智能交通高清卡口系统建设方案详细设计4.5.1系统原理系统正常时，采用感应线圈检测车辆，但当车检器或线圈的链路发生故障，摄像机在一段时间内无法检测到来自于车检器的信号时，则默认判断为线圈模式发生故障，并自动切换到纯视频检测模式；待车检器或线圈链路修复后，摄像机重新检测到了来自于车检器的信号，则又自动恢复到线圈检测模式。

整个过程全部由摄像机自动处理，无需人为干预，真正做到了检测机制智能化。

4.5.1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，将导致地感线圈电感值减小。

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f =，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f ∆=-1L 为无车辆（金属物体）经过时线圈的电感量，2L 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、检测速度准确等特点，配合高性能车辆检测器，可以在1ms内检测到线圈中任一线圈发生的0.01%的电感量变化，能够准确地捕获车速在5～180公里/小时的车辆，捕获率达99%以上，并且可以准确地检测到经过线圈的摩托车、轿车、卡车、工程车等各种车辆。

地感线圈检测技术具有如下优势：抗干扰能力强，有效地解决了相邻车道之间的干扰，极大减少了误抓现象；车辆检测器响应时间更短，运算速度更快，检测精度更高；车辆检测器采用宽温器件，受环境影响小，具有更高的工作稳定性。

系统工作流程图如下：车辆通过地感线圈时，车辆检测器检测到车辆通过的信号，并根据两线圈间距和通过的时间差计算出车辆速度，并将抓拍信号发送给摄像机，从而触发摄像机进行抓拍，摄像机将抓拍到的图片通过网络传输至中心服务器。

系统原理示意图车辆触发B 线圈时，系统记录下当前的时刻TB ；当车辆触发线圈A 时，系统记录下当前的时刻TA ，同时计算车辆的速度B A B B T T D S -=，其中DB 为B 线圈与A 线圈之间的距离；车辆检测器给出触发信号，触发高清摄像机进行图像捕捉；同时，高清摄像机给出触发信号同步闪光灯补光； 高清像机捕捉到车辆图像，并生成图像储存在主机或智能交通终端管理设备中。

系统对车辆图像进行处理，识别出车辆的信息，通过网络上传至控制中心服务器中。

4.5.2视频检测原理采用基于运动检测的车辆检测方法，其核心原理是通过学习建立道路背景模型，将当前帧图像与背景模型进行背景差分得到运动前景像素点，然后对这些运动前景像素进行处理得到车辆信息。

该方法效果的优劣依赖于背景建模算法的性能。

其流程图如下所示：车辆检测流程图整个检测过程分为以下几个步骤：1、由高清摄像抓拍主机获取实时的视频流。

2、利用背景差分算法检测运动前景。

首先通过初始多帧视频图像的自学习建立一个背景模型，然后对当前帧图像与背景模型进行差分运算，消除背景的影响，从而获取运动目标的前景区域。

3、根据背景差分运算中运动目标检测的结果，有选择性地更新背景模型，并保存背景模型。

4、过滤噪声，并获取准确的车辆位置。

5、运用时空信息、匹配和预测等算法，对车辆进行准确的跟踪，得到车辆对象的运动轨迹，并保存车辆对象的轨迹信息。

6、判断车辆是否到达触发线位置，如是没有到达，则进行下一帧的检测，如果到达则发出触发信号。

车辆的抓拍触发综合运用了车牌检测算法和车辆检测算法，如下图：车辆抓拍触发原理示意图系统首先采用车牌检测算法，在车辆到达触发线的时刻，若系统检测到图像中存在车牌，则触发抓拍，并进行车牌识别；对于无后车牌或后车牌遮挡的车辆，系统无法检测到车牌，此时将启用车辆检测算法，若运动对象与系统内建的车辆模型相匹配，则触发抓拍，并记录为无牌车辆。

4.5.2前端系统功能系统功能及性能规划严格按照公安部颁标准《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T 497-2009）中的有关规定执行，并进行部分功能扩展。

系统功能列表4.5.3前端系统功能详解4.5.3.1车辆捕获功能采用先进的线圈和视频互补检测方式，能够对经过的所有车辆进行捕获，除了正常行驶的车辆外，系统还可以捕获逆行、超速等违法车辆，以及压、骑线车辆。

4.5.3.2高清图像记录功能系统对通过监测区域的车辆记录一张高清全景图像，对超速等违法车辆记录两个不同时刻的两张高清全景图片，以作处罚依据。

所记录的图像能清晰地反映车辆的特征、车内前排驾乘人员的脸部特征及衣着面貌、行驶车道、周围环境等。

全景图像的编码符合ISO/IEC 15444:2000的要求，单张分辨率（含OSD信息）为1600×1264/1920×1144，压缩因子小于70，以JPEG格式存储于前端终端设备或SD卡内，并同时上传至中心进行存储。

系统记录的车辆信息除车辆图像信息外，还包括车辆的通行信息，如时间（精确到0.1秒）、地点、车速、限速、方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜色、车道号等。

