贝尔信数码视频闯红灯违章监测系统方案

贝尔信数码视频闯红灯违章监测系统方案内容摘要：

贝尔信数码视频式闯红灯电子警察系统 实现方式简单、配置方便，可以配置监视多个断面，每个断面又可以同时监视该断面下的 14 条车道，可以根据实际情况灵活配置，成本也较低，并且可以增加压黄线检测、左右拐逆行检测、车流量统计等功能， 满足智能交通信息采集的需求。 同时 视频检测在电子警察应用方面为业主提供大量的增值业务，对于线圈和其它检测器无法检测的逆行 、左右拐 、非法变换车道、违章停车、非法占用公交专用车道等 车辆 违 法行为 也能进行检测，而这 类电子警察 系统同样拥有大量市场，也 会逐步得到大规模应用。 因此，综合了以上性能的贝尔信数码视频式闯红灯电子警察系统 不仅能满足 闯 红灯抓拍的需求，而且在不增加摄像头的前提下能检测路口的交通信息，符合智能交通发展的需要， 使 业主避免了重复建设 ， 节约了资金 ，提高了竞争力，使得 无论在建设成本还是使用效果上都具有相当的优势。 贝尔信数码视频式闯红灯电子警察系统 采用高像素的 数码相机和普通工业级摄像机相结合工作的模式对违法闯红灯车辆进行自动记录。 摄像机对违法闯红灯车辆抓拍 2 或 3 张图片（一张违法车辆在停止线前，一张违法车辆在停止线上，一张违法车辆在停止线后，可以根据客户需要进行调整 ） ，该组图片信息可清晰地反映车辆违法地点、违法车道、行驶方向、闯红灯违法时间、红灯开始结束时间、违法类型、车牌号码、车辆类型、图片序号。 红灯信号（含箭头灯）以及车辆压在或越过停车线等情况。 并且可以根据客户需要进行相应修改，以满足各种不同的需求。 检测主控 机采用具有高速运算能力的 PC 工控机。 作为系统中的核心部分的工控主机采用低功耗的工控主板设计，系统运行稳定可靠，同时设计有硬件看门狗和软件看门狗，在断电和系统死机后具备自动恢复功能，软件恢复时间一般少于 1 分钟。 系统采用光纤通讯方式实时或定时向交警数据中心传送数据，但同时支持现场数据下载的方式获取数据。 贝尔信数码视频式闯红灯电子警察系统 设计生产均严格按照上述标 准进行，各项技术指标均满足标准的要求，并通过了公安部交通安全产品质检中心的 合格 检测。 深圳市 贝尔信 科技有限公司 SHENZHEN BELLSENT TECHNOLOGY CO.,LTD +86075586110683 系统结构 系统由前端路口控制部分、网络传输部分和中心管理 部分构成。 前端路口控制部分 该部分主要有视频捕获设备（数码相机 +全景摄像机）、红绿灯检测器和工控主机组成，完成红绿灯检测、车辆检测、违法闯红灯车辆的检测、图片抓拍、补光灯控制等任务，根据实际需求，在被监控路口的每一个方向均安装 1 套，每个方向的设备相互独立，另外， 贝尔信数码视频式闯红灯电子警察系统可以同时处理多个断面的视频， 对于十字路口或丁字路口等，可以几个方向公用一台工控主机，从而大大节约硬件成本，而工控机通过网络交换机相连接。 其前端系统结构图如图 35所示。 图 35 前端 系统 结构 图 系统通过前端视频采集设备获取视频，结合红绿灯信号器获取的红绿灯信息等进行处理，对结果进行储存和录像，并通过网络将相关信息上传至中心进行综合分析处理。 红绿灯信号器 中心管理系统 贝尔信 闯红灯系统 摄像机 红绿灯信号 储存和录像 网络 深圳市 贝尔信 科技有限公司 SHENZHEN BELLSENT TECHNOLOGY CO.,LTD +86075586110683 网络传输部分 该部分主要 将前端控制部分的车辆违法信息的传输到交警数据中心的任务，同时操作人员在交警数据中心应用远程管理软件通过该网络可对前端控制设备进行远程管理及设备参数设置。 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 GPRS/CDMA 等 方式 ，与视频监视系 统共用光端机，因此采用的是数模复用光端机，即在一根单模光纤上传输视频监视系统前端快球的视频信号 、 及镜头的控制信号，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 系统前端控制部分的违法车辆信息。 