高清智能卡口系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、. . . . 高清智能卡口系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2010年6月2009年220092009年22009目錄第一章概述3第二章系統(tǒng)功能與性能指標(biāo)42.1.系統(tǒng)功能42.1.1.車輛捕獲功能42.1.2.車輛測(cè)速功能42.1.3.車輛特征和車輛駕駛?cè)嗣娌刻卣鞲咔逦恼展δ?2.1.4.車輛牌照自動(dòng)識(shí)別功能52.1.5.車身顏色自動(dòng)識(shí)別功能62.1.6.車輛型號(hào)判別功能62.1.7.全景數(shù)字錄像功能62.1.8.記錄與圖像存儲(chǔ)功能62.1.9.數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳和歷史數(shù)據(jù)下載功能72.1.10.Web方式數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽功能72.1.11.前端設(shè)備管理維護(hù)功能72.1.12.遠(yuǎn)程自動(dòng)更新功能72.2.性能指標(biāo)8第三章

2、系統(tǒng)特點(diǎn)103.1.完全嵌入式處理系統(tǒng)103.2.車輛數(shù)據(jù)全天候存儲(chǔ)103.3.基于TCP/IP的前后端獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)113.4.智能工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)高捕獲率113.5.全天候高清成像，143.5.1.反饋控制的全天候高清晰成像143.5.2.綜合技術(shù)應(yīng)用153.6.獨(dú)特的車身顏色識(shí)別183.7.高牌照識(shí)別率20第四章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案214.1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)214.1.1.系統(tǒng)拓?fù)鋱D214.1.2.系統(tǒng)設(shè)備布局示意圖214.1.3.現(xiàn)場(chǎng)布局側(cè)視圖234.2.工作原理244.3.各子系統(tǒng)構(gòu)造254.3.1.車輛檢測(cè)子系統(tǒng)254.3.2.車速測(cè)量子系統(tǒng)254.3.3.成像與控制子系統(tǒng)254.3.4.圖像采集與識(shí)

3、別處理子系統(tǒng)264.3.5.車輛信息存儲(chǔ)管理子系統(tǒng)264.3.6.配電與安全系統(tǒng)264.4.系統(tǒng)主要設(shè)備性能規(guī)格274.4.1.智能工業(yè)相機(jī)274.4.2.智能閃光燈284.4.3.智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器284.5.智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器軟件主要功能294.5.1.車輛通行數(shù)據(jù)294.5.2.日志數(shù)據(jù)294.5.3.請(qǐng)求數(shù)據(jù)294.5.4.設(shè)備狀態(tài)294.5.5.控制命令304.5.6.參數(shù)配置304.5.7.自動(dòng)更新304.5.8.權(quán)限設(shè)置304.5.9.自動(dòng)恢復(fù)304.6.軟件Web界面304.7.系統(tǒng)用戶接口304.7.1.硬件用戶接口304.7.2.軟件用戶接口31第五章系統(tǒng)設(shè)備清單3

4、2第一章 概述近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，公路運(yùn)輸變得越來越繁忙。交通管理現(xiàn)狀和需求的矛盾進(jìn)一步加劇，與交通相關(guān)的刑事和治安案件也逐年上升。在此情況下，如何利用先進(jìn)的科技手段，增強(qiáng)公安管理部門對(duì)進(jìn)入道口的機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)说牟榭亓Χ?，為打擊各類犯罪行為提供科技手段，是公安交通管理部門亟待解決的問題。為有效遏制車輛超速違章行為，控制、減少道路交通事故，應(yīng)用道路監(jiān)控設(shè)備結(jié)合現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成道路監(jiān)控智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，更好地提升道路動(dòng)態(tài)管控和滿足治安、刑偵、交通管理新形勢(shì)的業(yè)務(wù)需求。某電子緊密結(jié)合公安業(yè)務(wù)需求，專門開發(fā)了科學(xué)、高性能的智能數(shù)字高清卡口系統(tǒng)。采用先進(jìn)的光電、計(jì)算

5、機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問等技術(shù)，對(duì)監(jiān)控路段的機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控并記錄相關(guān)圖像數(shù)據(jù)。前端處理系統(tǒng)對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行分析，從中自動(dòng)獲取車輛的通過時(shí)間、地點(diǎn)、行駛方向、號(hào)牌、號(hào)牌顏色、車身顏色等數(shù)據(jù)。并將獲取到的信息通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇谙到y(tǒng)控制中心的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、比對(duì)等處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)肇事逃逸、違規(guī)或可疑車輛時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向攔截系統(tǒng)與相關(guān)人員發(fā)出告警信號(hào)。為交通違章查糾、交通事故逃逸、盜搶機(jī)動(dòng)車輛等案件的與時(shí)偵破提供重要的信息和證據(jù)。系統(tǒng)采用高性能工業(yè)攝像機(jī)作為前端的信息采集設(shè)備，圖像分辨率高達(dá)1600×1200像素，能夠在一照片上清晰的顯示車

