高清视频检测卡口方案设计(编辑修改稿)

高清视频检测卡口方案设计(编辑修改稿)内容摘要：

高清摄像机，也不能在黑暗的环境中得到清晰的车辆和车牌信息。 卡口系统拍摄大都迎车拍摄，车辆的灯眩光对成像质量影响很大。 因此，有效的补光是解 诀 成像质量的一个关键。 传统的补光方式是采用色温较高的金属卤化物灯，由于 拍摄高速运行车辆和抑制车头大灯对图像的影响，一般会采用高速快门的方式，这样就需要功率较高的金卤灯对现场照明，即不 经 济也影响驾驶员的视线。 本方案我们采用 LED 补光灯＋高频防眩频频闪灯。 LED 补光灯： 近几年 LED 技术的飞跃发展，因此在城市电子警察补光中逐渐出现了 LED 频闪灯的身影。 我们量身定制了一款 LED 补光灯，用于车牌识别和车辆检测补光。 LED 频闪灯选用的是高亮度大颗粒 LED 发光管，其优点如下： 优点：  长寿命。 因 LED 技术化采用的是工业级二极管，稳定 可靠，寿命可达 10 年以上；  低功耗。 在达到理想补光状况下，所采用的 LED 发光管的功耗是泛光灯的 1/3；  对司机及行人没有影响。 肉眼看上去是常亮的，实际是 每 秒多次快速频闪，即达到了补光的目的，又不影响交通。 智能窄脉冲频闪灯 本方案设计，卡口现场不需要长明灯，而是采用智能窄脉冲发射器进行补光。 它能发出光强和间隔时间可自动控制的脉冲光，清晰获得车牌、车型、颜色和司乘高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 19 人员容貌。 我公司采用的是具有自主知识产权的 窄 脉宽高频补光灯的方式。 窄脉宽高频补光灯能发出强度可调的微秒量级的脉冲光， 是一般频闪灯闪光持续时间的几十分之一到几百分之一。 由于闪光持续时间很短，因此对司机眼睛的刺激几乎没有，同时又能清楚拍摄车牌、车型和司乘人员的容貌。 此 窄 脉宽高频补光灯能使得连续的补光间隔时间最小可达几微妙，最大限度地节约了电能，在车流较大和车距较 窄的极端情况下都能迅速的发出 窄 脉冲光。 夜间抓拍图片 本系统将补光脉冲宽度控制在微秒量级以内，使得系统的闪光对驾驶人员的影响降至最低。 即保证了系统的正常运行，又保障了驾驶人员的行驶安全。 视频检测技术 本系统视频车辆检测技术采用车牌跟 踪和车辆轮廓检测双校验方式，根据捕获后的图片，在设定的模拟线圈区域进行高速逐帧扫描处理，若发现检测区域灰度值发生变化，开始对车辆号牌进行寻找。 找到车辆号牌的话，开始对车辆号牌进行定高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 20 位及跟踪；若没有找到号牌的话，对整个车辆轮廓进行跟踪。 本套高清视频检测的优点如下：  采用高清摄像机采集图像进行检测，检测准确率高，不会对一些行人、自行车等的误判断，有效过滤了非机动车辆的干扰。  逐帧比对检测：系统可同时捕获多个百万像素的有效帧，对 每 一帧逐帧比对分析， 内部评判机制，确定为动态车辆并给出识别结果。 实时跟踪 ，  多次识别，保证高抓拍率和识别率。 特别在夜间、复杂气候环境中，依然高识别率。  多目标跟踪：采用我公司的多目标跟踪与多目标识别技术，可对视频图像中的所有目标（车辆）进行检测、锁定、跟踪，并精确描述其运动轨迹，判断其违法行为。 抓拍跨线、压线行驶车辆 采用摄像机场景相互叠加，覆盖视场死角，为了避免车辆从相邻车道骑线行 驶，两个车道的摄像机分别得到不完整的车牌，导致识别率下降，系统采取相邻车道图像中心线叠加的方式，图像中心线的直线叠加长度至少为一个车牌的长度： 50 厘米，很好的解 诀 了 对压线行驶车辆的抓拍问题。 通过调整摄像机与车辆触发点的距离，使得 每 台摄像机都能覆盖 － 2 个车道，从而保证对于跨中线行驶车辆同样可以实行抓拍，避免漏车，保证了车辆的高捕捉率。 牌照信息也可以保证清晰，如下图所示： 高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 21 优化的车牌识别算法 车牌识别是计算机视觉和模式识别技术在智能交通领域的重要应用课题之一。 它是以特定目标为对象的专用计算机视觉系统，该系统能从一幅图像中自动提取车牌图像，自动分割字 符 ，进而对分割出的字 符 图像进行识别。 