中心管理部分 中心系统完成对路口的设备、数据通讯管理和数据处理工作。 可以直观观察各前端节点情况，如图 36 所示： 图 36 中心管理软件界面 中心系统模块 主要包括：数据 查询、 处理、发布 模块 ； 抓拍数据维护模块； 机动车监控 （闯红灯违法车辆、黑名单管理）模块 ；设备管理监控 模块 ； 监控报警模块； 用户管 理监控 模块。 整个系统的模块结构如下图 37 如示。 深圳市 贝尔信 科技有限公司 SHENZHEN BELLSENT TECHNOLOGY CO.,LTD +86075586110683 图 37 系统模块结构图 数据查询、处理、发布模块 ：主要用于各类数据的综合查询和统计工作，包括车号数据查询统计、黑名单数据查询统计、车号与黑名单的数据对比查询、统计、分析等。 抓拍数据维护模块 ：主要完成对抓拍形成的图像数据以及识别出的车号数据的管理，包括增加、修改、删除及各类查询等。 对于不能识别以及识别错误的车号，则可由人工进行增加和修改。 机动车监控（闯红灯违法车辆、黑名单管理）模块 ：主要完成闯红灯 违法车辆以及黑名单中车辆信息的传输、增加、修改、删除、更新等工作。 通过该模块，系统可与上级部门通过网络及人工等各种方式进行数据的交换，并可根据上级指令对黑名单进行修改维护等工作。 设备管理监控模块 ：主要完成对相关各硬件设备运行情况的监控，保证系统正常安全的运行 用户管理监控模块： 功能主要是对使用本系统的人员进行管理，其重点是对各类人员的操作权限进行严格控制，并生成各类相关日志，以保证系统的正常、高效运行。 交通监控中心系统 数据查询处理发布模块 抓拍数据维护模块 机动车监控模块 设备管理监控模块 用户管理监控模块 深圳市 贝尔信 科技有限公司 SHENZHEN BELLSENT TECHNOLOGY CO.,LTD +86075586110683 系统由检测单元、拍摄及图像采集单元、数据传输单元以及中心管理单元组成。 检测单元 图 41 系统流程图 贝尔信数码视频式闯红灯电子警察系统 的检测单元 包括视频触发式闯红灯违法自动监控系统以及相关其他软件系统。 其 工作流程如图 41 所示： 贝尔信数码视频式闯红灯电子警察系统 与以往的闯红灯系统相比，从系统的设计思路到各个模块所采用的算法都有重要的改进。 以往的闯红灯系统，往往只针对虚拟线圈所标识的区域进行分析计算，因此无法处理车辆被遮挡和车速较快的情况，并且对光照和天气变化非常的敏感，对环境的适应能力比较差。 本系统的优势在于 ，首先加入了在线学习模块，采用最新的反馈型学习模型来自适应环境的变化，提高了系统对环境的适应能力；其次本系统在时间轴上对图像信息密集采样，对每一帧的全景信息进行实时分析计算，用一种完全基于学习的多种特征融合的车辆定位新算法对图像进行车辆定位，判别出真正的车辆，进行车辆锁定并对锁定的车辆进行实时跟踪。 然后得到车辆的精确位置以车辆定位模块 车辆跟踪模块 红绿灯信号 全景 摄像机 虚拟线圈 在线学习模块 同步校准模块 输出判别结果信息以及图像 噪声过滤模块 车牌 矫正模块 车牌识别 模块 判断是否闯红灯 以及其他行为 数码相机 车 辆 定位 模块 车牌定位 模块 车牌 切分模块 深圳市 贝尔信 科技有限公司 SHENZHEN BELLSENT TECHNOLOGY CO.,LTD +86075586110683 及车辆运动的矢量轨迹曲线图。 最后，对比以往闯红灯系统只是把识别的目标限定在虚拟线圈所标识的区域，而使得系统对光照和环境的变化非常敏感，检测率较低，本系统则结合对虚拟线圈所标识的区域信息的识 别处理和车辆的运动矢量轨迹两方面的信息来对车辆是否闯红灯进行判断，这样就大大的提高了对环境变化的适应能力。 噪声过滤模块 噪声过滤模块是针对全景中出现的各种噪声影响，对提高系统的判别正确率具有重要作用。 