卡口系統(tǒng)背景

　　平安城市建設(shè)范疇非常廣，包括政治、經(jīng)濟(jì)、治安、消防、環(huán)境、交通、社會(huì)公共資源整合、人民素質(zhì)提高等等,簡(jiǎn)而言之，平安城市就是通過三防 (技防、物防、人防系統(tǒng))建設(shè)城市的平安和諧。一個(gè)完整的安全技術(shù)防范系統(tǒng)，是由技防系統(tǒng)、物防系統(tǒng)、人防系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，四個(gè)系統(tǒng)相互配合、相互作用來完成安全防范的綜合體。安全技術(shù)防范系統(tǒng)很重要的一個(gè)子系統(tǒng)就是出入口控制系統(tǒng)，而出入口控制系統(tǒng)中最核心的就是高清卡口系統(tǒng)的建設(shè)，以下文章就是針對(duì)平安城市建設(shè)中的高清卡口建設(shè)展開深度剖析。

　　卡口國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

　　傳統(tǒng)卡口主要是指公安機(jī)關(guān)用于堵截、盤查違法犯罪嫌疑人的治安設(shè)施。一般設(shè)置在交叉路口,過橋、過河等交通要塞位置，用于記錄、保存、傳輸卡口現(xiàn)場(chǎng)信息的相關(guān)智能化設(shè)備，一般包含三個(gè)部分：前端記錄系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、后臺(tái)管理中心。治安卡口根據(jù)使用對(duì)象不同而分為治安 (布控)卡口和交通(測(cè)速)卡口，一般都是設(shè)置在人、車流量較大且案件常發(fā)地段。國(guó)內(nèi)治安卡口的發(fā)展是“五花八門”，先后有利用光學(xué)膠卷相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、視頻攝像機(jī)+數(shù)碼相機(jī)、高速球形機(jī)、視頻攝像機(jī)、高清攝像機(jī)等不同圖像采集設(shè)備的諸多類型?？谙到y(tǒng)的建設(shè)，主要是通過前端檢測(cè)設(shè)備采集并記錄所有經(jīng)過本斷面的機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人等信息，對(duì)經(jīng)過的車輛進(jìn)行車牌識(shí)別、經(jīng)過的非機(jī)動(dòng)車和行人進(jìn)行記錄，采集本斷面所有機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人的圖片和數(shù)據(jù)信息，并與信息中心通訊。

　　傳統(tǒng)卡口系統(tǒng)，幾乎都采用模擬標(biāo)清成像技術(shù)，分辨率最大為768*576，像素不足。模擬攝像機(jī)所采用的圖像傳感器雖然具有很好的線性，但模擬線性成像中存在圖像層次區(qū)分不明朗、對(duì)比度差等問題，直接導(dǎo)致刑偵、治安等業(yè)務(wù)部門追查套牌車輛、黑名單車輛、肇事車輛時(shí)，司機(jī)的面貌無法看清楚，以及無法提供目標(biāo)車輛清晰面部特征的前排乘坐情況。

　　卡口業(yè)務(wù)需求

　　高清卡口的業(yè)務(wù)需求，應(yīng)該包括提供可供實(shí)戰(zhàn)的應(yīng)用功能，更好地提升道路動(dòng)態(tài)管控和治安、刑偵、交通管理水平，在打擊和預(yù)防犯罪、處置突發(fā)性事件、規(guī)范城市交通秩序和其它應(yīng)用中發(fā)揮作用。系統(tǒng)需要成像清晰、實(shí)時(shí)可靠，實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)運(yùn)行車輛、行人進(jìn)行有效管理，不僅可以進(jìn)行傳統(tǒng)的事后查找，還要實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。

　　為滿足業(yè)務(wù)需求，高清卡口建設(shè)需求至少包含以下幾個(gè)方面內(nèi)容。

　　1、對(duì)通過監(jiān)測(cè)區(qū)域的所有對(duì)象，包括機(jī)動(dòng)車特征、機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)恕⒎菣C(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)?、行人，都能夠清晰捕獲;

　　2、對(duì)所有斷面進(jìn)行全區(qū)域的覆蓋;

　　3、對(duì)通過外場(chǎng)設(shè)備記錄下來的信息，不僅能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)信息監(jiān)控報(bào)警，還能通過查詢和數(shù)據(jù)挖掘手段進(jìn)行歷史信息回溯以及對(duì)該信息進(jìn)行有效處理分析。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，結(jié)合業(yè)務(wù)管理要求，主要信息需求如下。

