一裆操、受眾要求##
- 系統(tǒng)通過(guò)記錄經(jīng)過(guò)卡口的每一輛車的圖像信息怒详，實(shí)現(xiàn)了按照通過(guò)時(shí)間、通過(guò)地點(diǎn)踪区、車牌號(hào)碼等多種形式的查詢昆烁，可以協(xié)助干警確認(rèn)肇事車輛。
- 系統(tǒng)還能用于車輛布控和追逃缎岗。系統(tǒng)能對(duì)經(jīng)過(guò)監(jiān)控點(diǎn)的每一輛車進(jìn)行圖像記錄和牌照自動(dòng)識(shí)別静尼，并自動(dòng)與在逃車輛的牌照信息進(jìn)行比對(duì)，如果特征符合传泊，立即進(jìn)行報(bào)警攔截鼠渺，協(xié)助相關(guān)部門破案。
- 超速違章糾正眷细。本系統(tǒng)可對(duì)公路上行駛的車輛進(jìn)行速度測(cè)定.超速行駛是發(fā)生交通事故的主要原因拦盹，為減少交通事故發(fā)生率，確保道路暢通溪椎，可在系統(tǒng)主界面上設(shè)定限速指標(biāo)普舆，一旦發(fā)現(xiàn)車輛超速恬口，系統(tǒng)能將車輛主要信息傳送交警執(zhí)法點(diǎn)供違章糾正。
- 流量統(tǒng)計(jì)和車速統(tǒng)計(jì)沼侣。系統(tǒng)采用目前最為穩(wěn)定和可靠的環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器祖能，可以精確的提供車流量數(shù)據(jù)和車速數(shù)據(jù)，從而為交通規(guī)劃蛾洛、道路建設(shè)养铸、交警執(zhí)法提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
二雅潭、主要功能##
- 識(shí)別車輛牌照：系統(tǒng)能夠自動(dòng)處理牌照特寫圖片揭厚，并識(shí)別出車輛牌照信息。
- 抓拍并存儲(chǔ)車輛圖片：系統(tǒng)檢測(cè)車輛扶供，當(dāng)車輛通過(guò)檢測(cè)區(qū)的時(shí)候筛圆，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地拍攝通過(guò)車輛的牌照特寫圖片和車輛全景圖片各一張。
- 牌照特寫圖片清楚地反映了車輛牌照特征椿浓，可以用于機(jī)器識(shí)別或人工辨認(rèn)牌照信息太援。
- 車輛全景圖片可以供人工辨認(rèn)車輛的車型、顏色等信息扳碍。
- 測(cè)量車速：使用測(cè)檢器測(cè)量通過(guò)車輛的行駛速度和車輛長(zhǎng)度提岔。有利于提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。測(cè)量的數(shù)據(jù)最后送給識(shí)別工控機(jī)處理笋敞。
- 實(shí)時(shí)報(bào)警：實(shí)時(shí)報(bào)警分為兩種碱蒙，一是超速報(bào)警；二是布控車輛報(bào)警夯巷，它們都依賴系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)赛惩。
超速報(bào)警：用戶可以根據(jù)實(shí)際情況在系統(tǒng)中設(shè)置速度限制，當(dāng)測(cè)量的車輛行駛速度超過(guò)限定速度的時(shí)候趁餐，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)發(fā)出警報(bào)喷兼，同時(shí)，該車輛的各種信息也被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)后雷。
**布控車輛報(bào)警
**：系統(tǒng)中可以輸入布控車輛（黑名單）的車牌號(hào)季惯，車牌號(hào)中可以包含通配符。當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別的車牌號(hào)符合布控車輛的特征時(shí)臀突，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)出警報(bào)勉抓，同時(shí)，該車輛的各種信息也被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)候学。
- 車輛信息管理：通過(guò)卡口車輛的各種信息（時(shí)間藕筋、地點(diǎn)、牌照盒齿、速度念逞、車型困食、圖片、報(bào)警信息等）都會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)（圖片以文件方式存放翎承，數(shù)據(jù)庫(kù)中保存其文件名）中硕盹。同時(shí)，系統(tǒng)提供靈活叨咖、方便的手段讓用戶搜索瘩例、瀏覽車輛信息歷史數(shù)據(jù)。
