高清视频电子警察方案一、应用背景及系统现状在电子警察的发展历程中，地感线圈检测模式一直占据着市场最大份额，虽然它有着捕获率高、抓拍位置精准等优势，但是切割地感线圈造成破坏路面、后期维护麻烦等先天不足的问题也一直困扰着交通管理部门，并且地感线圈检测模式无法很好地延展到压线、不按导向车道行驶等其它交通违法行为的检测领域。

而视频检测模式的电子警察能解决前面提及的诸多问题，因此在很多年前就进入了交通管理部门的关注范围，但是前些年因其技术不成熟而导致的闯红灯捕获率和取证有效率低，达不到交通管理部门的业务要求，所以一直未在市场占有率上有所突破。

随着高清视频图像逐渐应用到电子警察领域，曾经在技术上一直存在瓶颈的问题迎刃而解。

高清视频图像能为视频检测算法提供丰富的车辆细节特征，为提高闯红灯车辆捕获率和取证有效率打下坚实基础。

目前电子警察行业涌现出一批提供视频检测高清电子警察系统的产品供应商和解决方案供应商，是电子警察行业的发展方向，逐步成为新建电子警察系统的首选，逐步抢占电子警察市场份额。

电子警察一直处在多种技术形态并存、融合的环境中，比如：数码相机模式与摄像机模式、标清图像与高清图像、单纯抓拍与抓录一体、地感线圈检测与视频检测等等。

目前全国各地交通管理部门建设的电子警察系统可谓是百花齐放，但无论何种技术路线、何种产品形态，整体看下来都面临以下几个典型问题：1、系统稳定性不好相较于一般道路监控系统，电子警察系统属于“最小系统范畴”，前端子系统中组件多就意味着故障点多，组件耦合性强导致任意组件故障都会造成前端子系统无法正常工作。

因此，要确保系统稳定就必须确保组件产品的稳定性和系统集成的稳定性，而国内相当一部分厂家是“拼凑”方案，没有真正的研发能力，所有组件都是外购再自行组合，此时就面临系统成本的压力较大，故在产品选型上又趋于廉价产品，最终形成“不稳定产品”+“不稳定集成”的局面，这是导致系统运行不稳定的症结所在。

2、系统效果不好系统效果不好往往直观地体现在“图片不清晰”、“取证有效率不高”。

其实电子警察系统的研发、实施与反馈修正是个精细活，它需要对大量的现场样本进行分析，要对图像成像质量、车辆捕获方式与抓拍位置、设备安装位置与角度、图片处理方法等等进行持续优化与改进。

如果没有庞大的团队和强大的研发实力，在改善系统效果方面往往会显得捉襟见肘。

3、系统延展性不好回溯过去几年的项目建设情况，可以总结导致项目缺乏总体规划的原因出很多时候是很多厂家的系统延展性不好，比如：从只抓拍图片向既抓拍图片又需要录像过渡时，需要重新建设；从只抓拍闯红灯向既抓拍闯红灯又抓拍压线、不按导向车道行驶过渡时，也需要重新建设。

如果系统本身没有延展性，那么项目规划时就显得很单薄，无法保证可持续发展。

在面对上面提及的问题时，我们分析了电子警察的发展趋势、总结了多年项目建设经验，最后开发出了一套完整的高清视频电子警察系统来解决当前交通管理部门碰到的难题。

二、系统总体设计要求及设计思路系统设计时要求采用国内领先的多媒体技术、视频检测技术、网络通信技术及数据库技术等，保证系统在未来3-5年内能够持续满足交警业务发展及平滑升级的要求。

