淺析智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)在平安城市的應用

          智能交通系統(tǒng)作為平安城市建設(shè)的重要組成部分，承擔著車輛行為監(jiān)控的重要任務，同時隨著機動車數(shù)量的持續(xù)快速增長，交通事故、交通擁堵及與機動車相關(guān)的治安案件也迅速增長，智能交通系統(tǒng)對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)揮著越來越重要的作用，政府主管部門對于智能交通系統(tǒng)的重視程度也越來越高。

          近年來天地偉業(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)控相機中，使監(jiān)控相機在錄像的同時，兼顧識別車輛信息，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，智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)引入全畫面視頻檢測、視頻跟蹤、車牌識別等多種業(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、 機動車通行記錄抓拍1張圖片、支持車流量統(tǒng)計；

          2、 機動車特征屬性（車牌識別功能、車牌顏色識別功能、車身顏色識別功能、車型識別功能）自動提??；

          3、 支持結(jié)構(gòu)化語義；

          4、 支持機非人抓拍；

          5、 結(jié)合中心管理平臺的研判分析模塊可實現(xiàn)以下業(yè)務應用：

              基于特征屬性的視頻錄像及圖片快速檢索；

              假/套牌車輛實時分析及報警；

              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、車輛抓拍和車牌識別，單臺智能監(jiān)控卡口抓拍單元可實現(xiàn)對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。實現(xiàn)對監(jiān)控點道路全斷面的視頻監(jiān)視、圖像傳輸、圖像預覽、錄像存儲、錄像檢索回放及管理，同時實現(xiàn)對機動車進行圖片抓拍、識別、傳輸、處理、分析與集中管理。

　　前端直傳和前端主機備份兩種方式靈活選用

          1.前端子系統(tǒng)

          負責完成道路斷面的高清視頻圖像采集、編碼、壓縮及圖像上傳，同時負責完成對機動車的信息采集和分類。包括車輛特征照片、車牌號碼與車牌顏色等。并完成圖片信息識別、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)，通過光收發(fā)器或EPON ONU將交換機的網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?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)實現(xiàn)了在監(jiān)控相機中嵌入車牌識別、車身顏色識別、車標識別、視頻檢測、視頻測速、機非人抓拍等多種智能化應用。前端相機將所過車生成的圖片、視頻以及識別的信息回傳到中心，進行存儲（包含結(jié)構(gòu)化的視頻），為平臺軟件的數(shù)據(jù)比對，利用技戰(zhàn)法、套牌分析等技術(shù)進行挖掘分析。更準確地定位跟蹤嫌疑車輛，與標準卡口一樣，是公安破案的有力武器。

          搭建平臺后可實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、處理、存儲、應用、管理與共享，由中心管理平臺和存儲系統(tǒng)（TDR）組成。中心管理平臺由搭載平臺軟件模塊的服務器組成，包括：總控管理服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、交通數(shù)據(jù)接收服務器等。

          平臺以公安實戰(zhàn)業(yè)務應用為導向，以視頻圖像應用為手段，綜合城市治安監(jiān)控、治安卡口監(jiān)控、卡口抓拍等多業(yè)務的全方位應用管理系統(tǒng)。集成了巡邏監(jiān)控、稽查布控、地圖應用、資產(chǎn)運維、系統(tǒng)配置等多種業(yè)務應用，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。

          平臺提供開放的第三方系統(tǒng)集成接口，能與GIS系統(tǒng)、三臺合一接處警系統(tǒng)、稽查布控系統(tǒng)等公安其它業(yè)務子系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)警視聯(lián)動，為各類報警提供警情處置預案，結(jié)合GIS/ GPS系統(tǒng)，對報警點、監(jiān)控點進行定位跟蹤，實現(xiàn)對車輛、警力的可視化指揮與調(diào)度，能夠最大程度地實現(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)控在加強城市管理、提高警務效率、組織群防群治、預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、補光燈組成。抓拍單元采用200萬像素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)過的車輛進行采集、檢測、抓拍、識別、存儲、輸出等功能。

           相機通過高清視頻對過往車輛進行采集，通過內(nèi)置算法完成車輛檢測、跟蹤、抓拍、識別、存儲和圖片傳輸?shù)墓δ堋?/p>

           檢測方式可以有視頻檢測、和外觸發(fā)檢測。由于視頻檢測無需外接設(shè)備，故障點少，性價比高，所以在目前應用中視頻檢測較為廣泛。算法通過高性能的處理器，可將車輛的重要元素提取并處理。將車燈、車牌、車標、車型多項特征來提升捕獲率。