　　對(duì)機(jī)動(dòng)車的信息需求

　　機(jī)動(dòng)車的車型車種等信息反映了道路交通流的車輛結(jié)構(gòu)和組成，通過采集道路交通流的車型車種等信息，掌握不同地域號(hào)牌車輛、不同營(yíng)運(yùn)性質(zhì)車輛、以及不同車型車輛的時(shí)空分布狀況，對(duì)于提高道路交通組織、交通管理決策水平，加強(qiáng)對(duì)外省市車輛、非環(huán)保車輛管理水平，靈活地配置警力或安全管理設(shè)施，打擊針對(duì)車輛的違法行為、犯罪等應(yīng)用是非常必要的。

　　需要掌握在道路機(jī)動(dòng)車道上行駛的機(jī)動(dòng)車的基礎(chǔ)信息、動(dòng)態(tài)信息和在非機(jī)動(dòng)車道上行駛的機(jī)動(dòng)車的基礎(chǔ)信息。其中機(jī)動(dòng)車的信息主要包括經(jīng)過地點(diǎn)、行駛方向、經(jīng)過時(shí)間、號(hào)牌號(hào)碼、號(hào)牌顏色、車身顏色、車輛類型、廠商標(biāo)志、裝載情況、斷面流量等內(nèi)容。

　　對(duì)非機(jī)動(dòng)車的信息需求

　　需要掌握在道路非機(jī)動(dòng)車道上和在道路機(jī)動(dòng)車道上行駛的非機(jī)動(dòng)車的信息，可以為對(duì)象特征匹配、檢索提供支持。

　　非機(jī)動(dòng)車主要有自行車、摩托車、三輪車等，其行駛并非嚴(yán)格按照道路管理規(guī)范要求行駛，存在大量的逆向、超越及交疊等不規(guī)律行為，存在很大程度上的隨機(jī)性，再加之目標(biāo)對(duì)象本身無相對(duì)固定的特征點(diǎn)，對(duì)于直接獲取數(shù)據(jù)信息難度相對(duì)較大，比如說車型、號(hào)牌號(hào)碼及車身顏色等。[nextpage]

　　對(duì)人的信息需求

　　需要掌握道路上的行人信息和機(jī)動(dòng)車前排司乘人員的面貌特征，滿足對(duì)于刑偵、治安等業(yè)務(wù)部門要求追查套牌車輛、黑名單車輛、肇事車輛的司機(jī)面貌和行人衣著主體顏色、面貌特征的需求。

　　綜上所述，平安城市中的高清口系統(tǒng)應(yīng)該能記錄所有經(jīng)過卡口的目標(biāo)，成像清晰、實(shí)時(shí)可靠，對(duì)記錄的車輛進(jìn)行車牌識(shí)別等處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)相關(guān)的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)、檢索、管理、數(shù)據(jù)交換等功能。

　　卡口關(guān)鍵技術(shù)

　　在平安城市建設(shè)需求的大背景下，卡口建設(shè)實(shí)際環(huán)境多是路況條件復(fù)雜、對(duì)象移動(dòng)不規(guī)律、周圍環(huán)境存在不可預(yù)料的因素，為保證一個(gè)卡口系統(tǒng)在上述各種條件下運(yùn)行的高可靠性與可用性，需要采用較為合理的技術(shù)實(shí)施方案，前端檢測(cè)設(shè)計(jì)的主要因素包括目標(biāo)識(shí)別、抓拍觸發(fā)以及抓拍補(bǔ)光三個(gè)方面等，本節(jié)分別論述其可行性。

　　高清目標(biāo)識(shí)別分析論證

　　根據(jù)車牌識(shí)別的特性，使用當(dāng)前先進(jìn)的車牌識(shí)別技術(shù)，當(dāng)車牌在圖像中的寬度大約在80個(gè)像素至180個(gè)像素時(shí)(典型值是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)100-120個(gè)像素，模擬攝像機(jī)150個(gè)像素)，車牌識(shí)別的性能和準(zhǔn)確性最佳。一般標(biāo)準(zhǔn)模擬攝像機(jī)采集的圖像寬度是768個(gè)像素，車牌的寬度是44cm，這時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)攝像機(jī)能監(jiān)視的場(chǎng)景只有188cm至282cm之間(典型值是225cm)，而一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)車道寬是375cm，對(duì)于部分騎線行駛或跨線行駛的車輛信息采集必然會(huì)有一定疏漏。按照120個(gè)像素的車牌寬度計(jì)算，若采用200萬高清晰攝像機(jī)，可監(jiān)視的視寬為704cm，能滿足兩個(gè)車道的監(jiān)控需要，并能與左右兩側(cè)相鄰車道攝像機(jī)各交叉覆蓋部分，很好地解決跨線漏車問題。

