厂区车辆测速抓拍系统方案31页word文档

厂区车辆雷达测速抓拍系统方案

第一章概述 (2)

1.1 项目背景 (2)

1.2 目前国内外情况 (3)

1.3项目建设目标 (4)

第二章系统组成 (5)

2.1 系统描述 (5)

2.2 系统构成 (6)

2.3 车辆固定式测速系统 (6)

2.3.1 前端视频记录系统 (7)

2.3.2主控抓拍系统 (9)

2.3.3辅助照明子系统 (10)

2.4指挥中心控制系统 (11)

2.5工作站管理系统 (14)

2.6号牌识别系统 (14)

第三章系统工作原理和流程 (16)

3.1系统原理图 (16)

3.2系统工作原理 (16)

3.3工作流程 (18)

3.3.1 监测点系统工作流程 (18)

3.3.2 执勤点工作流程 (19)

第四章技术特性和指标 (20)

4.1系统基本功能 (20)

4.2系统特性 (24)

4.3系统性能指标 (27)

4.4 号牌识别系统技术指标 (28)

第一章概述

1.1 项目背景

车辆超速驾驶行为是引发交通事故的重要因素，也是普遍存在的问题。由于车速快，司机对路面情况、前方车辆、行人等各种情况的反应时间短，同时由于车速快而导致在发生紧急情况时制动距离长，轻者造成追尾，车辆受到损坏；重者导致人身伤亡，给社会和家庭带来重大损失和痛苦。据统计，交通事故中有10％以上是由于超速而引起的。及时发现超速，并对其进行批评、教育、经济处罚是减少超速违法行为、维护道路安全的重要手段。因此，必须采取有效手段，严肃治理违法超速行驶行为，使驾驶员严格按道路限速规定要求行驶，减少由于超速引起的交通事故与违法现象。

因此利用现代高新技术，建设一套完善的超速驾驶行为自动记录和取证、处罚系统，是实现有效的交通管理和监控，降低超速交通事故的主要手段。系统建成后，可有效检测和记录各路段超速行驶的车辆，对违法行驶驾驶员进行教育和处罚，最终达到让驾驶员自觉遵纪守法、遵章驾驶的目的，在降低交通事故发生率，提高安全和畅通行车能力等方面具有深远

的意义。

1.2 目前国内外情况

目前，世界上所采用的“超速检测电子警察”设备主要由：感应线圈测速器、激光测速仪、雷达测速仪与摄像机或数码相机的组合而成。

感应线圈式检测器是传统的交通检测器，车辆通过埋设在路面下的环形线圈，引起线圈磁场的变化，检测器据此计算出车辆行驶速度。此种方法由于必须破坏路面，安装极为不便；系统无法解决相邻车道车辆的干扰，易受路况影响，误抓大，检测精度低。

激光测速是采用激光测距的原理。激光测距（即电磁波，其速度为30万公里/秒），是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定被测物体与测试点的距离。激光测速是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距，取得在该时段内被测物体的移动距离，从而得到该被测物体的移动速度。系统造价昂贵，现在经过正规途径进口的激光测速仪（不含取景和控制部分）价格至少在一万美金左右。

雷达测速的原理是应用多谱勒效应，即移动物体对所接收的电磁波有频移的效应，雷达测速仪是根据接收到的反射波频移量计算而得出被测物体的运动速度。因此，具有以下特点：

1、雷达波束较激光光束（射线）的照射面大，因此雷达测速易于捕捉目标，无须精确瞄准。

2、雷达固定测速误差为±1Km/h，运动时测误差为±2Km/h，完全可以满足对交通违章查处的要求；

3、雷达发射的电磁波波束有一定的张角，有效测速距离相对于激光测速较近，最远测速距离为800M（针对大型车）。

4、雷达测速仪因技术成熟，价格适中，而广受欢迎。

但采用单一雷达测速，车辆高速运行时定位不准，前后相邻和相邻车道有车同时进入雷达的测速范围内时，雷达本身不能区分哪辆车超速了，但在雷达测速的基础上结合我公司的视频检测技术，便可解决准确定位问题和判断出哪条车道的车辆超速。

1.3项目建设目标

在易发生交通事故的限速路段，建设以车辆检测和牌号自动识别为核心，定点测速功能为辅助的，固定式机动车超速自动检测和记录取证系统。

该系统的建成将实现对道路交通相关区域的实时监控，对超速驾驶行为进行自动记录取证，对嫌疑车辆进行自动布控，并在两端出入口执勤点进行拦截和处罚等功能，满足交通管理人员对道路交通管理和监控的需求。