6、輛的所有細(xì)節(jié)信息以與司機(jī)的面部特征，并具有很高的車牌自動(dòng)識(shí)別率。高清智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能與時(shí)準(zhǔn)確地記錄經(jīng)過卡口的目標(biāo)信息，不但可以隨時(shí)掌握出入轄區(qū)的車輛流量狀態(tài)，對(duì)超速等違章行為進(jìn)行處罰，還可以準(zhǔn)確記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息，為公安刑偵提供重要的參考依據(jù)。第二章 系統(tǒng)功能與性能指標(biāo)1.2.2.1. 系統(tǒng)功能2.1.1. 車輛捕獲功能系統(tǒng)能對(duì)所有經(jīng)過車輛進(jìn)行捕獲，除了能夠捕獲在車道上正常行駛的車輛外，還具備捕獲跨線行駛車輛的功能，并且具有自動(dòng)選擇有效圖片（有汽車牌照）、刪除垃圾圖片的功能。在正常車速(5km/h180km/h)圍的監(jiān)控區(qū)域規(guī)行駛的車輛圖像捕獲準(zhǔn)確率達(dá)99%以上。系統(tǒng)采用地感線圈檢測(cè)車輛和測(cè)速。2

7、.1.2. 車輛測(cè)速功能系統(tǒng)在進(jìn)行抓拍的同時(shí)測(cè)定車輛的行駛速度。在40100km/h的測(cè)速圍，測(cè)速誤差在±6%之；在100km/h以上測(cè)速值時(shí)，測(cè)速誤差在±10%之。系統(tǒng)具備分車型分別設(shè)置標(biāo)志限速和執(zhí)法限速值的功能。系統(tǒng)在采用地感線圈作為檢測(cè)車輛的方式時(shí)，一個(gè)車道上安裝有前后兩個(gè)地感線圈檢測(cè)車輛，使用某公司自主開發(fā)的獨(dú)立硬件車輛檢測(cè)處理器測(cè)量通過車輛的行駛速度。該硬件主要由車檢器卡、測(cè)速卡等組成，專門用于測(cè)量車輛的速度，測(cè)速結(jié)果送給智能工業(yè)相機(jī)處理。2.1.3. 車輛特征和車輛駕駛?cè)嗣娌刻卣鞲咔逦恼展δ茉谲囕v通過時(shí)，智能工業(yè)相機(jī)能準(zhǔn)確拍攝包含車輛全貌、駕駛室司乘人員面部特

8、征的圖像，并將圖像和車輛通行信息傳輸給智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器，并可選擇在圖像中疊加車輛通行信息（如時(shí)間、地點(diǎn)、車速、方向等）。在環(huán)境無霧包括雨雪天情況下，對(duì)監(jiān)控區(qū)域的規(guī)行駛的車輛圖像包含車輛牌照等特征，能夠看清楚車輛牌照和車輛全貌，圖像能分辨車輛類型、車身顏色和所載貨物。系統(tǒng)拍攝的圖像可全天候清晰辨別駕駛室司乘人員面部特征。每輛車生成一圖片，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至用戶應(yīng)用服務(wù)器，本系統(tǒng)在使用室外模式智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器時(shí)，可暫存不少于30萬輛車的信息；在使用室模式智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器時(shí)，可暫存不少于120萬輛車的信息。當(dāng)超出該車輛數(shù)時(shí)，自動(dòng)對(duì)最前面的數(shù)據(jù)依次進(jìn)行循環(huán)覆蓋，圖像格式為1600

9、×1200像素的JPEG/24bit格式。系統(tǒng)采用某專用的智能工業(yè)相機(jī)，分辨率高達(dá)200萬像素，同時(shí)具備智能成像和控制補(bǔ)光功能，能夠在各種復(fù)雜環(huán)境（如雨霧、強(qiáng)逆光、弱光照、強(qiáng)光照等）下和夜間拍攝出清晰的圖片。2.1.4. 車輛牌照自動(dòng)識(shí)別功能系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)車輛牌照進(jìn)行識(shí)別，包括車牌、車牌顏色的識(shí)別。1. 車牌自動(dòng)識(shí)別在實(shí)時(shí)記錄通行車輛圖像的同時(shí)，還具備對(duì)民用車牌、警用車牌、軍用車牌、武警車牌的車牌計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別能力，包括2002式號(hào)牌。所能識(shí)別的字符包括:阿拉伯?dāng)?shù)字“09”十個(gè)英文字母“AZ”二十六個(gè)省市區(qū)漢字簡(jiǎn)稱京、津、晉、冀、蒙、遼、吉、黑、滬、浙、皖、閩、贛、魯、豫、鄂、湘、粵、

10、桂、瓊、川、貴、云、藏、陜、甘、青、寧、新、渝、港、澳、臺(tái)；04式軍用車牌漢字軍、空、海、北、蘭、濟(jì)、南、廣、成號(hào)牌分類用漢字警、學(xué)、使、領(lǐng)、試、境07式武警車牌字符WJ樣式的字母數(shù)字在環(huán)境無霧、車牌掛放規(guī)、無污損且不含五小車輛情況下，系統(tǒng)白天車輛號(hào)牌識(shí)別率98%，號(hào)牌識(shí)別準(zhǔn)確率95%夜間車輛號(hào)牌識(shí)別率97%，號(hào)牌識(shí)別準(zhǔn)確率95% 系統(tǒng)能識(shí)別黑、白、藍(lán)、黃、綠五種車牌顏色。2. 系統(tǒng)識(shí)別的車牌類型部分示例：2.1.5. 車身顏色自動(dòng)識(shí)別功能系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)車身顏色進(jìn)行識(shí)別，可供用戶根據(jù)車身顏色來查詢通行車輛。系統(tǒng)可區(qū)分出車輛為深色車輛還是淺色車輛；并識(shí)別出9種常見車身顏色，9種顏色包括：白色、銀色

