的違法檢測范圍,對進入路口的違法壓線、變道車輛進行檢測抓拍。

 

 

9.3 車輛牌照自動識別功能

系統可自動對車輛牌照進行識別,包括車牌號碼、車牌顏色的識別。
1、 車牌號碼自動識別
系統具備對符合“GA36-2014”標準的民用車牌、警用車牌、使領館車牌的號牌自動識別能力,并且具備對2012式軍車號牌、2012式武警部隊號牌的自動識別能力。
26、 車牌顏色自動識別
系統能識別黑、白、藍、黃、綠五種車牌顏色。
27、 新能源車牌識別功能
新能源汽車號牌是為更好區分辨識新能源汽車,實施差異化交通管理而設計的全新號牌,具體分為小型新能源汽車號牌和大型新能源汽車號牌,其中小型新能源汽車號牌為漸變綠色,大型新能源汽車號牌為黃綠雙拼色。本系統所采用的“神捕”系列抓拍機,具備新能源號牌識別的功能,保證號牌識別相關業務不受新能源號牌分批落地實施的影響。
28、 前端識別技術
車輛牌照自動識別算法(車牌識別、車牌顏色識別)集成在抓拍單元中,識別結果由抓拍單元直接輸出。
1)背向車型識別功能
系統采用車牌顏色和視頻檢測技術結合的方法對車輛類型進行判別,可對12種車型進行識別(SUV、MVP、轎車(包括A級及以上車型)、小型轎車、微型轎車、面包車、皮卡車、小型貨車(包括微卡、輕卡及中卡)、大型貨車、小型客車、大型客車、油罐車)。
2)智能補光功能
系統前端設備能根據光線的變化或時間的控制自動改變攝像設備的工作參數,自動打開或關閉補光設備,確保記錄圖片的清晰。
電警補光燈采用頻閃技術,與“神捕”攝像機采集頻率完全匹配,在達到最大補光效果的同時降低燈光對周圍環境的影響,不會對駕駛人造成直接強光刺激。
29、 前端備份存儲功能
系統采集的圖片、視頻可在設備前端做備份存儲,按照數據存儲時長的要求配置不同容量的硬盤。系統可根據預先的空間分配,優先保證足夠的圖片存儲空間,保證核心數據不丟失。
30、 車輛稽查布控功能
系統具備車輛交通安全違法行為監測報警和布控車輛自動比對報警功能,比對方式包括精確比對和模糊比對。
31、 高清錄像功能
系統支持道路交通情況的實時視頻錄像存儲,視頻質量能清晰反映覆蓋區域內行駛機動車的車牌號碼。視頻采用預分配存儲機制,前端支持進行滾動存儲7天以上。
32、 數據斷點續傳功能
系統支持斷點續傳功能。當遇到網絡中斷或其他故障時,車輛信息存儲在前端設備中,待故障排除后自動續傳。
33、 時間校準功能
按照《GA/T832-2014道路交通安全違法行為圖像取證技術規范》的要求,24h內計時誤差不超過1.0s,確保所有前端設備點位每日至少與電子警察中心系統時鐘同步一次。
34、 圖像防篡改功能
系統記錄的原始圖像信息具備防篡改功能,防止在傳輸、存儲、處理等過程中被人為篡改。
35、 網絡遠程維護功能
系統可以實時查看前端設備的運行狀態。能通過網絡實現遠程維護、遠程設置和遠程升級等功能。