车辆通行信息写入关联数据库，并将相关信息叠加到图片上，抓拍效果图如下所示：200万相机白天抓拍效果图（分辨率1600×1200）200万相机白天抓拍效果图（分辨率1920×1080）200万相机晚上抓拍效果图（分辨率1600×1200）200万相机晚上抓拍效果图（分辨率1920×1080）4.5.3.3速度测定功能线圈测速原理已在前面章节表述过，视频检测时系统通过对视野中线和立杆水平距离L2，以及视野下沿和立杆水平距离L1的标定，并通过对视频流的分析确定车辆经过的时间t，最终计算出车辆的行驶速度v。

4.5.3.4压、骑线抓拍功能系统在视频检测模式时除了能抓拍在正常车道上行驶的车辆外，还具有抓拍压线、骑线等各类不规范行驶的车辆。

尤其是在高速公路上或者某些不允许变道等控制路段，采用本系统可对以上行为进行记录，有效遏制违法变道、超速等车辆，提高行车素质，抓拍效果图如下所示。

白天骑线抓拍效果图4.5.3.5逆行抓拍功能系统可对违法逆行车辆进行有效抓拍并记录，对于逆行的车辆图像可按违章类型进行单独区分存储。

全天候高清成像图像抓拍时不受雨、雪、雾等天气、环境光和相临车道通行车辆的影响。

在环境无雾包括雨雪天气下，监控区域内规范行驶的车辆被记录的图片能清晰看清车辆前部所有特征、车内驾驶员、副驾驶位置情况，还能看清车辆类型、颜色和所载货物等。

在环境照度比较低的情况下（例如夜晚），系统自动开启LED灯或闪光灯进行补光，以增强图片亮度，保证图片足够清晰。

在强光照射下（例如晴天正午），系统会自动调整摄像机的成像模式，抑制强光影响，保证图片曝光正常，成像清晰。

在逆光情况下，系统也会自动调节拍摄主体的亮度，其宽动态功能可保证车牌依然很清晰。

这样，在各种环境和气候条件下，摄像机都可以拍摄到清晰的图片，非常有利于人工辨认和机器识别牌照信息。

4.5.3.6智能补光功能补光是卡口系统的重要组成部分，关系到最终的图像质量，系统采用了高性能、低功耗、无光污染的补光设备，配以光敏器件，白天可自动关闭，夜间或光照弱时会自动打开。

同时为了更好的提高夜间模式的捕获率和号牌识别率，在夜间情况，通过LED补光灯对车道进行补光，依据车牌反光原理加大了视频检测的准确性，解决了行人、自行车、大型车辆干扰问题。

通过闪光灯则可将光照打到车内，对车内进行补光，以达到看清人脸的目的，并且还能有效抑制车大灯的强光对镜头造成的影响。

4.5.3.7号牌自动识别功能系统采用国内领先的图像识别算法，对通过的所有车辆进行车辆号码识别、号牌颜色识别、车身颜色及车型等自动识别。

1）号牌结构识别系统能识别的号牌结构包括：单排字符结构的号牌，如军队用小型汽车号牌、GA36-2007中的小型汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌等；武警用小型汽车号牌；警用汽车号牌；双排字符结构的号牌，如军队用大型汽车号牌、武警用大型汽车号牌、GA36-2007中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌等。

2）号牌字符识别识别的字符包括:①数字：0~9；②字母：A~Z；③省、自治区、直辖市简称：京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝；④军牌用汉字：军、海、空、北、沈、南、兰、广、成、济、京；⑤号牌分类用汉字：警、学、领、试、挂、港、澳、超、使；⑥武警号牌特殊字符：WJ、00~34、练。

3）号牌颜色识别系统能识别蓝、黄、白、黑四种底色的机动车号牌。

系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型。

对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。

因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。

4）车辆号牌识别号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。

系统识别的车牌类型部分示例：4.5.3.8车身颜色识别功能系统可自动对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆，为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。

系统可自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆；并识别出9种常见车身颜色，9种颜色包括：白、黑、红、黄、灰、蓝、绿、粉、棕。

深浅分类准确率不小于80％；9种常见车身颜色识别准确率不小于70％。

4.5.3.9高清录像功能系统在支持抓拍高分辨率图片的同时，能实现24小时高清视频录像功能。

可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像，视频编码格式支持主流的H.264，录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹，并提供录像查询、录像下载等功能。

4.5.3.10数据存储功能系统采集的车辆图片、违章数据、高清录像等数据支持前端存储和中心集中存储。

前端存储设备包括抓拍摄像机内置的SD卡和智能交通终端管理设备内置的大容量硬盘，系统在前端即可实现数据的备份存储功能。

中心存储是将数据保存在位于后端中心的集中存储系统，如大容量磁盘阵列等。

4.5.3.11图片、视频防篡改功能前端摄像机内置水印加密防篡改功能，利用数字水印加密技术，直接将加密信息嵌入图片和视频数据流，也就是从数据的源头加密，断绝了前端数据被篡改的可能性，从而确保了取证信息的准确可靠性。

数据信息在前端加密后，传输环节也采用安全性非常高的加密传输方式，然后进入中心平台，中心管理软件自动对图片和视频数据进行水印验证，以确认信息是否被篡改。

也可通过单独的水印加密验证工具软件，对前端单独拷贝出来的图片和视频进行手动验证。

经源头加密、传输加密、后端验证等多重环节，图片和视频数据的安全性得到充分保障，具有极高的可信度。