11、、灰色（含灰與銀灰）、黑色、紅色（含紅與暗紅）、藍(lán)色（含藍(lán)和青）、黃色（含金黃和黃）、綠色（含綠和暗綠）、褐色（含淺褐和褐），10種顏色以外的顏色（含花色車輛）屬于其它顏色。深淺分類準(zhǔn)確率不小于80；9種常見車身顏色識(shí)別準(zhǔn)確率不小于70。2.1.6. 車輛型號(hào)判別功能系統(tǒng)采用車牌顏色和視頻檢測(cè)技術(shù)結(jié)合的方法對(duì)車輛進(jìn)行分型。對(duì)于民用車來說，藍(lán)顏色車牌表示的是小型車輛，而黃顏色車牌表示的是大型車輛。因此，我們首先利用車牌顏色判斷車輛類型，對(duì)于無法根據(jù)車牌顏色判別車型或者無法判斷車牌顏色的情況，我們就利用圖像分析技術(shù)來輔助區(qū)分車輛的類型。2.1.7. 全景數(shù)字錄像功能系統(tǒng)可采用高分辨率網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)

12、提供不低于768×57630fps的高清晰全景錄像，用于監(jiān)控全方向車輛狀況。系統(tǒng)也可根據(jù)用戶需要提供針對(duì)模擬攝像機(jī)（如高速球機(jī)）的監(jiān)控視頻數(shù)字硬盤錄像，可以方便用戶全方位根據(jù)需要查看該監(jiān)控點(diǎn)附件的情況。2.1.8. 記錄與圖像存儲(chǔ)功能系統(tǒng)自動(dòng)抓拍車輛圖像，并記錄車輛通過的信息，包括時(shí)間、地點(diǎn)、號(hào)牌、車型、前排司乘人員面部特征等，圖像以JPEG格式實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器中。系統(tǒng)可存儲(chǔ)不小于30萬輛車的記錄與圖像信息。2.1.9. 數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳和歷史數(shù)據(jù)下載功能智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器除自動(dòng)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)車輛通行記錄和圖像外，同時(shí)可根據(jù)用戶對(duì)數(shù)據(jù)上傳的設(shè)置將用戶需要的車輛通行數(shù)據(jù)（包括

13、記錄和圖像）通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動(dòng)上傳至用戶應(yīng)用服務(wù)器。智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器能提供可根據(jù)用戶設(shè)置將車輛通行信息自動(dòng)上傳，例如可上傳違章超速車輛的信息和圖片，而非違章車輛僅上傳基本信息，非違章車輛的圖片保存于智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器中。智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器提供對(duì)歷史車輛通行數(shù)據(jù)進(jìn)行下載的接口，用戶應(yīng)用服務(wù)器可以通過該接口實(shí)現(xiàn)對(duì)智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器中數(shù)據(jù)的下載。2.1.10. Web方式數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽功能智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器具有通過Web方式對(duì)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢?yōu)g覽的功能，用戶可通過Web方式查詢?yōu)g覽車輛歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)可查詢每個(gè)車道的車流量情況。2.1.11. 前端設(shè)備管理維護(hù)功能智

14、能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器預(yù)留時(shí)間校正接口、參數(shù)的設(shè)置接口和運(yùn)行情況的診斷和檢測(cè)、恢復(fù)接口，同時(shí)負(fù)責(zé)管理所有與之聯(lián)系的智能工業(yè)相機(jī)。所有設(shè)置均可通過Web方式進(jìn)行，也可通過后端用戶應(yīng)用服務(wù)器上安裝的專用工具軟件進(jìn)行。用戶應(yīng)用服務(wù)器可通過智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器實(shí)時(shí)查看前端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。前端設(shè)備在檢測(cè)到系統(tǒng)故障時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)恢復(fù)，同時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)告給用戶應(yīng)用服務(wù)器，便于快速恢復(fù)。2.1.12. 遠(yuǎn)程自動(dòng)更新功能系統(tǒng)可通過智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器對(duì)所有與之聯(lián)系的智能工業(yè)相機(jī)的軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)更新；系統(tǒng)也可對(duì)智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器自身的軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程更新，便于系統(tǒng)軟件的升級(jí)和維護(hù)。2.2. 性能指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)車輛捕獲率