由于噪声的产生以及影响复杂多样，因此如何滤除或减少噪声的影响，提高系统的鲁棒性，在学术科研领域和工程领域都是一个至关重要的课题内容和研究方向。 以往的闯红灯系统，虽然有些捕获率有一定保证，但仅仅是针对环境中一些简单的噪声进行滤除，甚至没有，因此导致闯红灯系统的捕获正确率较低，行人、非机动车辆、阴影 、灯光等都会造成误差。 导致捕获图片可用率较低，加大了业主筛选工作量。 本系统采用一种综合性混合优化的计算机人工智能算法，利用大量学习样本，综合分析各种噪声的整体特征和局部特征，并采用国际上先进的计算机启发式混合智能优化算法，实现对各种噪声的过滤和衰弱。 经大量实验分析，该算法对噪声的滤除作用明显，对摄像机的系统噪声、车辆以及树木等等的阴影、行人、非机动车辆、夜晚车辆大灯、大雨、雪、地面有水时的反光等等各种环境噪声都有很好的滤除和衰减作用，大大提高了系统的捕获正确有效率。 特别是对夜晚环境的噪声有较好的滤除作用， 提高高清工业摄像机夜晚的画面质量。 车辆定位模块 车辆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。 由于车辆种类繁多，大型车小型车在外形，大小方面的差别，各种 车辆 的颜色各异，对车辆的自动化定位实现提出了很大的挑战。 以往的车辆定位系统，通常经验性地使用一些低层特征（如颜色、边缘信息等），再利用简单的分类器（如经验性的阈值等）进行车辆定位。 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辆定位新算法。 该算法结合车辆的低层特征与高层特征（如 形状等），利用大量的学习样本，从海量特征中提取出车辆内部最不同于其他事物的特征，并采用最新的分类器算法，训练出快速而又可靠的车辆定位器，适用于各种复杂的背景环境，各种不同的天气变化与光照变化以及不同的摄像角度。 这一算法检测率高、错误率低、检测速度快。 为了保证车辆的定位的速度，准确率以及抗击各种天气，关照变化的影响，本系统的车辆定位模块分成两个阶段： 1. 粗定位：对整幅图像信息进行扫描，结合车辆的低层特征与高层特征，快速的找到车辆的位置。 2. 精定位：为了适应各种天气，光照的变化，系统在粗定位的基础上， 利用粗定位的所得到的车辆位置信息，利用车辆分割、去影、去雾等图像处理技术进行车辆的精定位，来排除各种干扰信息，达到准确判断车辆的位置的目的，并且可以准确判断多辆车的位置。 深圳市 贝尔信 科技有限公司 SHENZHEN BELLSENT TECHNOLOGY CO.,LTD +86075586110683 车辆跟踪模块 车辆跟踪模块是在车辆定位的基础上对时间轴上的图像信息进行密集采样，对 已定位的车辆进行目标锁定，并对锁定的车辆进行实时跟踪，来计算出车辆的精确位置和车辆的运动矢量轨迹曲线图。 本系统首先根据已得到的车辆的运动矢量轨迹曲线用最新的反馈模型对车辆的下一帧状态进行预测，然后结合车辆的低层特征和高层特征，进行车辆匹配，达到车 辆目标锁定的目的。 本系统可以实现对全景中多个车辆进行跟踪，从而可以进行多车道闯红灯检测。 虚拟线圈模块 虚拟线圈模块通过对区域内车辆的检测和行为的跟踪，当闯红灯的车辆通过虚拟线圈时，虚拟线圈会转为红色进行报警 ，在界面上做出显著提示。 虚拟线圈通过模式识别和计算机智能算法，对区域进行车辆检测， 滤除大灯、阴影以及雨雪等的影响，提高系统捕获正确有效率。 同步校准模块 同步校准模块对虚拟线圈与车辆跟踪模块进行时序上的调整，使得全景图像与虚拟线圈的触发达到正确的一一匹配。 传统的匹配方法仅仅利 用对全景图像和特写图像抓拍位置这一信息进行对应匹配，这种方法由于信息不完整 ，在 车流量较大的情况会出现较大的误差。 本系统综合了车辆的位置 、通过时间 ，图像的特征等 等 更多的 有用 信息 ，通过对 车辆跟踪模块中锁定的目标 和 虚拟线圈触发的信息进行一一匹配，进一步滤除噪声，提高系统的捕获正确有效率，保证了系统具有更好的可靠性，和对环境可以更好的适应能力。 车牌定位模块 车牌定。