三甸各、系統(tǒng)要求##
系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可擴(kuò)充性垛贤、可移植性和兼容性，充分考慮到了系統(tǒng)的發(fā)展因素趣倾，預(yù)留擴(kuò)展接口聘惦。
系統(tǒng)功能全面、完善儒恋、安全善绎、穩(wěn)定而可靠。確保系統(tǒng)指揮中心管理部分诫尽、通信網(wǎng)絡(luò)部分和路口控制部分等一系列的設(shè)備和信息傳輸鏈路24 小時(shí)不間斷應(yīng)用禀酱。不受天氣變化的影響（包括臺(tái)風(fēng)、暴雨和打雷等）牧嫉。
捕獲率和有效率白天車輛號(hào)牌識(shí)別率應(yīng)不小于90%剂跟，號(hào)牌識(shí)別正確率應(yīng)不小于85%；夜間車輛號(hào)牌識(shí)別率應(yīng)不小于85%酣藻，號(hào)牌識(shí)別正確率應(yīng)不小于75%曹洽。
四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)##
- 路口控制系統(tǒng)組成及工作原理
路口控制系統(tǒng)由車輛檢測(cè)臊恋、圖片采集衣洁、數(shù)據(jù)處理和通訊四個(gè)模塊組成墓捻。
1. 車輛檢測(cè)部分的功能是實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛的移動(dòng)抖仅，并將相關(guān)信息傳遞給工控機(jī)，車輛檢測(cè)方式主要有環(huán)形線圈檢測(cè)砖第、視頻檢測(cè)撤卢、紅外、雷達(dá)以及激光檢測(cè)等方式梧兼。
2. 圖片采集
如果有車輛經(jīng)過(guò)放吩，該模塊將自動(dòng)采集車輛圖片；
3. 數(shù)據(jù)處理該模塊將自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)碼羽杰，并與黑名單進(jìn)行比對(duì)渡紫，執(zhí)行報(bào)警操作到推，如果檢測(cè)到超速違章，也會(huì)執(zhí)行報(bào)警操作惕澎；
4. 通訊模塊
通訊模塊負(fù)責(zé)建立路旁設(shè)備和中心設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接莉测。
- 設(shè)計(jì)要點(diǎn)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的組成和工作流程可知，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常清晰唧喉，工作流程簡(jiǎn)單捣卤。但如果能夠滿足客戶的需求，在方案設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)上需要做出全盤的周密考慮八孝。
- 系統(tǒng)穩(wěn)定性
：系統(tǒng)穩(wěn)定性是整個(gè)設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的部分董朝。
本系統(tǒng)要求能夠24小時(shí)全天候工作，能夠承受各種惡劣天氣的影響干跛，平均無(wú)故障連續(xù)工作時(shí)間（MTBF）超過(guò)2400 小時(shí)子姜。縱觀整個(gè)系統(tǒng)楼入，最為核心也最為脆弱的是工控機(jī)闲询。為保證工控機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠進(jìn)而提高系統(tǒng)的可靠性，我們采取了以下措施：
- 首先在本設(shè)計(jì)中工控機(jī)選用臺(tái)灣研華工控主板浅辙。
1. 臺(tái)灣研華在工控領(lǐng)域的聲望在全球都是屈指可數(shù)的扭弧，該公司的產(chǎn)品廣泛地用于惡劣環(huán)境的工業(yè)控制領(lǐng)域，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異记舆。
2. 合理分配計(jì)算機(jī)資源鸽捻，確保系統(tǒng)資源有足夠的冗余。
3. 由于視頻采集大量耗費(fèi)系統(tǒng)資源泽腮，我們的設(shè)計(jì)方案采用Intel P4 2.4G 處理器御蒲，同時(shí)嚴(yán)格控制視頻信號(hào)的輸入量，保證系統(tǒng)資源保持一定冗余诊赊。
4. 每臺(tái)工控機(jī)嚴(yán)格控制在4 路視頻信號(hào)以內(nèi)厚满。否則，超大數(shù)據(jù)量的處理將導(dǎo)致照片的有效率大大下降碧磅，同時(shí)因?yàn)橄到y(tǒng)資源開(kāi)銷太大碘箍，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