15、（10km/h200km/h）99，能準(zhǔn)確捕獲中線行駛車輛。牌照識(shí)別率白天車輛號(hào)牌識(shí)別率98%，號(hào)牌識(shí)別準(zhǔn)確率95%；夜間車輛號(hào)牌識(shí)別率97%，號(hào)牌識(shí)別準(zhǔn)確率95%；車牌顏色：黑、白、藍(lán)、黃、綠。識(shí)別牌照種類民用車牌（除5小車輛），警用車牌，04式新軍用車牌，07式武警車牌與2002式新車牌。車身顏色識(shí)別準(zhǔn)確率深淺分類準(zhǔn)確率80%；9種常見顏色車輛的識(shí)別率70%?？勺R(shí)別的車身顏色類別深色、淺色區(qū)分；識(shí)別9種常見車身顏色。系統(tǒng)單次處理時(shí)間800ms。測(cè)速誤差雷達(dá)方式：誤差在±2km/h以；地感線圈方式：車速在40km/h100km/h時(shí)，誤差在±6以；車速在100km/h以上

16、時(shí)，誤差在±10以。車型判別2種(大、小型)。圖像分辨率1600×1200pixel。圖片格式與占用空間JPEG2000，24bit 彩色，每約200KB。智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器車輛信息存儲(chǔ)容量室外模式：30萬輛車信息；室模式：120萬輛車信息。系統(tǒng)接口RJ45，100MB以太網(wǎng)。供電電壓AC 154V264V，48Hz52Hz。系統(tǒng)總功耗（雙向四車道、雷達(dá)測(cè)速）400W環(huán)境溫度-10+60環(huán)境濕度在+40時(shí)，95，無凝結(jié)平均無故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間MTBF10000h智能工業(yè)相機(jī)圖像傳感器 1/1.8寸 COLOR CCD 有效像素 1600（H）×1200（V） 像

17、素尺寸 4.4m×4.4m 信號(hào)輸出 8Bit，JPEG曝光時(shí)間：可編程設(shè)置，0.15ms999.37ms鏡頭接口：CS接口，可配合該類型接口的FA鏡頭通訊接口：1個(gè)RJ45 100Mbps以太網(wǎng)口端口（配備IEEE唯一MAC地址）、1個(gè)可以設(shè)置為RS232/485的標(biāo)準(zhǔn)串口AGC AGC或者AGC連動(dòng)曝光時(shí)間，調(diào)節(jié)圍可編程抓拍延時(shí) 編程可控（調(diào)節(jié)精度1s） 曝光延時(shí) 編程可控（調(diào)節(jié)精度1s） 抓拍模式：“抓拍延時(shí)曝光延時(shí)”可編程設(shè)定的最小時(shí)間為5040s 快速抓拍模式： “抓拍延時(shí)+曝光延時(shí)”可編程設(shè)定的最小時(shí)間為2s白平衡 自動(dòng)/手動(dòng)觸發(fā)方式 外部上升沿觸發(fā)，串口觸發(fā) 補(bǔ)光同步

18、頻閃燈信號(hào)（RS485），閃光燈信號(hào)（光耦、RS485）供電電源：DC 12V，1A功耗： < 3.6W智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器CPU：LV Intel Pentium M 1.4GHz存：512MB存儲(chǔ)設(shè)備：2.5”HDD & I/II型工業(yè)級(jí)CF卡接口：4個(gè)10/100Mbps網(wǎng)口、1個(gè)RS232、1個(gè)RS485、1個(gè)USB2.0操作系統(tǒng)：嵌入式linux功耗：50W/臺(tái)輸入電壓：12VDC24VDC溫度：-20+70；濕度：95，無凝結(jié)系統(tǒng)車輛信息存儲(chǔ)容量30萬輛單臺(tái)智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器可連接的智能工業(yè)相機(jī)最大數(shù)量10臺(tái)單臺(tái)智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器可同時(shí)上傳數(shù)據(jù)的用戶應(yīng)用服務(wù)

19、器數(shù)量2臺(tái)智能閃光燈峰值放電時(shí)間：0.1ms閃光恢復(fù)時(shí)間：400ms閃光色溫：5600K工作壽命：500萬次單次閃光放電能量：60焦耳平均功耗：60W/盞（1閃/s）電壓：AC 154V264V；頻率：48Hz52Hz溫度：-30+70；濕度：95，無凝結(jié)防護(hù)等級(jí)：IP66第三章 系統(tǒng)特點(diǎn)3.3.1. 完全嵌入式處理系統(tǒng)傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)中，工控機(jī)和圖像采集卡方式由于受系統(tǒng)底板的帶寬，處理器性能，存容量等種種硬件方面的限制，最多只能實(shí)時(shí)處理4路視頻信號(hào)。 傳統(tǒng)的高清系統(tǒng)，采用的是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的方式，即系統(tǒng)在車輛經(jīng)過時(shí)將攝像機(jī)拍的圖片發(fā)送給工控機(jī)等處理系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別處理和存儲(chǔ)等操作，這樣在車道數(shù)多于1個(gè)