系统建成后可取得以下目的：

?有效检测和记录各路段超速、超载行驶的车辆；

?及时通报路况、车流等相关交通信息；

?及时矫正违法违章驾驶行为；

?根本降低事故发生概率和公安干警劳动强度；

?极大提高道路通过和利用能力以及交警工作效益效率；

?努力强化智能交通、科技强警意识；

?彰显交警公正、标准执法形象；

?协助相关单位查究违法违章车辆和人员，并为侦破刑事案件提供相关证据；

第二章系统组成

2.1 系统描述

广州莱安提供的测速系统，综合了计算机技术、视频图像处理技术、模式识别技术、大型数据库管理及网络通信等先进技术，对机动车辆行驶情况进行自动监测，自动抓拍违法超速行驶车辆图片，自动识别被盗、抢车辆，为交管部门执法提供科学依据，是目前实用性极强的科技交通管理手段。网络版的产品构架，使得系统可以集超速抓拍、现场识别、远程传输和网络化调度管理为一体，实现科技强警，成为与世界最新技术同步的智能交通系统工程。

检测方式：雷达测速+视频定位

图1 超速自动记录系统网络拓扑图

本次项目建设的机动车超速行驶自动记录系统可以在无人值守的前提下，对通行车辆进行全天候24小时不间断检测，对超速行驶车辆进行记录和报警，能及时提供车辆超速时间、地点、照片、车速等数据作为违法处罚证据。记录的图像和报警信息，能立即通过有线/无线传输设备发

送到管理中心或执勤处罚点，并发出报警声提醒工作人员及时拦截，执勤人员通过打印或直接显示的图片对违法驾驶员进行现场处罚。

2.2 系统构成

本系统主要由车辆固定式测速雷达视频定位系统、指挥中心管理系统、

的车辆数据，对超速车辆图片进行二次识别和确认，及时将超速车辆图片发送到拦截点进行处罚。同时，管理系统还将根据车辆抵达各监测点的时间，计算车辆的区间运行速度，再次判断是否超速。执法人员还可将布控、嫌疑车辆的牌照号输入到拦截点计算机的“黑名单”数据库，当布控车辆到来时，启动报警装置通知执法人员及时拦截。

各检测点子系统和传输设备及中心计算机网络构成一整套完成的超速自动记录和处罚系统，实现对通行车辆的监控、测速、超速车辆及行为自动记录、远程传送、识别、报警和处罚。

2.3 车辆固定式测速系统

固定式超速检测和取证系统分布在全路段各监控点上，通过传输网络与中心系统连接，进行数据和信息的传输。

系统主要由雷达测速仪、视频图像定位采集、主控检测主机、车牌识别软件、补光灯单元、电气安全防范、安装龙门架等组成。

*雷达测速仪完成对车辆的检测、测速；避免邻车道干扰；

*视频图像定位采集设备包括视频定位仪、彩色摄像机、镜头、安装支架、防护罩等，为车辆抓拍提供清晰、实时的视频图像；

图3 固定式测速系统示意图

*主控机由嵌入式主机、视频卡、嵌入式检测软件等设备组成，实现车辆速度与限速值的比较、超速判别、超速抓拍、（时间、地点、违法类型、识别的车牌号等）信息叠加、远程传输等功能；

*车牌识别软件自动识别抓拍图片中的车牌号，并叠加在图片上；

*补光灯用于白天强反光和夜晚光线较暗时，使摄像机能清楚拍摄车辆牌照；

*其它设备包括主机箱、龙门架、安全和电源保护装置、供电系统、有线/无线传输、供电系统等。

2.3.1 前端视频记录系统

视频记录系统要求能全天候不间断工作，能适应昼夜光照度变化大，相同时刻画面明暗对比强烈（如夜间车辆前大灯与背景的反差）等恶劣环境条件的影响。系统主要包括监视和记录车辆的摄像机、变焦镜头及配套的防护罩、安装支架等装置，为系统提供原始图像素材。