- 采用外部看門狗技術(shù)鲸郊。一般系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為防止工控機(jī)死機(jī)丰榴，一般使用主板自帶的看門狗。但根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)秆撮，電子警察系統(tǒng)因?yàn)橛写罅康臄?shù)據(jù)處理四濒，硬盤長(zhǎng)期使用后可能導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)。主板的看門狗將自動(dòng)重新啟動(dòng)工控機(jī)，但由于硬盤整理操作可能會(huì)需要較長(zhǎng)時(shí)間盗蟆，超過(guò)看門狗的重啟時(shí)間（一般不超過(guò)5分鐘）戈二，將導(dǎo)致工控機(jī)不停重啟無(wú)法恢復(fù)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰喳资。
為解決這個(gè)問(wèn)題挽拂，本設(shè)計(jì)中使用了中央控制器的外部看門狗功能。中央控制器定時(shí)與工控機(jī)通訊骨饿，如果超過(guò)規(guī)定的時(shí)間亏栈，中央控制器將通過(guò)繼電器控制主板的Reset鍵，重啟工控機(jī)宏赘。
如果在規(guī)定的時(shí)間還是無(wú)法和工控機(jī)正常通訊绒北，將再次重啟工控機(jī)并延長(zhǎng)下一次重啟的時(shí)間間隙。重啟次數(shù)和時(shí)間間隙都可以自由設(shè)置察署。在實(shí)際應(yīng)用中闷游，該設(shè)計(jì)能夠大大降低對(duì)人工現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的需要。
- 采用成熟的供電和視頻防雷技術(shù)贴汪。
雷擊是戶外設(shè)備硬傷害的最直接原因脐往。解決的方法是認(rèn)真地、正確的扳埂、可靠的接地施工业簿，同時(shí)安裝相應(yīng)的電源防雷器。
- 合理設(shè)計(jì)機(jī)箱阳懂。工控機(jī)的正常工作溫度為0-60℃梅尤。而實(shí)際工作環(huán)境往往更加惡劣。機(jī)箱設(shè)計(jì)的合理性將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的適應(yīng)性岩调。本設(shè)計(jì)使用的機(jī)箱具有防塵巷燥、防雨、防盜号枕、隔熱和溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能缰揪。內(nèi)部溫度超過(guò)40℃，風(fēng)扇將自動(dòng)打開(kāi)葱淳，促進(jìn)散熱钝腺；溫度低于5℃時(shí)，加熱模塊開(kāi)始加熱蛙紫。
- 車輛檢測(cè)方式的選擇：車輛檢測(cè)方式主要有環(huán)形線圈檢測(cè)拍屑、視頻檢測(cè)途戒、紅外坑傅、雷達(dá)以及激光檢測(cè)等方式。
- 環(huán)形線圈檢測(cè)器的主要特點(diǎn)是工作穩(wěn)定喷斋、檢測(cè)精度高唁毒，但線圈不可移動(dòng)蒜茴，如果路口改造需要重新埋設(shè)線圈。但仍然是最常用的檢測(cè)手段浆西。
- 視頻檢測(cè)是近年逐步成熟的檢測(cè)方式粉私，主要特點(diǎn)是安裝方便，可以任意設(shè)置監(jiān)測(cè)區(qū)域近零，便于調(diào)整诺核。主要用于高速公路及城市快速路的交通流量采集。其它幾種檢測(cè)手段很少用于治安卡口系統(tǒng)的車輛檢測(cè)久信。
>根據(jù)中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)<公路車輛智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件>的規(guī)定：當(dāng)車速在40km/h≤V 車＜120km/h的速度范圍內(nèi)窖杀，測(cè)速誤差應(yīng)在±6%之內(nèi)；當(dāng)車速在V 車≥120km/h范圍時(shí)裙士，測(cè)速誤差應(yīng)在±10%之內(nèi)入客。
為了滿足上述標(biāo)準(zhǔn)要求，確定在治安卡口系統(tǒng)中采用線圈檢測(cè)方式腿椎，主要原因是線圈檢測(cè)方式能夠提供非常精確的速度測(cè)量桌硫，而視頻檢設(shè)備所提供的車速值的統(tǒng)計(jì)值相對(duì)可靠，而對(duì)點(diǎn)速度的測(cè)量是達(dá)不到要求的啃炸。