20、車道時(shí)，對(duì)傳輸和處理系統(tǒng)的要求非常高，以至于很難達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理能力要求。本系統(tǒng)使用了三洋HD4000電子警察專用版高清智能工業(yè)攝像機(jī)和某最新研發(fā)的智能工業(yè)攝像機(jī)終端服務(wù)器。每個(gè)車道配置一臺(tái)200萬像素智能工業(yè)攝像機(jī)，負(fù)責(zé)車輛圖片捕獲工作，并將圖片通過以太網(wǎng)發(fā)送給智能工業(yè)攝像機(jī)終端服務(wù)器。由服務(wù)器完成測(cè)速、牌照和車身顏色的自動(dòng)識(shí)別等工作。智能工業(yè)攝像機(jī)終端服務(wù)器采用嵌入式linux專用系統(tǒng)，負(fù)責(zé)車輛通行信息的接收存儲(chǔ)和上傳，同時(shí)用戶可通過智能工業(yè)攝像機(jī)終端服務(wù)器查看管理所有前端設(shè)備，每臺(tái)智能工業(yè)攝像機(jī)終端服務(wù)器可以同時(shí)連接多達(dá)4臺(tái)智能工業(yè)攝像機(jī)。3.2. 車輛數(shù)據(jù)全天候存儲(chǔ)本系統(tǒng)采用一臺(tái)智能

21、工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器連接多臺(tái)智能工業(yè)相機(jī)的配置方案，終端服務(wù)器可對(duì)智能工業(yè)相機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收存儲(chǔ)和上傳，同時(shí)可對(duì)所有前端設(shè)備進(jìn)行管理維護(hù)。終端服務(wù)器可以放置在室外抱桿機(jī)柜，也可放置在室。因此，與其他高清系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)有多種優(yōu)勢(shì)：1. 系統(tǒng)在與用戶應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接不暢的情況下，智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器可以暫存車輛通行數(shù)據(jù)，這樣保證了所有車輛通行信息不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)狀況不好而丟失。2. 系統(tǒng)采用4個(gè)獨(dú)立網(wǎng)口的終端服務(wù)器，前端設(shè)備和后端設(shè)備可以分別處于不同的網(wǎng)絡(luò)中，提高了系統(tǒng)可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全可靠性。3. 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案使得采用集中封閉管理和配置成為可能，使前端設(shè)備的數(shù)量和復(fù)雜性大大降低，

22、易于安裝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，減少了用戶的施工和維護(hù)成本。3.3. 基于TCP/IP的前后端獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)本系統(tǒng)終端服務(wù)器與智能工業(yè)相機(jī)之間、終端服務(wù)器與用戶應(yīng)用服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通訊均采用TCP/IP協(xié)議，且采用兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即終端服務(wù)器與智能工業(yè)相機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)和終端服務(wù)器與用戶應(yīng)用服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立。系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)在發(fā)送前進(jìn)行了數(shù)據(jù)的加密打包，這樣系統(tǒng)在保證易于擴(kuò)展性的同時(shí)，也確保了數(shù)據(jù)的安全性。3.4. 智能工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)高捕獲率1. 采用模擬攝像機(jī)的系統(tǒng)攝像機(jī)視場(chǎng)布置方式通常，公路每個(gè)方向兩個(gè)車道，由于車道過寬和車輛不按道行駛，每個(gè)車道安裝一臺(tái)牌照特寫攝像機(jī)的做法造成車輛漏檢或者識(shí)別率不高

23、的情況比較嚴(yán)重。為了在保證牌照識(shí)別率的情況下同時(shí)解決車輛漏拍問題，需要在每一個(gè)車道加裝一臺(tái)特寫攝像機(jī)，我們叫做輔助攝像機(jī)。這樣，一個(gè)車道需要兩臺(tái)攝像機(jī)用于牌照識(shí)別，兩臺(tái)相鄰攝像機(jī)的視場(chǎng)圍相互有些重疊，重疊的寬度大于一個(gè)牌照的寬度。這樣的布置雖然從理論上解決了車輛漏拍的問題，但造成系統(tǒng)的攝像機(jī)數(shù)量成倍增加，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖3.1 采用模擬攝像機(jī)的系統(tǒng)視場(chǎng)圍示意圖2. 采用高清智能工業(yè)相機(jī)的系統(tǒng)相機(jī)視場(chǎng)布置方式在本系統(tǒng)中每個(gè)車道只需要采用1臺(tái)200萬像素的高清智能工業(yè)相機(jī)即可覆蓋整個(gè)車道，保證視場(chǎng)圍的全覆蓋。圖3.2 采用高清智能工業(yè)相機(jī)的系統(tǒng)視場(chǎng)圍示意圖3.5. 全天候高清成像，3.5.1. 反

24、饋控制的全天候高清晰成像整個(gè)成像系統(tǒng)是一個(gè)由智能工業(yè)相機(jī)、智能閃光燈和成像控制軟件組成的精密系統(tǒng)，它們之間的有序配合和反饋控制使得白天和晚上抓拍的車輛圖像清晰度高，確保車身、車牌和車輛前排司乘人員面部特征都清晰可辨。圖3.3 普通模擬攝像機(jī)拍攝的圖像效果（無法看到車身和前排司乘人員面部特征）圖3.4 智能工業(yè)相機(jī)拍攝的圖像效果（車身、車牌和前排司乘人員面部特征清晰可辨）3.5.2. 綜合技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)綜合了車輛前擋風(fēng)玻璃對(duì)光線的反射特性、貼膜情況、環(huán)境光線照射情況，采用了特殊的鏡頭、專門的成像控制策略和補(bǔ)光方式，同時(shí)安排了合理的設(shè)備布設(shè)方式，使得系統(tǒng)全天候?qū)Ω黝愜囆投寄苡行Ы鉀Q前擋風(fēng)玻璃反光和強(qiáng)