用于道路违法检测的摄像机，在选型时主要应考虑四个方面的因素，

分别是水平分辨率、快门调节和最低照度、宽动态范围与逆光补偿、色彩适应能力。

1.水平分辨率

由于工业摄像机的总像数较低，只能达到40万左右，远小于数码相机和数码摄像机的总像数。

因此，分辨率的高低将直接反应其摄取画面的质量好坏，一般要求水平分辨率达到480电视线以上。

2.最低照度和电子快门

目前，彩色摄像机标称的最低照度大多在1.0LUX以下，有的甚至可以达到0.001LUX，但厂家虚报参数的较多。在道路监控和道路违法检测的应用中，为了全天候的工作并摄取快速移动的车辆，摄像机的快门均设置为1/120S以下，增益也必须打在正常的状态而不是高增益状态下，其照度往往达不到标称值，在夜间光照较弱的情况下，摄像机就无法摄取到清晰的图像。

因此，需要选择参数标称值较为实际的摄像机，并且在照度不足时利用补光灯照明，以保证系统能在低照度下正常工作。

3.宽动态和逆光补偿能力

室外光照度在一天24小时内变化非常大，在白天强烈阳光照射下，光照度可达104LUX以上，车辆外壳和车牌均有可能产生强烈反光，红色信号灯光线暗淡，无法分辨；反之，在夜晚，光照度却在1.0LUX以下，不但可能看不清车辆信息，迎向行驶车辆的灯光还有可能造成强烈的眩光。

一天24小时照度变化如下表所示：

晴天中午日光照射时 8～10×104LUX

阴天或斜照较弱时 1～10×103LUX

日出或日落时 1～5LUX

月光及其以下 10- 4～0.1LUX

从上表可知，为保证电子警察能昼夜24小时正常工作，要求彩色摄像机不但有较低的光照灵敏度，还要有极强的光圈自动调节（超宽动态）和逆光补偿能力。在快门合适的情况下，既能在强烈的日光照射下看清被摄物体，也能在路灯照射光线较弱时看清被摄的物体，保证系统的正常运行。

4.色彩适应能力

由于远景摄像机需要摄取各个不同情况路段的全景信息，为了使图片的效果能直观反映该路段情况，摄像机的色彩适应功能一定要强。

超速监测点的前端视频记录在每个方向配置1台全景摄像机抓拍全景图像，每条车道1台特写摄像机抓拍车头前部图像。

2.3.2主控抓拍系统

主控抓拍子系统由主控检测主机、图像采集卡、网络通信设备和相关抓拍软件组成。主要功能是：

?接收雷达测速仪提供的数字信号；

?车辆速度运算和判别；

?车辆抓拍定位；

?控制成像系统抓拍图片；

?运行号牌识别软件并识别；

?图片压缩和存储，字符叠加；

?数据传输。

主控系统采用工业用计算机，Win2000以上操作系统，以适应恶劣的工作环境。

为保证系统稳定性和长时间运行的高可靠性，需要配置高质量的、具有良好信誉的品牌工控机和主控电路。

主机安装有四路图像采集卡，负责图像捕获。

通常情况下，在确认车辆超速的同时，通过摄像机对场景信息进行抓拍。

系统对抓拍的图片进行压缩，并叠加有关的车辆信息（时间、地点、车速、车辆类型等）。

2.3.3辅助照明子系统

照明：每个检测车道用一只LED频闪灯提供摄像机对车牌的识别能力；

智能闪光灯由摄像机的同步输出信号控制，并可根据现场光线强弱自动控制灯的开启，白天关闭，晚上或光线不足时自动打开。

根据实际情况，在环境光照不足以拍摄清楚车辆图片时，增加一只150-250W集照型工业照明灯（金属卤素灯）提供环境照明。

因为超速系统必须24小时运行，对于室外图像抓拍，环境照度无疑是个无法避免的问题，夜晚、阴雨天环境照度低，为了抓拍到清晰的图像，

一方面在选用CCD摄像机时，充分考虑低照度性能，另一方面就是增加照明。在充分考虑多种因素下，在超速检测与取证系统的应用中，我们选用了LED智能频闪灯作为牌照摄像辅助照明设备。

LED频闪灯主要用于光线较暗或有强烈反光时，提高车牌字符的识别能力。频闪灯由主控系统中的图像采集卡进行控制，确保了闪光时刻与图像采集时刻的精确配合，即使在夜间也能获得理想的拍摄效果。

频闪灯安装的高度和角度必须与摄像机同步，闪光灯光束与垂直方向夹角大约是58.8度。试验证明，闪光灯在这个位置对驾驶员没有负面影响。

为了提高夜间图像清昕度，通常需要加可见光照明装置，特别是在彩色车辆牌照识别时，如果没有足够的光源，图像识别率会降低，抓拍有效率也会受到较大的影响。

在采用了智能频闪灯后，系统对环境光线的要求就比较低，对车行方向25米以内光照度足够的地方，无须安装辅助照明，在光照不足的情况下，为了改善夜间动态视频图像的亮度以及减少闪光灯对司机视力的影响，每方向可根据现场实际情况增加150-250W金卤灯照明。