本設(shè)計(jì)使用的車輛檢測(cè)器是Athenex四通道高速車輛檢測(cè)器铆隘。該產(chǎn)品主要用于高速公路交通數(shù)據(jù)采集和城市交通控制自適應(yīng)系統(tǒng)的車輛采集，工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)南用，能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境咖驮。
該檢測(cè)器的核心技術(shù)是高速數(shù)字處理，振蕩頻率高達(dá)50MHz训枢，靈敏度在0.01%-1.28% 之間15 級(jí)可調(diào)托修。四個(gè)通道高速切換輪流啟振，杜絕相鄰線圈串?dāng)_恒界。響應(yīng)時(shí)間極快睦刃，檢測(cè)時(shí)間低于6 毫秒。極高的檢測(cè)精度和極快的反應(yīng)時(shí)間將大大提高違章記錄的有效性十酣。
- 清楚拍攝高速行駛違章車輛的技術(shù)分析和技術(shù)實(shí)現(xiàn)
在拍攝高速行駛的車輛時(shí)涩拙，最容易遇到兩個(gè)問(wèn)題。一是產(chǎn)生“拖尾”現(xiàn)象耸采，車輛輪廓不清晰兴泥，更無(wú)法分辨車牌；二是特寫攝像機(jī)沒(méi)有拍到車牌虾宇〈瓿梗“拖尾”現(xiàn)象主要是以下原因?qū)е碌模?br> 1. 攝像機(jī)快門設(shè)置不合理，將快門速度提高至1/500 秒即可；
2. 圖像采集的采集方式不合理旭贬。
>PAL 制式的攝像機(jī)怔接，每秒鐘快門打開(kāi)50 次，產(chǎn)生2幀圖像稀轨，而每幀圖像由奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)構(gòu)成的扼脐。組成一幀圖像的相鄰兩場(chǎng)圖像的時(shí)間差約為20ms, 以車速150 公里/小時(shí)來(lái)計(jì)算，兩場(chǎng)圖像中的車輛會(huì)有0.8 米的位移奋刽。在觀看動(dòng)態(tài)圖像時(shí)瓦侮，由于人腦的遲滯反映，圖像會(huì)很流暢佣谐。但如果以幀采集的方式獲取圖片脏榆，則會(huì)得到一幅由兩場(chǎng)組合的圖像，畫(huà)面中的車輛會(huì)出現(xiàn)重影—即“拖尾”現(xiàn)象台谍，顯然是不可能清楚的须喂。如果車輛在畫(huà)面中橫向移動(dòng)，這個(gè)現(xiàn)象更加明顯趁蕊。因此坞生，應(yīng)該采用場(chǎng)采集的方式獲取截圖。
3. 車輛檢測(cè)器響應(yīng)速度慢掷伙，圖像采集卡同步速度慢是己，導(dǎo)致系統(tǒng)采集圖片時(shí)，車牌部分已經(jīng)離開(kāi)攝像機(jī)拍照區(qū)域任柜，發(fā)生空拍卒废，有時(shí)候發(fā)生的全景中的車輛和特寫攝像機(jī)所拍車輛不一致也是這種情況導(dǎo)致的。
為了能夠看清車牌宙地，尤其是使用車牌識(shí)別軟件自動(dòng)識(shí)別車牌摔认。特寫攝像機(jī)的有效景深一般不超過(guò)3米，否則車牌在畫(huà)面中所占位置太小宅粥，無(wú)法辨認(rèn)参袱。而有些車輛檢測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間超過(guò)40ms, 采集卡的同步采集時(shí)間達(dá)到50m，這樣一個(gè)車速150 公里/小時(shí)的車輛經(jīng)過(guò)線圈到系統(tǒng)可以拍到照片秽梅，車輛已經(jīng)發(fā)生了超過(guò)3.6米的位移抹蚀，離開(kāi)了特寫攝像機(jī)的取景范圍；當(dāng)然還有一種原因是車輛檢測(cè)器發(fā)生誤檢企垦。
我們是這樣實(shí)現(xiàn)清楚拍攝高速行駛違章車輛的：
1. 我們的設(shè)計(jì)中使用1/500 秒的快門速度环壤，保證時(shí)速150 公里以下的車輛可以正常成像；
2. 本設(shè)計(jì)選用的北京大恒的QP-300
四路高速圖像采集卡钞诡。四路硬件獨(dú)立采集郑现，無(wú)切換延時(shí)湃崩，支持場(chǎng)采集。拍攝模式選用場(chǎng)采集模式懂酱，由于攝像機(jī)間隔20ms產(chǎn)生一場(chǎng)圖像竹习，該設(shè)計(jì)方式最多產(chǎn)生20ms的延時(shí)誊抛；
3. 采用Anthenex 車輛檢測(cè)器列牺，響應(yīng)時(shí)間低于6ms；檢測(cè)準(zhǔn)確拗窃，誤檢率低于1%瞎领；