　　同時(shí)高清的視場(chǎng)高度，可監(jiān)控475cm的垂直視場(chǎng)，可看到整車的范圍。而采用兩百萬像素?cái)z像機(jī)作為機(jī)動(dòng)車道攝像機(jī)，同一攝像機(jī)還可以同時(shí)提供全景圖片，能夠清晰辨認(rèn)車輛類型、車身顏色、所載貨物和所處位置，能夠清晰辨別人員衣著穿戴等主要特征，而不需要架設(shè)專門的全景攝像機(jī)。采用兩百萬像素?cái)z像機(jī)，車輛和人員的有效像素?cái)?shù)均有顯著提高，可以更有效的滿足治安卡口對(duì)車輛和人員高清晰抓拍的需求。

　　目標(biāo)抓拍觸發(fā)技術(shù)比選

　　常見卡口運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的抓拍觸發(fā)方法有以下幾種：線圈觸發(fā)、線圈觸發(fā)+視頻觸發(fā)、視頻觸發(fā)。

　　線圈+全視頻觸發(fā)的工作的=方式使系統(tǒng)的觸發(fā)可靠性更高，在機(jī)動(dòng)車捕獲方面互為補(bǔ)充提高機(jī)動(dòng)車捕獲率，線圈捕獲率基本不受氣候等環(huán)境影響，全視頻提高了前車擋后車、后車跟前車太近等情況下的捕獲率;在機(jī)動(dòng)車道/機(jī)非混行車道/非機(jī)動(dòng)車道上有非機(jī)動(dòng)車與行人的情況下，線圈觸發(fā)不能捕獲，全視頻觸發(fā)則可以很好的捕獲。

　　綜上，高清卡口系統(tǒng)不同于普通的車牌識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車與行人的抓拍同樣重要，需要采用最高捕獲率及可靠性的系統(tǒng)。對(duì)于機(jī)動(dòng)車道、機(jī)非混行車道采用線圈+全視頻的檢測(cè)方式最大程度上保證行人、非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車輛的捕獲，對(duì)于非機(jī)動(dòng)車道采用全視頻的檢測(cè)方式保證行人、非機(jī)動(dòng)車的捕獲。綜合考慮，線圈+全視頻觸發(fā)具有最好的目標(biāo)捕獲能力，對(duì)行駛在機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、機(jī)非混行車道上的機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車與行人都能進(jìn)行抓拍觸發(fā)，方便擴(kuò)展事件檢測(cè)功能，抓拍準(zhǔn)確率高，是最可靠的觸發(fā)方式。

　　目標(biāo)抓拍補(bǔ)光方式比選

　　根據(jù)不同的功能要求，結(jié)合環(huán)境保護(hù)要求及防擾民要求，采用合適的補(bǔ)光方式。目前，常用的補(bǔ)光方式有曝光燈補(bǔ)光、LED燈補(bǔ)光。

　　曝光燈補(bǔ)光(高強(qiáng)度氣體放電燈)利用電子激發(fā)氣體發(fā)光，瞬間產(chǎn)生強(qiáng)光。例如35w氙氣燈能產(chǎn)生3200流明的強(qiáng)光，亮度提升300%。

　　曝光燈在視場(chǎng)照度提升方面有著明顯優(yōu)勢(shì)，可以通過曝光燈補(bǔ)光看清機(jī)動(dòng)車前排司乘人員的特征。但曝光燈補(bǔ)光會(huì)給人以曝閃的感覺，對(duì)環(huán)境有一定程度的光污染，需要通過技術(shù)及工程設(shè)計(jì)，限定曝光的范圍及角度，使用恰當(dāng)?shù)钠毓鉄暨M(jìn)行補(bǔ)光。

　　LED光源，綠色環(huán)保，光線柔和、功耗低、壽命長(zhǎng)，是未來照明發(fā)展方向。

　　在LED補(bǔ)光方式中，有一種可控窄脈沖高亮度LED燈補(bǔ)光方式，與攝像機(jī)同步觸發(fā)。該技術(shù)脈沖時(shí)間1毫秒，僅為普通閃光燈的1/3;亮度高，色溫高達(dá)5600K，圖像色彩還原性好;長(zhǎng)壽命，其壽命超過50000小時(shí)，而且其壽命與頻閃次數(shù)無關(guān);對(duì)周圍環(huán)境和駕駛員的正常通行無影響。由于采用窄脈沖頻閃方式，在保證瞬時(shí)亮度的同時(shí)，其平均功耗僅為約35W，節(jié)省能源，保護(hù)環(huán)境。但LED補(bǔ)光在夜間成像質(zhì)量上目前尚無法達(dá)到曝光燈的水平。[nextpage]

