淺析智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)在平安城市的應(yīng)用

          智能交通系統(tǒng)作為平安城市建設(shè)的重要組成部分，承擔(dān)著車輛行為監(jiān)控的重要任務(wù)，同時(shí)隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的持續(xù)快速增長(zhǎng)，交通事故、交通擁堵及與機(jī)動(dòng)車相關(guān)的治安案件也迅速增長(zhǎng)，智能交通系統(tǒng)對(duì)于提高刑事案件偵破率、緩解交通擁堵、提高道路通行效率方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，政府主管部門對(duì)于智能交通系統(tǒng)的重視程度也越來(lái)越高。

          近年來(lái)天地偉業(yè)在視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上，將交通卡口的技術(shù)融入到監(jiān)控相機(jī)中，使監(jiān)控相機(jī)在錄像的同時(shí)，兼顧識(shí)別車輛信息，稱之為智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)（也稱：城市泛卡口系統(tǒng)）。

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)是一種面向城市治安防控和交通管理的復(fù)合型的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在滿足常規(guī)道路監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)道路斷面全覆蓋的視頻監(jiān)控需求以及全天候的高清錄像需求的同時(shí)，智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)引入全畫面視頻檢測(cè)、視頻跟蹤、車牌識(shí)別等多種業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的視頻智能技術(shù)，使得傳統(tǒng)的道路監(jiān)控系統(tǒng)具備了以下特色功能：

          1、 機(jī)動(dòng)車通行記錄抓拍1張圖片、支持車流量統(tǒng)計(jì)；

          2、 機(jī)動(dòng)車特征屬性（車牌識(shí)別功能、車牌顏色識(shí)別功能、車身顏色識(shí)別功能、車型識(shí)別功能）自動(dòng)提取；

          3、 支持結(jié)構(gòu)化語(yǔ)義；

          4、 支持機(jī)非人抓拍；

          5、 結(jié)合中心管理平臺(tái)的研判分析模塊可實(shí)現(xiàn)以下業(yè)務(wù)應(yīng)用：

              基于特征屬性的視頻錄像及圖片快速檢索；

              假/套牌車輛實(shí)時(shí)分析及報(bào)警；

              基于特征屬性的車輛智能研判；

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)主要用于城市道路、主干道、次干道、支路等城市道路環(huán)境的普通治安視頻監(jiān)控、車輛抓拍和車牌識(shí)別，單臺(tái)智能監(jiān)控卡口抓拍單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)3車道及以下道路斷面的高清視頻監(jiān)控的全覆蓋。

          一、智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)構(gòu)成

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)由前端子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)和后端管理子系統(tǒng)組成。實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控點(diǎn)道路全斷面的視頻監(jiān)視、圖像傳輸、圖像預(yù)覽、錄像存儲(chǔ)、錄像檢索回放及管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行圖片抓拍、識(shí)別、傳輸、處理、分析與集中管理。

　　前端直傳和前端主機(jī)備份兩種方式靈活選用

          1.前端子系統(tǒng)

          負(fù)責(zé)完成道路斷面的高清視頻圖像采集、編碼、壓縮及圖像上傳，同時(shí)負(fù)責(zé)完成對(duì)機(jī)動(dòng)車的信息采集和分類。包括車輛特征照片、車牌號(hào)碼與車牌顏色等。并完成圖片信息識(shí)別、數(shù)據(jù)緩存以及壓縮上傳等功能，主要由智能監(jiān)控卡口抓拍單元、光纖傳輸設(shè)備組成。

          2.網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

          前端子系統(tǒng)局域網(wǎng)由一部工業(yè)交換機(jī)將同一路口所有的智能監(jiān)控卡口抓拍單元組成路口局域信息交換系統(tǒng)，通過(guò)光收發(fā)器或EPON ONU將交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸?shù)街行摹?/p>

智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖

          3.中心管理子系統(tǒng)

          智能監(jiān)控卡口前端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在監(jiān)控相機(jī)中嵌入車牌識(shí)別、車身顏色識(shí)別、車標(biāo)識(shí)別、視頻檢測(cè)、視頻測(cè)速、機(jī)非人抓拍等多種智能化應(yīng)用。前端相機(jī)將所過(guò)車生成的圖片、視頻以及識(shí)別的信息回傳到中心，進(jìn)行存儲(chǔ)（包含結(jié)構(gòu)化的視頻），為平臺(tái)軟件的數(shù)據(jù)比對(duì)，利用技戰(zhàn)法、套牌分析等技術(shù)進(jìn)行挖掘分析。更準(zhǔn)確地定位跟蹤嫌疑車輛，與標(biāo)準(zhǔn)卡口一樣，是公安破案的有力武器。

