高清智能卡口系统技术方案-11-

高清智能卡口系统技术方案-11-内容摘要：

威奥智能高清卡口系统 7 图 高清路口前端组成图 车辆检测单元 此单元包括检测主机及地感线圈，主要完成对车辆的检测、车速的测定以及车流量的记数与统计。 采用地感线圈的车辆检测方式，每个车道埋设两个地感线圈，线圈之间保持一定的间距。 根据车辆通过前两个地感线圈的时间可以计算出车辆的行驶速度。 前端摄像及辅助照明单元 由于威奥高清摄像机所摄图像的最大分辨率为 1920x1080， 清晰度可达1000TVL 的广播级图 像画质。 从视觉效果来看，其图像质量可达到或接近 35mm 宽银幕电影的水平。 从画质来看，画面清晰度、色彩还原度都要远胜过标清网络摄像机 ，在满足人眼能看清车牌所要求的车牌像素点大小（车牌像素大小不低于 100个像素点），以及满足车牌自动识别软件所要求的车牌像素点大 小（要求车牌像素点范围在 120～ 150 个像素点之间）时，高清摄像机在道路上的有效拍摄宽度达5m～ 7m，而标准每条车道宽度为 ，所以本系统在每条车道配置二台WNS30001080PC高清特写摄像机，能保证车牌识别效果，同时能看清车辆的车型、颜色、 轮廓、装载信息以及道路情况；根据道路实际情况，每一个监控点的 威奥智能高清卡口系统 8 配置因车道数的不同而存在差异。 为保证高清摄像机在室外全天候正常工作，所有高清摄像机均安装于室外防护罩内。 为了使高清摄像机在夜间具有良好的拍照效果，监控点在夜间光照度应不低于 100lux，故在夜间光线不足时，需采取补光措施，高清摄像机常用的补光设备是闪光灯，一般情况下每台高清摄像机配置 2 台闪光灯。 以标准单向双车道为例，前端摄像系统安装如图 所示，需要一台高清摄像机； 图 高清卡口前端摄像单元安装示意图（单向双车道） 图像采集及处理单元 该单元由威奥抓拍工控主机及相应的控制软件组成。 控制软件包括车牌自动识别软件及数据库。 传输单元 传输单元主要包括 远程网络通信软件、传输设备、传输线路，其中由于威奥抓拍工控主机的安装位置不同，传输设备也有所不同，现场型 (威奥抓拍工控主机行接线井车行方向高清摄像机闪光灯车方向 威奥智能高清卡口系统 9 安装在监控点现场 )采用网络传输设备传输数据信息，远程型（威奥抓拍工控主机安装在监控中心）采用光端机传输视频信号及车检信号。 中心管理单元 本系统中心管理单元主要包括数据库服务器 (SQL2020 或 ORACLE9I)、网络交换机、以及查 询工作站。 数据中心软件由控制软件、数据管理软件等组成。 各个用户终端分别具有相应的权限，均为格力电器的内部用户，实行分级管理，整个系统采用 C/S 和 B/S 结构；数据中心软件主要完成查询、布控、报警功能。 系统工作原理 系统工作过程概述 高清卡口系统利用当前先进的计算机图像处理、模糊识别、远程数据访问等技术研制而成，前端系统中威奥高清数字摄像机一直处于实时摄像状态（威奥高清数字摄像机在 CMOS 传感器环节即已完成信号的模数转换），并通过网线传送到工控机，当系统检测到有有车辆通过时，控制软件此时在 高清摄像机所摄的数字图像信号中截取 1幅图片，经车牌识别模块完成车牌号码和车牌颜色识别，控制软件记录车辆通过监控点的时间、地点、车辆行驶速度、行驶方向、车身长度以及车辆图像、装载信息等，当测得的车速超过系统设定的限速值时，立即现场报警（也可远程报警），通知值班人员加以注意，以上车牌号码、车辆图像、通行时间、地点、测速值等图像、数据信息经处理存入本地数据库，并与数据库中布控稽查的黑名单车辆进行比对，如发现嫌疑车辆，立即发出声光报警（也可远程报警 ） ，通知值班人员予以关注，本系统前端工作流程如图。 