通常的牌照识别 水平，牌照 /视场比例约为 1/6 左右（监控视场约 176cm），本技术方案选择优秀的识别算法，努力优化牌照 /视场比例至 1/8 甚至更小，保证在每 车道的高清摄像机视场范围内，均可捕捉到目标车辆的号牌，并能将该号牌正确识别出来，极大地提高了车辆捕获率。 系统的逻辑设置合理，检测程序是抓拍优先于车牌识别，只要有过往车辆，就进行抓拍，然后再牌照识别。 即使摩托车、拖拉机车型、没有牌照车辆、车牌有遮挡或严重倾斜等也能正常记录。 提供给执法管理人员予以备案、查证。 系统车牌识别算法的优化主要体现在以下两方面 ： 字符优化： 高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 22 车牌定位和切割方法很方便，在取得单个字 符 图像后，字 符 图像也可能存在字符 与边框相连、字 符 变形和字 符 断裂等情况，为此在真正识别之前需要对字 符 位图作进一步的技术处理，如下图车牌二值图水平方向腐蚀后明显有利于图像分割和识别，但对于黑底和蓝底的车牌则适得其反。 常用的方法是将用于识别的字 符 位图按新的点阵大小重新采样，然后搜索字 符 位图的精确上下左右边界值， 依照字 符 位图的宽高值和新的边界值重新确定字 符 像素点，并排除非字 符 情况， 如左右边界值之差过小、上下边界差过小等情况即认为非字 符 ，用 ?取代。 结果优化： 按照模板匹配算法，可以得到若干个车牌识别结果，从中我们选取字 符 匹配成功数最多者。 如果全部字 符 匹配成功，则输出结果肯定准确，而在实际运行的车牌识别系统中即使对字 符 作了优化处理，但仍有部分字 符 受车牌色差和环境的影响有识别出错可能，为此在识别结果中不妨设定最小出现数，如规定整个车牌中有四位识别正确就给出车牌结果，这样有利于车牌模糊识别技术的应用。 同时，依据我国车牌结构特点还需要进行车牌语法校验，如民用车牌尾字不存在 警 字、军牌格式中不会出现 领、港、澳、境、挂、农、拖 字、警牌尾字不 能出现 学、试、领、港、澳、境、挂、农、拖 字、警牌首位不能出现军牌汉字、武警车牌中不能出现民用和军用车牌汉字等等，这样可以大大提高车牌正确识别率。 第 3章 前端系统设计 卡口系统的前端作为基本数据采集和处理的系统单元，所采集的数据有：车辆信息（包括车牌号码、通过的地点、通过的时间、行驶速度、方向、车道）、 车辆连续过程图片等。 采集这些数据主要通过前端系统的高清摄像机、视频检测 技术等。 在所要监测的路段， 每 个车道配置 1 台 200 万 CCD 高清网络摄像机，用于拍摄汽车的车头牌照及行进过程； 单台 CCD 高清摄像机与单台嵌入式抓拍识别主机通过交换机相连，嵌入式抓拍识别主机用于抓拍控制与处理； 每 车道配置 1 台 LED 补光灯和 1 台高频防眩频闪灯，用于夜间环境补光以获得清晰的图片信息。 高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 23 前端系统结构 前端系统主要是对所有 经 过车辆进行检测、速度检测、车辆抓拍、车辆号牌识别、数据存储、远程传输等。 按照实现的功能，前端系统主要包括摄像子系统、补光控制子系统、高清视频车辆检测子系统（软件）、视频测速子系统（软件）、抓拍控制子系统（软件）、 号牌识别子系统（软件）、数据存储 子系统、数据交换子系统等，其系统结构如下： 图 31 前端系统安装图 高清摄像机、 LED 补光灯、防眩频闪灯安装在挑臂横杆上，距离地面净高为 6 米以上。 高清摄像机与补光控制模块安装在防护罩里，防护罩安装在所要监控的车道中间中心线的正上方，车辆触发点（图像的中心点）、与立杆的水平距离为 32 米。 高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 24 嵌入式抓拍识别主机、路口交换机、光端机等设备安装在设备箱中，高清摄像机的信号通过交换机输入嵌入式抓拍识别主机， 经 过处理后，捕获的图片及识别结果 经 传输设备传送到后台监控中心。 标准双向 4 车 道卡口系统前端硬件设备路口安装示意图如下： 安装示意图 高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 25 实际安装图 工作原理 本系统控制主机全天候控制高清摄像机，并保证在有车无车情况下，均以 每 秒 15的频率捕获高清图片。 本视频检测子系统根据捕获后的图片，在设定的模拟线圈区域进行高速逐帧扫描处理，若发现检测区域灰度值发生变化，开始对车辆号牌进行寻找。 