10 系統性能

10.1 系統性能指標

項目

指標

違法記錄組成

闖紅燈為3張圖片;其他違法一般為2或3張

駕駛人面部特征記錄

一般為違法3+1和卡口1+1共6張合成

通行車輛抓拍

1張

通行車輛捕獲率

白天98.5%,晚上95.8%

闖紅燈車輛捕獲率

白天98.5%,晚上95.8%

闖紅燈檢測系統附帶的違法檢測功能

具有不按規定車道行駛、逆行、壓線/變道、不按所需行進方向駛入導向車道檢測功能

其它違法檢測功能捕獲有效率

不按規定車道行駛≥90%;逆行≥90%;壓線≥90%;不按所需行進方向駛入導向車道≥90%

最小抓拍間隔

<40ms

圖片壓縮方式及分辨率

JPEG格式
分辨率(像素)300萬:2048×1536;900萬:4096×2136

圖片大小

300萬:單張約400KB;合成圖片2張約800KB,(3+1)合成約1.5MB,駕駛人取證6張合成約2MB
900萬:單張約1.2MB;合成圖片2張約2.4MB,(3+1)合成約4.8MB,駕駛人取證6張合成約7.2MB

錄像功能

支持全天錄像和違法片段錄像
采用H.264、H265或MJPEG編碼,25fps@300萬像素,25fps@900萬像素;錄像支持OSD信息疊加,疊加的信息至少包括日期、時間(精確到秒)、監控點名稱、設備編號等信息

車牌識別準確率

白天98%,晚上95%

識別牌照種類

車牌類別:民用車牌(除5小車輛),警用車牌,軍用車牌,武警車牌。車牌顏色:黑、白、藍、黃、綠

車身顏色識別

正向卡口可自動區分出車輛為深色車輛還是淺色車輛;并識別出11種常見車身顏色,11種顏色包括:白,銀(灰),青、黃、粉、紅、綠、藍、棕、黑、紫

車型識別

正向卡口可對13種車型進行識別(SUV、MVP、兩廂轎車、三廂轎車、轎跑、小型轎車、微型轎車、面包車、皮卡車、小型貨車(包括微卡、輕卡及中卡)、大型貨車、小型客車、大型客車),識別準確率白天≥95%、晚上≥94%

背向電警可對12種車型進行識別(SUV、MVP、轎車(包括A級及以上車型)、小型轎車、微型轎車、面包車、皮卡車、小型貨車(包括微卡、輕卡及中卡)、大型貨車、小型客車、大型客車、油罐車),識別準確率白天≥90%、晚上≥88%

向車標識別

正向卡口可對250種車標進行識別;識別準確率白天≥99%、晚上≥99%

正向車輛子品牌識別

正向卡口可常見3000種車輛子品牌進行識別;識別準確率白天≥97%、晚上≥95%

未系安全帶檢測率

檢出率:40%,白天未系準確率80%,晚上未系準確率70%

攝像機覆蓋車道數

1臺300萬攝像機覆蓋2車道,1臺900萬攝像機覆蓋3車道

車輛信息存儲容量

具體請參閱選用的綜合管控一體機的該項指標

補光燈壽命

≥50000h

接口

RJ45,100Mbps以太網,TCP/IP協議

接入方式

采用綜合管控一體機按照既定協議接入后端平臺

平均無故障連續運行時間MTBF

≥5000h

供電電源

100VAC~240VAC,48Hz~52Hz

工作環境溫度

標配:-10℃~+70℃;低溫型:-30℃~+70℃

工作環境濕度

<95%@+40℃,無凝結

 