25、光直射等問題，確保車身、車牌和車輛前排司乘人員面部特征都清晰可辨。圖3.5 智能工業(yè)相機(jī)拍攝的圖像效果一圖3.6 智能工業(yè)相機(jī)拍攝的圖像效果二3.6. 獨(dú)特的車身顏色識(shí)別本系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)車身顏色的深淺和9種常見車身顏色進(jìn)行識(shí)別，為公安稽查和刑偵案件偵破提供了科技新手段。圖3.7 顏色識(shí)別樹狀結(jié)構(gòu)圖3.8 顏色歸類直方圖示例圖3.9 黑色車身顏色識(shí)別圖3.10 藍(lán)色車身顏色識(shí)別3.7. 高牌照識(shí)別率系統(tǒng)采用的牌照識(shí)別技術(shù)在大量的實(shí)際工程應(yīng)用中識(shí)別率一直處于國領(lǐng)先水平，系統(tǒng)保證了全天候成像清晰度，為車輛牌照的高識(shí)別率提供了前提條件。系統(tǒng)采用的牌照識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用于治安卡口、高速公路收費(fèi)站、海關(guān)卡口、

26、智能停車場(chǎng)出入口等領(lǐng)域，具有大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，牌照識(shí)別可靠性、穩(wěn)定性和一致性高，為系統(tǒng)的自動(dòng)稽查布控提供了強(qiáng)有力的保障。系統(tǒng)采用的牌照識(shí)別技術(shù)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)采用模塊化開發(fā)技術(shù)，可以針對(duì)用戶需求快速進(jìn)行針對(duì)不同牌照類型的識(shí)別軟件定制開發(fā)。第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4.4.1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1.1. 系統(tǒng)拓?fù)鋱D圖4.1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D4.1.2. 系統(tǒng)設(shè)備布局示意圖1. 主要設(shè)備配置原則每個(gè)車道配置一個(gè)HD4000高清攝像機(jī)作為抓拍攝像機(jī)、一臺(tái)LED閃光燈、一組線圈。每個(gè)方向車道配置一臺(tái)HD2500全景攝像機(jī)供抓拍路段面情況。（可選）攝像機(jī)與終端服務(wù)器相連，將捕獲的圖片和識(shí)別結(jié)果發(fā)到終端服務(wù)器

27、，由終端服務(wù)器完成測(cè)速、自動(dòng)識(shí)別等功能每個(gè)卡點(diǎn)配置一臺(tái)終端服務(wù)器， 負(fù)責(zé)從攝像機(jī)處接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到指揮中心，同時(shí)可保存數(shù)據(jù)在本地。需測(cè)速的卡點(diǎn)配置一臺(tái)車輛檢測(cè)處理器，接收線圈信號(hào)，并將觸發(fā)信號(hào)發(fā)給抓拍攝像機(jī)。每個(gè)卡點(diǎn)配置一臺(tái)UPS不間斷電源。每個(gè)卡點(diǎn)配置一個(gè)落地機(jī)柜，放置上述的終端服務(wù)器、車輛檢測(cè)處理器、UPS不間斷電源，以與交換機(jī)、光纖收發(fā)器、光端機(jī)等網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備2. 現(xiàn)場(chǎng)布局俯視圖以雙向8車道現(xiàn)場(chǎng)布局為例。圖4.2 現(xiàn)場(chǎng)布局俯視圖4.1.3. 現(xiàn)場(chǎng)布局側(cè)視圖圖4.3 現(xiàn)場(chǎng)布局側(cè)視圖4.2. 工作原理圖4.4智能數(shù)字高清卡口系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向示意圖整個(gè)系統(tǒng)分為10個(gè)模塊，上圖描繪了

28、這10個(gè)模塊與數(shù)據(jù)在這10個(gè)模塊之間的流向。系統(tǒng)的工作流程如下：1. 車輛檢測(cè)模塊檢測(cè)到車輛通過時(shí)，輸出觸發(fā)信號(hào)給抓拍與識(shí)別模塊；2. 車速測(cè)量模塊負(fù)責(zé)測(cè)量車輛的行駛速度，并將測(cè)速結(jié)果反饋給結(jié)果裝配與通信模塊；3. 抓拍與識(shí)別模塊輸出信號(hào)給成像與控制模塊，由成像與控制模塊對(duì)補(bǔ)光模塊進(jìn)行控制，然后由抓拍與識(shí)別模塊進(jìn)行圖像采集、識(shí)別車輛牌照、識(shí)別車身顏色，并將識(shí)別結(jié)果反饋給結(jié)果裝配與通信模塊；4. 結(jié)果裝配與通信模塊負(fù)責(zé)將抓拍的圖像、識(shí)別結(jié)果等數(shù)據(jù)進(jìn)行裝配打包，然后上傳給車輛信息與設(shè)備管理模塊；5. 車輛信息與設(shè)備管理模塊將接收到的車輛信息進(jìn)行分析、判斷、存儲(chǔ)，然后將需要上傳的數(shù)據(jù)發(fā)給通信與遠(yuǎn)程維