2.4指挥中心控制系统

系统的指挥中心管理各前端监控点综合控制系统的一部分，包括指挥中心专用服务器、多台工作站、路由器和网络交换机、防火墙等设备。该部分主要完成超速违法车辆的图片和数据信息的汇集、存储、查询、统计、数据备份、违法行为的认定、报表生成和打印，以及对前端设备的管理等

工作。

图4 网络数据库应用示意图

图5 信息处理流程示意图

服务器是整个指挥中心系统的核心部分，通常选用高性能（双CPU）的专业级产品，通过传输设备和网络与前端路段监控点的设备相连，利用相关传输软件向客户端发出信息，以提取客户端的各种相关数据及视频图片。

指挥中心系统主要由数据库服务器、Web服务器、操作管理计算机、网络通信设备等组成。

*数据库服务器接收并存储前端固定式测速系统抓拍的车辆图片和信息；

*Web服务器实现整个指挥中心网络的资源共享；

*管理计算机对抓拍的车辆进行超速二次识别和处理，包括区间运行速度计算；（此项工作也可设计由各执勤点完成）

*网络通信设备包括路由器和集线器，通过线路连接到各个交警支队，将整套系统组合成一个整体。

指挥中心系统软硬件设备配置：

中心控制系统为了保证系统安全稳定的运行，设置了以下安全管理功能：1）具有远程监控、管理和控制功能，工作人员可随时监视、检查各远端子系统的工作状态，并具备远程控制子系统重新启动的功能，防止子系统停止工作。

2）多级别和权限管理功能，并设置相应的密码。

3）只有相应级别的管理员才能进入系统和车辆数据库，对系统进行重新设置，对车辆信息进行删减和更改。其余人员只能监看整个系统的运营状态。

4）普通值班人员只能对传送来的车辆信息进行甄别、筛选、复核、校正、录入等操作，不能删除相关信息。

5）所有的操作均会有详细的日志记录，拦截点的报警数量和车辆信

息也将实时保存在管理数据库内，管理人员可定期或不定期地对操作员的工作内容进行检查。

6）只有管理人员才能进入和检查日志记录的内容，值班人员不能更改和删除，防止值班人员的徇私舞弊行为。

2.5工作站管理系统

各交警队工作站作为系统的分中心，主要将指挥中心发送来的车辆信息与拦截系统识别的车辆进行比对，最终实现对超速和布控车辆的处罚。系统主要由数据库服务器、操作处理用电脑等设备组成。该系统主要完成超速违法图片和数据的录入、统计、制表等工作，处理后的信息再返回到服务器进行存储。同时，工作站还可调用已存储在服务器内的信息，进行数据的查询、备份等工作。

系统组成如下表所示：

2.6号牌识别系统

本系统采用车牌识别技术作为核心技术，同时具备黑名单车辆自动比对功能。系统能正确识别时速不超过320km/h的汽车的号牌，号牌的识别率为90-99.8%；

系统采用了大量的计算机图像处理和模式识别技术。其中有基于多分辨率纹理分析和模糊算法的快速车牌定位分割技术；多帧图像实时融合去模糊技术；连续多帧图像识别结果的置信度判决技术等关键技术，独特创新，领先于国内其它公司。号牌识别过程介绍如下：

在号牌识别过程中，较好的图片质量和正确定位是正确识别号牌的关键。

本系统采用自适应综合光强控制算法，通过与系统最终性能――车牌识别率和识别正确率直接相关的车牌图像区域的图象质量作为设计的根据，建立物理控制模型和数学特征控制函数，实现对摄像头+视频采集卡的自适应综合控制，从而获取质量较好的车辆图片。

号牌定位的任务是确定图片中有无车辆号牌以及车辆号牌的数量位置。但号牌定位比较复杂，车辆在图像中的位置具有不确定性，可能出现的情况大致有这几种：

车头位置不确定；

号牌在车辆上的悬挂位置不确定；

车辆上可能悬挂其它号牌或多个号牌。

在本系统中利用号牌的特定纹理信息并采用多尺度分析进行号牌的定位。定位后的号牌经过号牌分割、倾斜矫正、字符定位和分割，然后采