找到车辆号牌的话，开始对车辆号牌进行定位及跟踪；若没有找到号牌的话，对整个车辆轮廓进行跟踪。 对跟踪的车辆轨迹进行分析和判断，根据系统设定的条件，确定违法行为，然后从已 经 捕获的 图片中选出相应位置的违法图片。 采用三维空间标定发，在屏幕中标定 8 个控制点，实地测量这些控制点的空间距离，保存后程序能自动算出测距矩阵。 通过测距矩阵和视频中车辆的实际行驶轨迹和时间等，能够准确计算车辆的实际行驶速度。 高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 26 子系统详解 摄像子系统 根据《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》 GA/T497－ 20xx 中相关规定，抓拍的车辆照片既要能看清车牌号码、车型、车身颜色等，同时要满足业主提出能够看清前排乘客面部。 因此 每 个车道配置一台工业级 200 万 CCD 高清网络摄像机，可连续抓拍 2 张以上图片反应车辆行进过程。 图片存储格式执行公安部标准要求的 JPEG 格式，在单张图片中可以清晰看到地点、车牌、车型、车身颜色、车道、方向等。 摄像子系统由高清摄像机、定焦镜头、室外防护罩、摄像机立杆等 组 成。 高清摄像机采用低照度的高清晰彩色摄像机，其性能稳定，适合于在公路上长时间工作。 镜头选用 25mm 定焦自动光圈镜头。 为适应公路光线的变化，自动光圈镜头可以自动调整进光量，以便得到满意的图像。 防护罩采用密封性好、防雨、遮阳。 能保证摄像机在公路环境正常工作 ，且外观漂亮大方。 防护等级 符 合 IP65 标准。 立杆的高度应不少为 6 米，悬臂长度可根据实际路宽而定，能够覆盖到监控的车道的中央上，摄像机安装在立杆的悬臂上，对应 每 个车道的入口处。 立杆的埋设位置距离车辆触发点在 32 米左右。 下图为立杆示意图。 高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 27 32 单向单车道立杆示意图 补光控制子系统 考虑到安装卡口路段夜间照明较暗，因此需要考虑补光。 本次补光采用 LED 补光灯＋高频防眩频闪灯。 LED 补光灯因为其亮度高、功耗低、寿命长等特点，已 经在电子警察系统中得 到广泛应用。 为了看清驾驶室前排乘客面部，选用高频防眩频闪灯可透过带有驾驶室风挡玻璃上的遮阳膜，从而获得清晰的面部图像。 据多年的项目 经 验可知：标准车牌是晚上底不反光，字反光，但由于不同地方的车牌质量多是不尽相同，因此就会存在一些弊端。 例如：蓝牌就有以下几种情况。 A、部分车牌在夜间底色反光，字不反光，与标准的刚好相反，这对识别算法就有很大的考验； B、部分车牌在夜间是底色反光，字也反光，底与字在反光上没有很大的对比度，连肉眼也难于看清车牌号码，何况是电子眼了； C、另外还有部分车牌在夜间底不反光，字不反 光，靠普通的小功率 LED 灯是不可能看清车牌的。 综上考虑到种种情况，本项目我们选用外置式白色光频闪灯，可对于底反字不反，或底与字都不反的车牌进行补光。 补光控制模块安装在摄像机防护罩内。 可针对天气和时间变高清视频检测卡口智能监测系统技术方案 28 化的需要，可以快速调节摄像头的光圈、快门等参数，保证抓拍图像的视觉效果。 对于雨雾、强 逆光、弱光照、强光照等天气状态下，可以自动调节摄像机的光圈、快门、增益，避免了在天气、光线等很多情况下，抓拍的车辆图片肉眼不能辨别其车辆特征的问题。 配有光敏开关，根据光线情况，自动控制频闪灯的开启和关闭。 高清视频车辆检测子系统 常规的视频检测技术，是根据移动目标与地面的灰度差来作判断的，也就是人工绘画虚拟线圈，当虚拟线圈范围中的图像背景发生改变时，即判断有车辆通过。 此方法 经 常会把一些诸如非机动车甚至行人作为事件加以记录，废照片会比较多。 本系统控制主机全天候控制高清摄像机，并保证在有车无车情况下，均以 每 秒 15 帧的频率捕获高清图片。 本视频检测子系统根据捕获后的图片，在设定的模拟线圈区域进行高速逐帧扫描处理，若发现检测区域灰度值发生变化，开始对车辆号牌进行寻找。 找到车辆号牌的话，开始对车辆 号牌进行定位及跟踪；若没有找到号牌的话，对整个车辆轮廓进行跟踪。 对跟踪的车辆轨迹进行分析和判断，根据系统设定的条件，确定违法行为，然后从已 经 捕获的图片中选出相应位置的违法图片。 本套高清视频检测的优点如下：  采用高。