          搭建平臺(tái)后可實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、處理、存儲(chǔ)、應(yīng)用、管理與共享，由中心管理平臺(tái)和存儲(chǔ)系統(tǒng)（TDR）組成。中心管理平臺(tái)由搭載平臺(tái)軟件模塊的服務(wù)器組成，包括：總控管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交通數(shù)據(jù)接收服務(wù)器等。

          平臺(tái)以公安實(shí)戰(zhàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用為導(dǎo)向，以視頻圖像應(yīng)用為手段，綜合城市治安監(jiān)控、治安卡口監(jiān)控、卡口抓拍等多業(yè)務(wù)的全方位應(yīng)用管理系統(tǒng)。集成了巡邏監(jiān)控、稽查布控、地圖應(yīng)用、資產(chǎn)運(yùn)維、系統(tǒng)配置等多種業(yè)務(wù)應(yīng)用，集多種管理手段、分析處理手段于一體，最大程度地提高了視頻監(jiān)控的作用和效率。

          平臺(tái)提供開(kāi)放的第三方系統(tǒng)集成接口，能與GIS系統(tǒng)、三臺(tái)合一接處警系統(tǒng)、稽查布控系統(tǒng)等公安其它業(yè)務(wù)子系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)警視聯(lián)動(dòng)，為各類報(bào)警提供警情處置預(yù)案，結(jié)合GIS/ GPS系統(tǒng)，對(duì)報(bào)警點(diǎn)、監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行定位跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、警力的可視化指揮與調(diào)度，能夠最大程度地實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨部門視頻監(jiān)控資源的共享和互聯(lián)互通互控，提供一個(gè)視頻信息資源的統(tǒng)一監(jiān)控檢索系統(tǒng)，充分發(fā)揮視頻監(jiān)控在加強(qiáng)城市管理、提高警務(wù)效率、組織群防群治、預(yù)防和打擊違法犯罪等方面的作用。

          二、智能監(jiān)控卡口工作原理

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)前端主要由抓拍單元、補(bǔ)光燈組成。抓拍單元采用200萬(wàn)像素CMOS傳感器，分辨率為1920*1080。

          抓拍單元內(nèi)置抓拍算法，可以將經(jīng)過(guò)的車輛進(jìn)行采集、檢測(cè)、抓拍、識(shí)別、存儲(chǔ)、輸出等功能。

           相機(jī)通過(guò)高清視頻對(duì)過(guò)往車輛進(jìn)行采集，通過(guò)內(nèi)置算法完成車輛檢測(cè)、跟蹤、抓拍、識(shí)別、存儲(chǔ)和圖片傳輸?shù)墓δ堋?/p>

           檢測(cè)方式可以有視頻檢測(cè)、和外觸發(fā)檢測(cè)。由于視頻檢測(cè)無(wú)需外接設(shè)備，故障點(diǎn)少，性價(jià)比高，所以在目前應(yīng)用中視頻檢測(cè)較為廣泛。算法通過(guò)高性能的處理器，可將車輛的重要元素提取并處理。將車燈、車牌、車標(biāo)、車型多項(xiàng)特征來(lái)提升捕獲率。

          提高抓拍率后同時(shí)還需降低誤抓拍，例如（桿體抖動(dòng)、樹(shù)影、雪花、落葉等干擾）算法增加了自學(xué)習(xí)功能，具備一定的抗干擾能力。算法對(duì)相機(jī)采集的場(chǎng)景進(jìn)行分析學(xué)習(xí)、通過(guò)圖像差分，背景學(xué)習(xí)和車型分析、動(dòng)態(tài)物體跟蹤以及對(duì)環(huán)境光線變化和機(jī)、非、人運(yùn)動(dòng)物體歸類等一系列過(guò)程，保證相機(jī)全天候都可穩(wěn)定抓拍。

           三、智能監(jiān)控卡口在平安城市應(yīng)用中的特點(diǎn)