各子系统硬件及软件平台需采用标准协议，提供公安部所属检测机构出具的检测报告。

根据交通管理的业务要求无条件开放接口；所有数据可上传到上级主管部门，满足非现场处罚、公安系统协同工作及资源共享的需要。

我们总体设计思路为,致力于将电子警察从“单一执法系统”向“交通秩序管理系统”转变。

我们将道路监控、治安卡口、交通参数采集等功能注入电子警察系统，为它赋予更丰富的内涵。

在交通违法行为抓拍功能之外，系统还能为道路监控提供实时视频图像和高清视频录像；自动获取车辆号牌、车型、行驶方向等参数与黑名单数据库联网比对报警，自动监测黑名单车辆的行径路线；自动获取路口、路段车流量、饱和度、占有率等交通参数，向信号灯自动控制系统提供实时交通数据，参与灯控路口的绿信比调整、绿波带参数调整，向交通智能诱导系统提供实时交通数据，参与区域交通诱导；向手机或警务通等智能终端推送文字信息或图文信息，实现路面警力的调度与指挥。

1) 系统采用500万CCD电警抓拍单元作为图像采集设备，可以同时覆盖3个车道；同一台摄像机可以完成高清视频分析、高清视频流输出的功能；2) 采用高清视频检测作为车辆捕获手段；3) 系统具备高清录像功能, 即：可以在前端通过终端服务器进行24小时500万高清录像，视频编码格式支持MPEG4或者H.264，每秒帧率大于5帧；4) 终端服务器采用工业计算机；5) 闯红灯拍3张特写照片，单张图片分辨率为2448×2048；在终端服务器内将3张500万像素的闯红灯高清照片及车牌特写合成1张四画面高清照片作为违章处罚的依据；6) 系统具备卡口功能，即：正常过车拍1张照片, 图片分辨率为2448×2048；7) 采用工业高寿命补光灯；8) 外场系统具备车牌识别功能，即：前端识别；1.技术路线从设计思想出发，在迈向最终系统的过程中，我们采用以下核心技术路线：1）、高清成像高清摄像机采用“图像传感器+ISP+DSP”技术方案，通过对ISP和DSP的精细化控制来确保高清图像的成像质量，使得高清摄像机在不同环境、不同光照条件下均可达到满足业务应用的成像效果。

2）、视频检测利用视频检测中的目标检测算法实时监测视频图像中的目标，在车头到达停止线以前完成车辆检测工作，同时锁定画面中经过每条车道的车辆。

3）、车牌识别相对于单帧画面车牌识别技术，本系统采用“多帧识别技术”，对每一帧画面都进行车牌识别，一方面可提升车牌识别准确率，另一方面有助于对每辆车进行持续跟踪。

4）、车辆跟踪在检测到车辆目标以后，利用车辆跟踪算法锁定目标，并对其进行持续跟踪，最终获得车辆在路口的行驶轨迹，为闯红灯、压线、不按导向车道行驶等交通违法行为的取证提供技术基础。

5）、交通违法辨识将车辆跟踪刻画的行驶轨迹与车道属性、信号灯状态（红、黄、绿）相结合，实现分车道、多相位的交通违法辨识。

6）、交通参数检测在车辆检测、车辆跟踪的基础上，结合车道属性统计出分车道、分断面、分时段的车流数据，计算出占有率、饱和度等。

7）、卡口监测卡口监测指利用多帧识别技术提取通行车辆的号牌特征，利用车牌颜色识别与车辆轮廓分析提取车型特征，用以与黑名单库进行比对、报警。

2.系统结构系统结构拓扑图3.逻辑功能分布图图高清电子警察系统逻辑功能分布图高清视频电子警察系统由前端子系统、网络传输子系统以及后端管理子系统三大部分组成，实现对路口机动车闯红灯、压线、不按导向车道等交通违法行为的自动抓拍、记录、传输和处理，同时系统还兼具卡口功能，能够实时记录通行车辆信息。

1)路口单元负责完成前端数据的采集、分析、处理、存储与上传，主要由电警抓拍单元、补光单元、信号灯检测单元、视频分析记录单元等相关组件构成。

路口交通违法信息与卡口信息全部采用IP方式传输。

分为图像采集单元和前端处理单元两大部分。

(a)图像采集单元图片抓拍：利用一体化高清网络摄像机连续抓拍三张闯红灯高清图片组成一份违法记录，抓拍间隔精确到0.1秒，每张图片（分辨率2448×2048）均包含清晰可辨的车辆信息、车牌信息、车辆行驶行为和红绿灯信号状态。