10.2 采用“AI+深度學習”架構

1、 硬件架構的革新
攝像機硬件架構層面,由原來的ARM+DSP更新為基于“高清能AI硬件平臺+深度學習算法”的架構,將圖形、圖像處理方面的獨特優勢集成到前端攝像機內,在整體硬件性能與圖像處理速度上提高了5-10倍。
36、 軟件算法的革新
攝像機采用深度學習的智能算法,替換掉了原模式識別算法,去除了原算法層面的人工目標挑選過程,由前端攝像機來承擔進行目標自主挑選,摒除人工挑選對識別模式的限制,利用計算機精細化的運算、幾何圖形、幾何比例特殊的處理方式,通過大量過車目標的自主學習從而來提高車輛特征、號牌的識別準確率,達到精細化識別的目的。
37、 行業率先采用GMOS傳感器提升成片質量
行業內率先采用GMOS圖像傳感器替換原有的CCD傳感器。由于GMOS傳感器在信號讀取方式、成像點組成以及全局曝光的特性,可從根本上消除傳統CCD傳感器常見的SMEAR現象。另外,相比CCD傳感器,能夠提供低照度、寬動態、高幀率的特性。全面提升抓拍圖片的成片率和視頻質量,從而進一步提高交通管理水平。
38、 化繁為簡,集約化管理
整體系統基于“ALLINONE”的設計理念,將車輛視頻檢測、違章判斷、圖片抓拍、車牌識別、數據存儲、在線存儲集成于一體化抓拍單元當中;將終端服務器、交通燈信號檢測器、電源、網絡交換機、光纖收發器等設備功能集成于綜合管控一體機當中;將針對卡口的輔助補光功能集成于卡口補光一體燈當中。從而進一步簡化系統架構,減少系統故障節點,降低系統維護成本,使系統更加統一化和集約化。
39、 系統功能性能大幅提升
Ø 性能及魯棒性的提升
由于深度學習算法相對傳統模式識別算法,對硬件性能的要求更高,因此從側面印證了新平臺在處理性能上的提升。
“神捕”攝像機與原攝像機一樣采用鱗片式散熱結構設計,不同的是新系列攝像機的散熱結構、鱗片外觀重新做了優化,其散熱效率與均勻性進一步提高,從而提高了系統魯棒性、環境適應性。
Ø 參數指標的提升
基于“高性能AI硬件平臺+深度學習算法”的“神捕系列攝像機”相對原有攝像機系列在相對場景、參數配置下指標率有大幅提升。
Ø 更多的業務功能
除具備原攝像機系列所有功能外,新增如下功能:新增掛件、年檢標志等特征識別;增加交通參數采集功能,豐富采集類型;增加交通事件檢測功能,如事故、遠光燈檢測等。
40、 交通管理業務能力提升
前端設備是交警后端業務應用的基礎和支撐,前端結構化類型更加豐富、更加精確,前端穩定性更高,才能支撐起后端業務的更好應用,采用了“神捕”攝像機而可能提升的方案/業務應用包括且不限于:
Ø 稽查布控能力的提升
緝查布控業務主要是通過前端路面抓拍設備(卡口或具備卡口功能的電子警察),通過對通行車輛信息的識別反饋(主要為號牌信息),實時實現異常車輛的查處與攔截,因此車輛號牌的識別準確率及抓拍點位密度是能夠快速、準確攔截布控的關鍵。
基于“神捕”攝像機的抓拍系統,由于采用了高性能AI硬件平臺+深度學習算法,在號牌識別的準確性方面有了大幅度的提高,因此在抓拍點位密度相同的情況下,通過提供更為精準的號牌識別結果,從而可大大提高稽查布控的攔截查處能力。
Ø 假套牌分析能力的提升
目前對于假套牌的研判系統從原理上分為兩種:一種是基于時空位置關系,即同一號牌車輛不可能同時出現在不同位置,或不能出現在時間邏輯上不可能到達的位置。另一種,也是目前應用比較廣泛的一種分析方式,即通過前端抓拍設備對車輛信息的識別結果,通過公安部車管庫進行查詢,比對識別結果與登記結果是否一致來判斷是否存在套牌,如號牌登記車型與識別車型不一致、號牌的登記顏色與識別顏色不一致等。
很顯然,對于第二種研判方式,前端抓拍設備對車輛號牌識別率、車輛特征的識別率將大大影響到假套牌的分析能力,“神捕”攝像機產品正式基于以上兩種大指標識別率的提升來提高整體假套牌系統的分析能力,實現“神捕”,降低誤捕誤報。
Ø 交通態勢研判能力的提升
交通態勢研判的數據基礎同樣來自于前端路面抓拍、統計設備所提供的過車信息,結合數據中心處理算法達到交通態勢研判的目的,同時GA/T497-2016《道路車輛智能監測記錄系統通用技術條件》已明確提出系統除具備常規抓拍功能外,需具備流量統計功能。因此,“神捕”攝像機精確的車牌識別、精確的流量統計、分類功能,輔助交通態勢研判業務的綜合能力的提升。
Ø 信號控制優化能力的提升
城市治堵與交通誘導近兩年來越來越被重視,也是各地交通管理者在交通設施建設投入中所要考慮的重中之重。交通擁堵的矛盾實質是“人”“車”“路”的矛盾,本質上是“人”“車”的數量大大超過了道路的承載能力,解決的根本方式是調和“人”“車”“路”的比例并加以科學的管理,但隨著城市的發展、機動車保有量的增加,比例調和的方式在短期內很難奏效,因此科學的管理方式就顯得格外重要。
信號控制作為交通管理的重要一環,合理的信號控制可大大提高道路的通行效率,起到事半功倍的效果,信號控制的數據依據來源原前端統計抓拍設備,“神捕”攝像機除具備傳統違法取證的功能、道路流量統計功能外,還可作為信號控制的一部分,與信號控制設備一起實現路口信號控制的自適應,優化信號控制配時方式,從整體上提升道路通行效率。
Ø 輔助提高城市交通規劃能力
基于精確化車牌識別、精細化車輛特征識別的神捕系列攝像機,可以提供更為準確的車輛通行數據、流量數據、細分車輛特征數據,可作為城市交通規劃的輔助數據,輔助提高城市道路渠化的合理性。直觀的違法駕駛人人臉展示(人臉取證電警)。通過路口終端服務器的數據匹配,可自動實現電子警察3+1合成圖片、卡口1+1合成圖片的關聯、匹配、合成工作。最終輸出的違法圖片可直觀的看到違法行為駕駛人的面部特征。同時,在部分項目上由于業主處罰需要、攝像機分辨率不同導致不能直接合成應用的項目,系統也支持卡口圖片、闖紅燈圖片關聯使用,作為關聯的一組違法圖片上傳到中心平臺。