29、護(hù)模塊；6. 通信與遠(yuǎn)程維護(hù)模塊將待上傳的數(shù)據(jù)傳輸給用戶應(yīng)用系統(tǒng)；7. 成像與控制模塊在根據(jù)抓拍與識(shí)別模塊的指令進(jìn)行控制的同時(shí)，也將當(dāng)前成像部件的狀態(tài)反饋給抓拍與識(shí)別模塊，以便抓拍與識(shí)別模塊修正其控制指令；8. 結(jié)果裝配與通信模塊同時(shí)負(fù)責(zé)獲取前端設(shè)備的狀態(tài)，并將狀態(tài)上傳給車輛信息與設(shè)備管理模塊；9. 通信與遠(yuǎn)程維護(hù)模塊同時(shí)負(fù)責(zé)獲取前端設(shè)備的狀態(tài)，并將狀態(tài)上傳給用戶應(yīng)用系統(tǒng)；用戶應(yīng)用系統(tǒng)亦可通過該模塊對(duì)前端設(shè)備的軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)更新；10. 監(jiān)測(cè)與恢復(fù)模塊定時(shí)同抓拍與識(shí)別模塊進(jìn)行通信，監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，在設(shè)備故障時(shí)嘗試進(jìn)行自動(dòng)恢復(fù)；11. 啟動(dòng)引導(dǎo)與監(jiān)測(cè)恢復(fù)模塊定時(shí)同車輛信息與設(shè)備管理模塊進(jìn)行

30、通信，監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在設(shè)備故障時(shí)嘗試進(jìn)行自動(dòng)恢復(fù)；同時(shí)負(fù)責(zé)啟動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)，使設(shè)備恢復(fù)正常工作。4.3. 各子系統(tǒng)構(gòu)造4.3.1. 車輛檢測(cè)子系統(tǒng)本系統(tǒng)采用地感線圈加車輛檢測(cè)處理器檢測(cè)車輛。配置車輛檢測(cè)處理器負(fù)責(zé)給出車輛到達(dá)和離開的信號(hào)。4.3.2. 車速測(cè)量子系統(tǒng)本系統(tǒng)采用地感線圈加車輛檢測(cè)處理器對(duì)車輛的行駛速度進(jìn)行測(cè)量。采用地感線圈方式測(cè)速時(shí)，需要配置車輛檢測(cè)處理器負(fù)責(zé)對(duì)車輛行駛速度進(jìn)行測(cè)量，一臺(tái)車輛檢測(cè)處理器可對(duì)12個(gè)車道的車輛行駛速度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)速結(jié)果通過RS485總線接口發(fā)送給智能工業(yè)相機(jī)。4.3.3. 成像與控制子系統(tǒng)成像與控制子系統(tǒng)功能主要由智能工業(yè)相機(jī)，智能補(bǔ)光燈負(fù)責(zé)完成。成

31、像清晰是牌照識(shí)別的技術(shù)關(guān)鍵。本系統(tǒng)采用某專用智能工業(yè)相機(jī)，整個(gè)圖像成像控制系統(tǒng)是一個(gè)由智能工業(yè)相機(jī)、智能補(bǔ)光燈、成像控制軟件組成的精密系統(tǒng)，它們之間的精確配合使得白天和晚上抓拍的車牌圖像都更利于車牌識(shí)別。無論是環(huán)境照度比較低的情況下（例如夜晚），還是在強(qiáng)光照射下（例如晴天正午），系統(tǒng)均會(huì)自動(dòng)調(diào)整智能工業(yè)相機(jī)的成像模式，使用軟硬件結(jié)合的方法控制圖像的曝光，保證車牌成像清晰度，非常有利于人工辨認(rèn)和機(jī)器自動(dòng)識(shí)別車輛牌照信息。智能補(bǔ)光燈由智能工業(yè)相機(jī)控制，在環(huán)境照度不足的情況下，智能工業(yè)相機(jī)執(zhí)行精確的控制指令控制智能補(bǔ)光燈補(bǔ)光，這樣保證了在全天候環(huán)境下本系統(tǒng)都能拍攝到包含清晰牌照?qǐng)D像的理想圖片。4.3

32、.4. 圖像采集與識(shí)別處理子系統(tǒng)圖像采集與識(shí)別處理子系統(tǒng)主要由智能工業(yè)相機(jī)、某牌照識(shí)別軟件等部分組成。智能工業(yè)相機(jī)檢測(cè)到車輛通過時(shí)，實(shí)時(shí)捕獲全分辨率（1920×1080像素）的圖像供牌照識(shí)別軟件處理，并將處理后的牌照識(shí)別結(jié)果連同壓縮圖片一起通過以太網(wǎng)上傳給智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器。4.3.5. 車輛信息存儲(chǔ)管理子系統(tǒng)車輛信息存儲(chǔ)管理系統(tǒng)由智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器、車輛信息存儲(chǔ)管理軟件、數(shù)據(jù)上傳軟件、設(shè)備管理軟件等組成。它負(fù)責(zé)對(duì)智能工業(yè)相機(jī)發(fā)送的車輛信息進(jìn)行接收、判斷、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)上傳等工作，同時(shí)管理所有與其連接的智能工業(yè)相機(jī)。4.3.6. 配電與安全系統(tǒng)配電與安全系統(tǒng)由穩(wěn)壓電源、UPS、過