威奥智能高清卡口系统 10 图 高清卡口前端系统工作流程图 威奥智能高清卡口系统 11 如有远程传输网络，以上图像、数据信息可通过传输网络上传至监控中心，并存入中心数据库服务器；监控中心后台系统软件可接受前端的报警信息，并转发值班工作站，发布黑名单等，后台系统软件对上传的图像、数据信息进行处理，可进行查询（布控查询、违法查询、过往查询）、统计（车流量统计、违法统计、车辆统计）等，当需布控车辆时，可录入布控信息，同时传至系统前端，本系统监控中心工作流程如图 所示。 图 高清卡口监控中心框架图 线圈检测原理 当 车辆（金属物 体）经过埋设在路面的 地感 线圈时，将导致 地感 线圈的的电感值 变化， 电感值的 变化 ，使得车辆检测器的 LC 振荡电路的振荡频率 变化。 通过公式 12f LC，可以看出，在车辆检测器中， C 值是一定的，来自线圈的 L 值是随着有 车辆（金属物体）经过 而变化的，则 f 值变化，因此有211122f L C L C  ，式中 1L 为无 车辆（金属物体）经过 时线圈的电感量， 2L 威奥智能高清卡口系统 12 为有 车辆（金属物体）经过 时线圈的电感量， 车检器通过精确检测 LC 振荡电路的频率变化可以准确判断是否有车辆经过。 地感线圈检测具有检测稳定可靠、检测速度准确，威奥视达科技自主研发的6通道环形线圈车辆检测器可以在 1ms内检测到线圈中任一线圈发生的 %的电感量变化，从而可以检测到车速 200 公里 /小时以上的车辆，并且 可以准确的检测到经过线圈的摩托车、轿车、卡车、工程车等各种车辆。 线圈检测技术的优势： 1) 有效地解决了线圈之间的串扰； 2) 具有更短的车检器响应时间； 3) 可检测高底盘车。 测速原理 在智能高清卡口系统中，于每条需要监控的车道上沿行车方向埋设的两个线圈的间距是固定的，对于经过的车辆，可以取得四个时刻，分别是车辆进入两个线圈和离开两个线圈的时刻。 计算车辆通过两线圈所需的时间，配合两线圈的间距，即可求得平均车速， 如图 所示。 威奥智能高清卡口系统 13 高清卡口测速示意图 令 1T 为车辆检测器探测到移动物体进入线圈 A的时刻， 2T 为车辆检测器探测到移动物体进入线圈 B 的时刻；线圈的间距为 w，车辆进入线圈 A和线圈 B 的时间差为 21T T T，设车速为 v，则由此计算得出的车速 v为： v=w/( T2－ T1) 另外智能卡口系统在实际测速时，还将考虑以下测速误差因素对测速值进行修正。 第一种误差因素：线圈检测周期。 不同车速，在一个检测周期内位移不 同，使得不同车速下，“线圈距离”实际值是不等的。 检测主机的检测周期为 1ms，以 100 公里 /小时为例，计算理论最大误差为： 1 0 0 1 0 0 0 16 0 6 0 1 0 0 00 .5 %5 .5  第二种误差因素：车辆在经过两条线圈时，感应到的部位的范围不同，这将产生一个难以估计大小的误差，产生上述误差的原因一是车辆底盘较高，检测难度大，如卡车；二是变速行驶；三是跨道行驶；本系统的解决方法是，每次测出车前轴和车后轴两个速度，将两个速度进行误差比较，保留误差合格的速度 根据以上算法计算出来的车辆速度，与系统设置的限速值相比较，再 考虑误差范围的存在，即可辨别车辆是否存在超速行驶的行为 ,另外通过车辆触发线圈的顺序可以判断车辆行驶的方向从而判断车辆是否逆向行驶，通过计算出来的速度乘以车辆车头、车尾离开线圈 B的时间差，所计算出来的结果即为车身长度。 车牌识别原理 高清 卡口管理系统 采用高度模块化的设计，将车牌识别过程的各个环节各自作为一个独立的模块，系统的框架如图 所示： 威奥智能高清卡口系统 14 图 车牌识别系统框架图 高清卡口系统采用国际领先的计算机智能算法技术，首先通过视频输入管理模块得到需要的最佳质量的视频 图像，对获取的每一帧图像，利用最新的高效视频检测技术对行驶中的车辆的车牌进行定位和跟踪，从中自动提取车牌图像，然后经过车牌精定位、切分和识别模块准确地自动分割和识别字符，得到车牌的全部字符信息以及颜色和类别信息。 