11 人臉取證電警模式前端設計

11.1 前端子系統結構

前端子系統包括終端服務器、一體化電警抓拍單元(含車牌補光燈)、一體化卡口抓拍單元、閃光燈、環境補光燈(小角度頻閃LED燈)、信號燈檢測器、交換機、光纖收發器及桿件等相關組件。
1、 一體化電警抓拍單元
采用300萬/700萬像素和320萬/900萬像素“神捕”攝像機,在內置車牌補光燈和外置環境補光燈的配合下,可實現圖像采集、成像控制、車輛檢測、車牌識別、違章檢測,可支持SD卡前端存儲。
41、 一體化卡口抓拍單元
用300萬像素環??谧ヅ膯卧?,配合暖光LED環境補光燈及紅外白光爆閃一體燈,保證抓拍圖片滿足取證規范的同時消除光污染。其中暖光LED環境補光燈用于獲取環境的顏色,紅外白光爆閃一體燈白天使用白光,在夜晚切換為紅外,避免光污染。
用320萬/700萬/900萬像素“神捕”攝像機,在內置車牌補光燈和外置閃光燈的配合下實現駕駛人面部特征采集的功能。
42、 綜合管控一體機
具備交換機和光纖收發器功能,同時完成路口數據的匯聚,支持前端數據暫存和數據上傳。同時,可實時檢測紅燈信號,將紅燈維持狀態、紅燈切換至綠燈脈沖信號、綠燈切換至紅燈脈沖信號,發送給一體化電警抓拍單元。單臺設備最大可以支持12路紅燈信號接入。多相位紅燈信號接口,可根據不同車道設置紅燈信號和組合紅燈信號。
43、 環境補光燈
選用LED燈作為光源,主要用以環境補光,有效提高夜間圖像顯示效果和標識標線的顯示效果,燈光亮度符合國家環保標準,對人眼無刺激。具有良好的防水、防塵功能,能長時間適應室外工作環境。
44、 紅外白光爆閃一體燈
采用夜間紅外輸出設計,適合人員密集區域或對防光污染有苛刻要求地區的連續拍攝;白天使用白光輸出模式,即使太陽猛烈的大晴天,仍然能保證車內人員的清晰照明。
45、 卡口補光一體燈
采用獨特的雙光源設計。符合GAT1202-2014-《交通技術監控成像補光裝置通用技術規范》。白天利用氣體爆閃燈對通過車輛進行補光,保證人臉成像效果。夜間,采用LED光源進行補光,降低補光燈對車輛駕駛員人眼的刺激。