33、載保護(hù)裝置、漏電保護(hù)裝置、防雷裝置、接地裝置等組成。系統(tǒng)采用220V交流電源，所有的設(shè)備供電都經(jīng)過了用電安全裝置（穩(wěn)壓、UPS、過載、漏電），保證用電與設(shè)備的安全。各類設(shè)備都能單獨(dú)控制供電，維護(hù)方便。智能工業(yè)相機(jī)防護(hù)罩、機(jī)柜等室外設(shè)備設(shè)計(jì)都充分考慮到了防水、防塵的需要。系統(tǒng)可以運(yùn)行于無人值守狀態(tài)下，在系統(tǒng)掉電重新啟動(dòng)后可以自動(dòng)引導(dǎo)進(jìn)入工作狀態(tài)。4.4. 系統(tǒng)主要設(shè)備性能規(guī)格4.4.1. 智能工業(yè)相機(jī)圖像傳感器 1/1.8寸 COLOR CCD 有效像素 1600（H）×1200（V） 像素尺寸 4.4m×4.4m 信號(hào)輸出 8Bit，JPEG 信噪比 48dB 最低照度 0

34、.1Lux 掃描方式 逐行掃描 積分模式 幀積分 工作模式 連續(xù)采集模式 抓拍模式 快速抓拍模式 監(jiān)控模式 選拍模式編程參數(shù) 幀頻 115fps編程可控曝光時(shí)間 可編程設(shè)置，0.15ms999.37ms 增益 0.0022dB可調(diào)AGC AGC或者AGC連動(dòng)曝光時(shí)間，調(diào)節(jié)圍可編程抓拍延時(shí) 編程可控（調(diào)節(jié)精度1s） 曝光延時(shí) 編程可控（調(diào)節(jié)精度1s） 抓拍模式：“抓拍延時(shí)曝光延時(shí)”可編程設(shè)定的最小時(shí)間為5040s 快速抓拍模式： “抓拍延時(shí)+曝光延時(shí)”可編程設(shè)定的最小時(shí)間為2s 白平衡 自動(dòng)/手動(dòng)觸發(fā)方式 外部上升沿觸發(fā)，串口觸發(fā) 補(bǔ)光同步 頻閃燈信號(hào)（RS485），閃光燈信號(hào)（光耦、RS485

35、） 電源 DC 12V，1A功耗 < 3.6W 測(cè)速精度 1s 接口標(biāo)準(zhǔn) RJ45 光學(xué)接口 CS接口外形尺寸/重量62mm（H）×72mm（W）×115mm（L）/220g溫度條件工作溫度：25°C 60°C存儲(chǔ)溫度：40°C 70°C濕度條件 20% 80%4.4.2. 圖4.5 智能工業(yè)相機(jī)實(shí)物圖智能閃光燈圖4.6 智能閃光燈實(shí)物圖序號(hào)項(xiàng)目性能規(guī)格1峰值放電時(shí)間0.1毫秒2閃光恢復(fù)時(shí)間400毫秒3閃光色溫5600K4工作壽命500萬次5單次閃光放電能量60焦耳6平均功耗60W（以平均每秒閃光1次計(jì)算）7電源電壓：AC 15

36、4V264V；頻率：48Hz52Hz8工作環(huán)境溫度：-30+70；濕度：95，無凝結(jié)9防護(hù)等級(jí)IP664.4.3. 智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器序號(hào)項(xiàng)目性能規(guī)格1CPULV Intel Pentium M 1.4GHz2存512MB3存儲(chǔ)設(shè)備2.5”HDD & I/II型工業(yè)級(jí)CF卡4網(wǎng)口4個(gè)10/100Mbps5串口1個(gè)RS232，1個(gè)RS4856USB接口1個(gè)USB2.07操作系統(tǒng)嵌入式linux8額定功耗46W9輸入電壓12VDC24VDC10工作環(huán)境溫度：-30+70；濕度：95，無凝結(jié)4.5. 智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器軟件主要功能智能工業(yè)相機(jī)終端服務(wù)器軟件主要功能包括：4.5.1. 車輛通行數(shù)據(jù)1. 車輛通行數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)；2. 車輛通行數(shù)據(jù)上傳至用戶應(yīng)用服務(wù)器；3. 基于Web方式的歷史數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽；4. 下載歷史數(shù)據(jù)，將歷史數(shù)據(jù)上傳至用戶應(yīng)用服務(wù)器。4.5.2. 日志數(shù)據(jù)1. 日志記錄的加密存儲(chǔ)和上傳。4.5.3. 請(qǐng)求數(shù)據(jù)1. 對(duì)智能工業(yè)相機(jī)請(qǐng)求命令的接收和響應(yīng)；2. 發(fā)送請(qǐng)求命令給用戶應(yīng)用服務(wù)器