LED补光灯：选用大功率LED作为光源，灯光亮度符合国家环保标准，对人眼无刺激。

与电警抓拍单元配合使用，用于夜间补充照明，保证夜间拍摄效果。

具有良好的防水、防尘功能，能适应长时间野外工作的要求，在各种天气条件下能正常工作。

视频捕获：利用一体化高清网络摄像机拍摄闯红灯过程的动态视频，视频清晰度满足人工对车辆颜色、类型的认定，能完整呈现机动车闯红灯整个过程的运动轨迹，用于判断违法类型。

数据缓存：借助网络将抓拍的图片和捕获的视频发送给前端处理单元。

可安装高速SD 卡，在网络通信故障时缓存高清图片。

(b)前端处理单元信号灯检测：利用信号灯检测器实时检测红灯信号，将红灯维持状态、红灯切换至绿灯脉冲信号、绿灯切换至红灯脉冲信号，发送给终端服务器。

单台交通信号灯检测器支持16路信号检测路数，将模拟输入的220V电平信号转换为数字信号，保证采样信号周期的完整度和匹配度。

支持多相位红灯信号接入与处理。

数据预处理：终端服务器接收来自一体化高清网络摄像机抓拍的4张照片。

终端服务器按照国家标准将4张照片合成一张照片，并将时间、地点、方向、车道等信息叠加至图片上。

数据存储：终端服务器可以将摄像机的高清视频流进行存储，视频帧率大于5帧。

在需要查看高清视频的时候，可以通过后台客户端软件搜索、播放视频资料。

2)传输网络负责完成数据、图片、视频的传输与交换。

建设视频专网，其中路口局域网主要由外场工业交换机、点到点裸光纤、光纤收发器组成；中心网络主要由接入层交换机以及核心交换机组成。

3)后台处理单元负责实现对辖区内相关数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享，由中心管理平台和存储系统组成。

中心管理平台由平台软件模块搭载的服务器组成，包括：管理服务器、应用服务器、Web服务器、图片服务器、录像管理服务器和数据库服务器等。

后台处理单元主要完成以下功能：数据通信、数据处理和数据存储：从前端终端服务器获取图片和数据，将图片数据保存在服务器中。

车牌识别、数据接口和打印罚单：对每一张违法图片进行车牌识别，识别结果由人工复核，确定为违法行为后，信息送至非现场处罚系统并打印生成罚单。

Web查询、信息发布：利用应用服务器为公安内部工作人员或驾驶人员提供Web查询服务，并支持将违法车辆记录信息发布到网站上。

包括按车型、号牌、车速、日期、时间等参数进行检索。

三、系统功能1.车辆捕获功能系统能对所有经过车辆进行捕获。

在监控区域内，采用视频检测方式检测过往车辆，按照正常车速规范行驶的车辆图像捕获准确率达95%以上。

2.抓拍设备高清摄像机采用500万像素CCD、高清晰、低照度、稳定性好、寿命长的的工业级摄像机，同时具备视频检测器的功能，通过视频分析可实现对闯红灯车辆的自动分析与检测，每台设备可检测抓拍3条车道。

3.闯红灯抓拍功能电警抓拍单元实现对单方向各车道闯红灯车辆的监测、图像抓拍等功能。

每一违法记录拍摄连续4张包含车辆号牌、车辆外形、车辆颜色和道路全景的图片，抓拍的图片能清楚辨认车辆号牌、交通信号灯状态和车辆通过停车线时不同位置的状态，其中第一张图片为车辆进入第一个线圈时(未越过停止线)的照片，第二张图片为车辆进入第二个线圈时(压在停止线上)的照片，第三张图片为车辆离开第二个线圈时(已越过停止线)的照片，第4张为车牌特写。

根据要求可以将4张500万像素的闯红灯高清照片合成1张三画面高清照片作为违章处罚的依据。

4.高清卡口功能对每一辆通过路口的车辆，系统拍摄并记录一张车辆图片，图片包含信号灯、停车线和整个车辆的外观，并且在图片上自动叠加车辆的通行时间、地点、方向和车道、车速等行驶信息，将图片以通用的“JPEG”格式存储到磁盘相应目录下。