11.2 前端子系統工程布局

電子警察系統用于交叉路口或路段對闖紅燈行為進行記錄,因此通常情況下是十字路口或丁字路口,少有情況為直行路段。

11.3 前端子系統工程實施要點

一體化電警抓拍單元、LED補光燈安裝于立桿挑臂上,環境補光燈安裝在距離攝像機4米處。
一體化卡口抓拍單元、閃光燈反挑安裝在電警挑臂上,閃光燈安裝在距離攝像機5米處。
信號燈檢測器、終端服務器、交換機安裝于落地機柜,落地機柜選址靠近信號燈控制箱。
立桿安裝位置通常在停車線后18米(300萬)/20米(700萬/900萬)左右,立桿高度一般在6米左右。

12 立桿安裝位置與停止線距離計算依據

立桿安裝位置與停止線距離需要考慮的因素:
主視場覆蓋范圍要求,停止線前的視頻檢測區域長度不低于7米,能夠覆蓋車道寬度并且看到信號燈;
車牌識別要求,在觸發線1位置抓拍的車輛,其車牌像素點建議不低于90;
補光要求,補光燈的光斑能夠覆蓋整個視場;
車輛遮擋行為,由于視頻電警抓拍車輛尾部,這就可能存在后一輛車的車頭遮擋前一輛車尾車牌的現象。
網絡傳輸子系統設計,網絡傳輸子系統主要由路口局域網、接入線路和中心網絡組成。下面著重介紹下路口局域網的設計。

 

13 路口局域網

路口局域網主要用于匯聚前端各種網絡設備。對于電子警察前端子系統而言,首先需要接入同一方向的設備,通常是在抱桿機柜中部署帶1光口、若干電口的百兆工業交換設備。由于前端點位到中心平臺通過點對點光纖的方式,且遠端光纖僅部署至落地機柜,因此,電子警察各方向通過光纖,從地下頂管接入落地機柜做匯聚,落地機柜中部署帶光口的工業交換設備進行匯聚。
電子警察各方向至落地機柜的數據傳輸包含兩類數據,一類是抓拍機網絡視頻圖片數據,一類是RS485信號,傳統的布線是網絡信號和RS485信號獨立走線,新推出的帶數據傳輸光纖收發器可實現遠距離傳送百兆以太網信號和RS485數據,將路口的網絡及RS485控制信號集合到一根光纖傳輸,方便現場施工及客戶使用。
當路口主機選用綜合管控一體機后,由于其同時具備紅綠燈信號檢測器、光纖收發器、網絡交換機等多種設備功能于一身,因此光纖接收端為主機的光口。同時主機接收信號燈狀態的交流信號,經由主機內部通訊,最終通過光口傳至前端抓拍機。

 

14 接入線路

接入線路建議采用獨立光纖傳輸,連接路口局域網和中心網絡,傳輸帶寬不小于100M。

15 中心網絡

中心網絡采用“匯聚-核心”的網絡架構,用于連接路口局域網的帶寬不小于100M,用于中心網絡交換的帶寬不小于1000M。
 

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