          提高抓拍率后同時還需降低誤抓拍，例如（桿體抖動、樹影、雪花、落葉等干擾）算法增加了自學習功能，具備一定的抗干擾能力。算法對相機采集的場景進行分析學習、通過圖像差分，背景學習和車型分析、動態(tài)物體跟蹤以及對環(huán)境光線變化和機、非、人運動物體歸類等一系列過程，保證相機全天候都可穩(wěn)定抓拍。

           三、智能監(jiān)控卡口在平安城市應用中的特點

           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，通過實時智能識別、軌跡跟蹤，準確記錄過往車輛經(jīng)過的信息，清晰辨別車身、車牌號、車型等特征，包括機動車經(jīng)過的地點、行駛方向、經(jīng)過時間、號牌號碼、號牌顏色、車輛類型等內(nèi)容。

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

         2.智能分析、識別

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)具備視頻智能檢測和分析功能，可自動對車輛牌照進行識別，包括車牌號碼、車牌顏色和車型等，通過對運動車輛的運行軌跡分析、視頻跟蹤，達到準確抓拍。

          車牌識別支持大角度識別，在各種條件下能極大的提高識別準確率，較好的滿足各種施工條件，同時具備視頻測速功能。

          傳統(tǒng)的車牌識別，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行，本系統(tǒng)通過智能車牌角度檢測、傾斜矯正和圖像旋轉(zhuǎn)等高科技手段，達到準確識別出車牌信息的效果。

          3.非機動車行人檢測

          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)具備非機動車、行人的檢測功能，這樣對監(jiān)控下的有動態(tài)信息的物體都可以檢測到并記錄，這樣記錄信息更全面，有了這些信息，進一步減少了人工查詢大量視頻信息取證的負擔，可以直接根據(jù)特征進行定位。

          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，提高魯棒性和錯誤恢復能力，減少實時的時延，減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低復雜度等。

          H.265作為新的視頻編碼標準，編解碼效率相比H.264可以提高10%以上，以編碼單位來說，H.264中每個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)上說是比預期的信噪比要好。

           在不久的將來，H.265很可能將會成為主流。

           5.抓拍圖片字符疊加

           抓拍圖片的靈活、多樣字符疊加，個性化設(shè)置，滿足不同現(xiàn)場、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)，圖片上或圖片下會自動增加黑邊。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，多選對齊。

           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，可以手動抓拍圖片，進行真實圖片的效果預覽，方便調(diào)試、設(shè)置和查看效果。

           6.流量統(tǒng)計

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)支持每個車道的數(shù)據(jù)流量檢測，實時更新顯示流量檢測數(shù)據(jù)。

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

          路口車道的數(shù)據(jù)流量實時更新顯示，方便用戶實時查看路口通行情況，了解路況信息，也可以進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對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.平臺接入

          傳統(tǒng)的平臺接入方式，都是把前端相機接入前端主機，再通過前端主機傳給后端平臺，供平臺使用，本系統(tǒng)直接引入了前端相機直連平臺后端的方式，節(jié)省了前端主機的成本，加快了平臺接收數(shù)據(jù)的速度，提高了平臺分析數(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)接收服務器），供智慧城市平臺使用。

          通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)將抓拍及檢測的數(shù)據(jù)實時自動上傳到智慧城市平臺，減少了通過主機再轉(zhuǎn)發(fā)給平臺后端的環(huán)節(jié)，速度更快，更實時，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)過的時間、地點、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、車牌號碼、車牌顏色等。

          系統(tǒng)支持斷點續(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)暫時存儲在本地抓拍相機SD卡（最大支持128G）中，到網(wǎng)絡(luò)恢復正常后，將斷網(wǎng)期間的數(shù)據(jù)自動上傳到中心平臺數(shù)據(jù)庫，保證車輛數(shù)據(jù)不丟失。

          8.記錄查詢，視頻檢索

          結(jié)合相機的卡口記錄信息，可以對特征信息進行快速檢索，定位視頻，方便查詢和分析現(xiàn)場場景，更快的發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

          可以對查詢條件進行篩選，查詢條件包括車輛的經(jīng)過時間段、路口、車牌號碼、車輛品牌、車身顏色等，通過記錄信息，直接定位、播放該時間點的視頻信息，觀察案發(fā)現(xiàn)場的錄像全過程，方便公安、交警的取證。

          9.施工安裝簡單方便

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

          結(jié)束語：

          智能監(jiān)控卡口系統(tǒng)用于彌補卡口系統(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)上增加機動車抓拍、號牌識別、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行人工查車的問題；同時配合平臺實現(xiàn)布控報警，讓新一代監(jiān)控相機實現(xiàn)從事后查證到主動視頻防控的質(zhì)的飛躍。