另外通过车辆检测模块，可以鉴别出无牌车辆并输出结果。 通过查询违法数据库得到车辆的违法信息，显示违法车辆的相关信息，同时现场报警。 通过查询征稽数据库得到车辆的征稽信息，显示欠费车辆的相关信息，同时现场报警。 另外，系统还采用独特的在线学习新技术，对各识别模块进行动态的调整，使得车牌识别系统能够自动适应各 种应用环境变化，从而大幅提高识别系统的应用性。  车辆检测跟踪模块 威奥智能高清卡口系统 15 车辆检测跟踪模块通过对视频进行分析，判断其中车辆的位置，来对图像中的物体进行跟踪，并在物体位置最佳的时刻，记录该物体的特写图片，由于加入了跟踪模块，本系统能够很好的克服各种外界的干扰，得到更加合理的识别结果，可以检测无牌车辆并输出结果。  车牌定位模块 车牌定位模块是一个十分重要的环节，是后续环节的基础，其准确性对整体系统性能的影响巨大。 本系统完全摒弃了以往的算法思路，实现了一种完全基于学习的多种特征融合的车牌定位新算法，适用于各种复杂的背景环 境和不同的摄像角度。 由于该算法是一种完全基于学习的算法，只要有足够的学习样本，可以快速训练出针对不同车牌类型的新的检测模型。  车牌矫正及精定位模块 受拍摄条件的限制，图像中的车牌总不可避免的存在一定的倾斜，需要一个矫正和精定位环节来进一步提高车牌图像的质量，为切分和识别模块做准备。 本系统使用独创的精心设计的快速图像处理滤波器，该算法不仅计算快速，而且利用的是车牌的整体信息，避免了局部噪声带来的影响。 使用该算法的另一个优点就是通过对多个中间结果的分析还可以对车牌进行精定位，进一步减小非车牌区域的影响。  车牌切 分模块 本系统实现了一个十分清晰的车牌切分模块。 利用了车牌文字的灰度、颜色、边缘分布等各种特征，能较好地抑制车牌周围其他噪声的影响，并能容忍一定倾斜角度的车牌。 这一算法有利于类似移动式稽查这种车牌图像噪声较大的应用。  车牌识别模块 在车牌识别模块中，本系统采用了多种识别模型相结合的方法，构建了一种层次化的字符识别流程，有效地提高了字符识别的正确率。 另一方面，本系统在字符识别之前，使用计算机智能算法对字符图像进行了前期处理，不仅尽可能保 威奥智能高清卡口系统 16 留了图像信息，而且提高了图像质量，提高了相似字符的可区分性，保证了字符识别 的可靠性。  车牌识别结果决策模块 本系统与其他车牌识别系统的一大不同之处在于，本系统可以对每帧视频图像进行实时识别，因此在一辆车通过视野的过程中，本系统将得到若干相同或不同的识别结果。 这就需要一个识别结果的决策模块，具体地说，决策模块利用一个车牌经过视野的过程中留下的历史记录（包括识别结果、识别可信度、轨迹记录、相似度记录等），对识别结果进行智能化的决策，通过计算观测帧数、识别结果稳定性、轨迹稳定性、速度稳定性、平均可信度和相似度等度量值得到该车牌的综合可信度评价，从而决定是继续跟踪该车牌，还是输出识别结果 ，或是拒绝该结果。 一个车牌的最终识别结果是通过分析所有帧的识别结果，对它们进行智能化的归类和投票，并结合一定的文法信息综合而成。 这种方法综合利用了所有帧的信息，减少了以往基于单幅图像的识别算法所带来的偶然性错误，大大提高了系统的识别率和识别结果的正确性和鲁棒性。  车牌跟踪模块 车牌跟踪模块记录下车辆行驶过程中每一帧中该车车牌的位置以及外观、识别结果、可信度等各种历史信息。 由于车牌跟踪模块采用了具有一定容错能力的运动模型和更新模型，使得那些被短时间遮挡或瞬间模糊的车牌仍能被正确地跟踪和预测，最终只输出一个识别 结果。  在线学习模块 在以上各个模块中，使用了大量基于学习的算法，本系统特别添加了在线学习模块，该模块采用最新的反馈型学习模型，利用决策模块和跟踪模块得到的车牌质量、车辆轨迹、速度等反馈信息，智能化地更新一些算法参数，使得系统能快速适应新的应用环境。 该算法作为已有算法的一。