綜上所述，記入工控機(jī)系統(tǒng)延時(shí)随夸，從車輛離開(kāi)線圈到拍到圖片九默，總延時(shí)不會(huì)超過(guò)30ms。而150 公里/小時(shí)的車輛位移約為1.5 米宾毒，在攝像機(jī)的最佳拍攝點(diǎn)上驼修。該車不可能離開(kāi)特寫攝像機(jī)的監(jiān)控范圍，避免空拍诈铛；采用單場(chǎng)采集技術(shù)乙各，不會(huì)產(chǎn)生“拖尾”，采集下來(lái)的圖片自動(dòng)通過(guò)差分算法被還原幢竹，圖像清晰耳峦。
夜間補(bǔ)光設(shè)備選型的技術(shù)分析及依據(jù)
治安卡口系統(tǒng)一般都安裝在城市進(jìn)出口，照明條件較差焕毫。由于我國(guó)各地車牌底色千差萬(wàn)別蹲坷，在實(shí)際工程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用紅外燈具時(shí)對(duì)于一些底色為藍(lán)底和白底的車牌夜間根本無(wú)法分辨，因此為了提高夜間圖像清晰度邑飒，通常需要加可見(jiàn)光照明裝置循签。
對(duì)于國(guó)道單車道一般選用200W～400W/220V 的PHILIPS 金鹵燈一只，或三車道選用兩套燈具疙咸，并由智能時(shí)間繼電器控制開(kāi)關(guān)懦底。
LED 燈作為一種冷光源，有著很多優(yōu)點(diǎn)：全光譜光源罕扎，對(duì)所有顏色均有良好的補(bǔ)光效果聚唐；
持續(xù)功率低，瞬間光強(qiáng)大腔召；
光源不散射杆查，對(duì)車牌反光材料有非常好的適應(yīng)性；
瞬間可以達(dá)到最大光強(qiáng)臀蛛，不需預(yù)熱亲桦，
不需要單獨(dú)安裝崖蜜，固定在車牌特寫攝像機(jī)護(hù)罩內(nèi)即可。
控制方式一般采用視頻同步客峭。PAL 制式攝像機(jī)為了形成每秒25 幀圖像豫领，需要曝光50 次。LED燈控制電路可以采集到視頻信號(hào)的同步頭舔琅，每采集到一次同步信號(hào)等恐，就發(fā)光一次，即每秒鐘頻閃50 次备蚓。通過(guò)調(diào)整相位差和發(fā)光時(shí)間课蔬，始終保持頻閃與快門同步，在攝像機(jī)快門開(kāi)啟的時(shí)候恰到好處的補(bǔ)光郊尝，達(dá)到最佳效果二跋。LED 燈不僅在夜間可以起到很好的補(bǔ)光作用，在白天攝像機(jī)逆光時(shí)流昏，也能起到良好的補(bǔ)光作用扎即。
路口控制子系統(tǒng)的工作流程
**抓拍全景和特寫圖片
**：車輛進(jìn)入線圈時(shí)，車輛檢測(cè)器將輸出電平信號(hào)到主控制器上况凉，主控制器隨時(shí)將車輛狀態(tài)傳遞給工控機(jī)谚鄙，工控機(jī)控制視頻采集卡同時(shí)采集全景攝像機(jī)和特寫攝像機(jī)的圖片。**自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)碼
**：獲得車牌特寫圖片之后茎刚，車牌識(shí)別軟件將自動(dòng)在內(nèi)存中識(shí)別車牌號(hào)碼和車牌顏色,記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)襟锐。并與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的黑名單進(jìn)行比對(duì)，如果有符合膛锭，立即進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程報(bào)警粮坞，從而便于公安人員進(jìn)行布控和截車。判斷是否超速：車輛繼續(xù)行駛初狰，在進(jìn)入第二個(gè)線圈時(shí)莫杈，工控機(jī)立即開(kāi)始計(jì)算此車輛的行駛速度，并與預(yù)設(shè)的限速值進(jìn)行比較奢入，如果車輛行駛速度超過(guò)限速值筝闹，系統(tǒng)會(huì)立即報(bào)警，并將報(bào)警信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街笓]中心腥光。
上傳車輛信息：存儲(chǔ)在工控機(jī)的大容量硬盤上的車輛圖片关顷，黑名單車輛圖片和超速車輛圖片即時(shí)上傳。交通數(shù)據(jù)和車牌號(hào)碼定時(shí)上傳到中心服務(wù)器。同時(shí)可以根據(jù)中心的指令，將相應(yīng)數(shù)據(jù)和圖片上傳纤房。
自動(dòng)恢復(fù)工控機(jī)：為了保證工控機(jī)穩(wěn)定工作伤锚，中心控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控工控機(jī)的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)異常篙悯，中心控制器將自動(dòng)重啟工控機(jī)