           1.卡口記錄抓拍

           智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)在滿足日常視頻監(jiān)控需求的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)時(shí)智能識(shí)別、軌跡跟蹤，準(zhǔn)確記錄過(guò)往車輛經(jīng)過(guò)的信息，清晰辨別車身、車牌號(hào)、車型等特征，包括機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)的地點(diǎn)、行駛方向、經(jīng)過(guò)時(shí)間、號(hào)牌號(hào)碼、號(hào)牌顏色、車輛類型等內(nèi)容。

          系統(tǒng)抓拍卡口信息，圖像清晰，滿足國(guó)標(biāo)要求，也可以設(shè)置不啟用圖片抓拍，節(jié)省占用空間，會(huì)記錄卡口過(guò)車信息，供結(jié)構(gòu)化語(yǔ)義分析使用，減少了人工查詢海量視頻錄像的負(fù)擔(dān)，通過(guò)特征信息，能夠快速檢索、定位到指定時(shí)間段的視頻，極大的提高了公安、交警查辦案件的效率。

         2.智能分析、識(shí)別

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)具備視頻智能檢測(cè)和分析功能，可自動(dòng)對(duì)車輛牌照進(jìn)行識(shí)別，包括車牌號(hào)碼、車牌顏色和車型等，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)車輛的運(yùn)行軌跡分析、視頻跟蹤，達(dá)到準(zhǔn)確抓拍。

          車牌識(shí)別支持大角度識(shí)別，在各種條件下能極大的提高識(shí)別準(zhǔn)確率，較好的滿足各種施工條件，同時(shí)具備視頻測(cè)速功能。

          傳統(tǒng)的車牌識(shí)別，車牌字符能夠正確分割的前提是車牌圖像能夠水平，以至于水平投影和垂直投影能夠正常進(jìn)行，本系統(tǒng)通過(guò)智能車牌角度檢測(cè)、傾斜矯正和圖像旋轉(zhuǎn)等高科技手段，達(dá)到準(zhǔn)確識(shí)別出車牌信息的效果。

          3.非機(jī)動(dòng)車行人檢測(cè)

          步行、自行車、二三輪車等“慢行交通”群體，目前仍是城市交通出行的主流群體，本系統(tǒng)具備非機(jī)動(dòng)車、行人的檢測(cè)功能，這樣對(duì)監(jiān)控下的有動(dòng)態(tài)信息的物體都可以檢測(cè)到并記錄，這樣記錄信息更全面，有了這些信息，進(jìn)一步減少了人工查詢大量視頻信息取證的負(fù)擔(dān)，可以直接根據(jù)特征進(jìn)行定位。

          4.視頻兼容H.265

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)視頻采用最新的H.265編碼技術(shù)，能夠提高壓縮效率，提高魯棒性和錯(cuò)誤恢復(fù)能力，減少實(shí)時(shí)的時(shí)延，減少信道獲取時(shí)間和隨機(jī)接入時(shí)延、降低復(fù)雜度等。

          H.265作為新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，編解碼效率相比H.264可以提高10%以上，以編碼單位來(lái)說(shuō)，H.264中每個(gè)宏塊大小都是固定的16x16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64，在相同的圖象質(zhì)量下，相比于H.264，通過(guò)H.265編碼的視頻大小將減少30%左右，在碼率減少50%的情況下，H.265編碼視頻的質(zhì)量還能與H.264編碼視頻近似甚至更好，其本質(zhì)上說(shuō)是比預(yù)期的信噪比要好。

           在不久的將來(lái)，H.265很可能將會(huì)成為主流。

           5.抓拍圖片字符疊加

           抓拍圖片的靈活、多樣字符疊加，個(gè)性化設(shè)置，滿足不同現(xiàn)場(chǎng)、不同用戶的需求。

           字符疊加可以選擇疊加在圖片上、圖片下或是圖片內(nèi)，圖片上或圖片下會(huì)自動(dòng)增加黑邊。字符疊加的顏色、大小和背景色可以任意設(shè)置，方便調(diào)整。字符疊加的位置可以任意配置，靈活拖動(dòng)，多選對(duì)齊。

           疊加的內(nèi)容可以任意配置，可以定制別名，組合選擇，支持自定義，還可以疊加車牌小圖片，方便查看車牌信息。設(shè)置好字符疊加后，可以手動(dòng)抓拍圖片，進(jìn)行真實(shí)圖片的效果預(yù)覽，方便調(diào)試、設(shè)置和查看效果。