　　同時(shí)，LED燈可以給監(jiān)控視頻提供補(bǔ)光，而曝光燈則不能。

　　根據(jù)高清卡口業(yè)務(wù)需求的特性，需要對(duì)對(duì)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車及行人均進(jìn)行抓拍。綜合考慮對(duì)機(jī)動(dòng)車前排司乘人員特征及車輛前部特征捕獲以及減少對(duì)行人和周圍環(huán)境的影響，采用如下的補(bǔ)光方式：機(jī)動(dòng)車道、機(jī)非混合車道采用LED燈+曝光燈補(bǔ)光;人行道采用LED燈補(bǔ)光。

　　卡口典型應(yīng)用

　　高清視頻監(jiān)控卡口系統(tǒng)總體組成由前端卡口信息采集子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、高清視頻監(jiān)控卡口信息中心三部分組成，下面對(duì)系統(tǒng)的組成進(jìn)行說明(如圖1)。

　　前端卡口信息采集子系統(tǒng)：主要功能為信息采集和通訊，即采集并記錄所有經(jīng)過本斷面的機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人等信息，對(duì)經(jīng)過的車輛進(jìn)行車牌識(shí)別、經(jīng)過的非機(jī)動(dòng)車和行人進(jìn)行記錄，采集本斷面所有機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人的圖片和數(shù)據(jù)信息，并與信息中心通訊。

　　通信子系統(tǒng)：完成前端卡口信息采集子系統(tǒng)與信息中心之間的高速通信，傳輸前端卡口信息采集子系統(tǒng)所采集的各種數(shù)據(jù)、圖片及視頻流，滿足系統(tǒng)對(duì)分布式存儲(chǔ)在各前端卡口信息采集子系統(tǒng)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)的調(diào)用。

　　信息中心：是高清視頻監(jiān)控卡口系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)處理中心，是用戶訪問整個(gè)卡口系統(tǒng)的窗口;完成數(shù)據(jù)信息和圖片的接收、處理及存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)展示各系統(tǒng)和前端采集設(shè)備的狀態(tài)以及對(duì)系統(tǒng)的日常管理;根據(jù)實(shí)時(shí)車輛信息，進(jìn)行黑名單比對(duì)、套牌車檢測(cè)、行駛軌跡分析、跟車關(guān)聯(lián)分析等業(yè)務(wù)處理，完成對(duì)車輛布控等實(shí)戰(zhàn)功能;能夠根據(jù)業(yè)務(wù)要求，提供綜合查詢功能，為業(yè)務(wù)分析提供參考依據(jù)。

　　中長(zhǎng)期建議

　　根據(jù)筆者多年來在平安城市建設(shè)摸索的經(jīng)驗(yàn)、同時(shí)與廣大的公安交警用戶的交流、結(jié)合當(dāng)前新技術(shù)新潮流的分析與理解，筆者對(duì)平安城市中的高清卡口建設(shè)提出以下中長(zhǎng)期建議。進(jìn)一步引入高清視頻技術(shù)以及視頻智能分析技術(shù)，加強(qiáng)綜合應(yīng)用能力?；诟咔逡曨l技術(shù)的視頻智能分析系統(tǒng)，可以幫助用戶在一個(gè)監(jiān)測(cè)信息點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)高清視頻圖像、車牌數(shù)據(jù)、交通流數(shù)據(jù)、交通事件、違章等多種交通數(shù)據(jù)信息的綜合采集應(yīng)用，可以改變我們?cè)诮煌ü芾矸矫嬉暯窍抻谝粋€(gè)路口、一條路段、一片轄區(qū)，交通管理難以從整體把握的現(xiàn)狀，建立由交通視頻監(jiān)控、事件檢測(cè)、流量檢測(cè)、違法監(jiān)測(cè)和卡口監(jiān)測(cè)等多種系統(tǒng)組成的多維、立體的綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路交通狀況、交通流信息、交通違法行為以及治安管控效果的全面監(jiān)測(cè)，徹底、從繁重的“人海戰(zhàn)術(shù)”中解脫出來，從而實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)到面的交通治安監(jiān)管，為和諧社會(huì)平安城市的建設(shè)提供有力保障。進(jìn)一步加強(qiáng)和深化視頻錄像的應(yīng)用，如建立多功能搜索視頻庫(kù)，可根據(jù)各類車牌、(機(jī)動(dòng)車和自行車、摩托車等非機(jī)動(dòng)車)車型、車標(biāo)、車輛(和行人)顏色、事件、地點(diǎn)等等各種關(guān)鍵詞搜索視頻庫(kù)中的錄像文件和圖片資料，可極大大降低公安部門的交通、治安、刑偵等各個(gè)業(yè)務(wù)部門的管理應(yīng)用人員工作量，提高工作效率以及科技應(yīng)用水平。