           6.流量統(tǒng)計(jì)

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)支持每個(gè)車道的數(shù)據(jù)流量檢測(cè)，實(shí)時(shí)更新顯示流量檢測(cè)數(shù)據(jù)。

          檢測(cè)時(shí)間間隔可以自定義設(shè)置，檢測(cè)的數(shù)據(jù)包括車流量、平均速度、時(shí)間占有率、車頭時(shí)距等。

          路口車道的數(shù)據(jù)流量實(shí)時(shí)更新顯示，方便用戶實(shí)時(shí)查看路口通行情況，了解路況信息，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)居民的日常出行和以后的道路規(guī)劃、改造提供最直接的依據(jù)信息。

          7.平臺(tái)接入

          傳統(tǒng)的平臺(tái)接入方式，都是把前端相機(jī)接入前端主機(jī)，再通過(guò)前端主機(jī)傳給后端平臺(tái)，供平臺(tái)使用，本系統(tǒng)直接引入了前端相機(jī)直連平臺(tái)后端的方式，節(jié)省了前端主機(jī)的成本，加快了平臺(tái)接收數(shù)據(jù)的速度，提高了平臺(tái)分析數(shù)據(jù)、稽查布控的能力。

          智能監(jiān)控卡口抓拍單元可以直接接入TDR（交通數(shù)據(jù)接收服務(wù)器），供智慧城市平臺(tái)使用。

          通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)將抓拍及檢測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)上傳到智慧城市平臺(tái)，減少了通過(guò)主機(jī)再轉(zhuǎn)發(fā)給平臺(tái)后端的環(huán)節(jié)，速度更快，更實(shí)時(shí)，加快違法處罰系統(tǒng)的處理速度和處理能力。

          車輛數(shù)據(jù)信息包括：車輛經(jīng)過(guò)的時(shí)間、地點(diǎn)、車道、車速、車輛與道路環(huán)境全貌兼車牌特寫圖片、車輛行駛速度、車牌號(hào)碼、車牌顏色等。

          系統(tǒng)支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能，在斷網(wǎng)情況下，可將抓拍的圖片及相關(guān)車輛數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在本地抓拍相機(jī)SD卡（最大支持128G）中，到網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，將斷網(wǎng)期間的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳到中心平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，保證車輛數(shù)據(jù)不丟失。

          8.記錄查詢，視頻檢索

          結(jié)合相機(jī)的卡口記錄信息，可以對(duì)特征信息進(jìn)行快速檢索，定位視頻，方便查詢和分析現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，更快的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。

          可以對(duì)查詢條件進(jìn)行篩選，查詢條件包括車輛的經(jīng)過(guò)時(shí)間段、路口、車牌號(hào)碼、車輛品牌、車身顏色等，通過(guò)記錄信息，直接定位、播放該時(shí)間點(diǎn)的視頻信息，觀察案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的錄像全過(guò)程，方便公安、交警的取證。

          9.施工安裝簡(jiǎn)單方便

          智能監(jiān)控卡口設(shè)備的安裝相比傳統(tǒng)的卡口系統(tǒng)要簡(jiǎn)便很多，傳統(tǒng)的卡口安裝對(duì)立桿高度、桿件橫挑臂的長(zhǎng)度、抓拍的角度等都有嚴(yán)格的要求，而智能監(jiān)控卡口對(duì)立桿高度在沒(méi)有特殊要求的情況下，一般要求立桿高度為4～6米；桿件橫挑臂的長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況從最邊車道上方伸出1-3米。

          結(jié)束語(yǔ)：

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)用于彌補(bǔ)卡口系統(tǒng)在分布區(qū)域上的空白，可以覆蓋城市的各支路、單行線等非主干道。在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控模式的基礎(chǔ)上增加機(jī)動(dòng)車抓拍、號(hào)牌識(shí)別、布控等功能，解決了傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控模式海量視頻錄像堆砌在中心，需要大量人力投入進(jìn)行人工查車的問(wèn)題；同時(shí)配合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)布控報(bào)警，讓新一代監(jiān)控相機(jī)實(shí)現(xiàn)從事后查證到主動(dòng)視頻防控的質(zhì)的飛躍。