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    城市道路违停自动抓拍系统

    时间:2015-03-10 15:31:49  来源:  作者:


    第1章 方案简介

    本方案采用一体化自动跟踪球机检测模式,单点配置一套自动跟踪球机,利用机器视觉代替人工视觉进行车辆目标提取、违法行为自动判定、自动跟踪放大、自动车牌识别,兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力,准确、快速地对机动车违法停车行为从车辆前部或尾部进行取证记录,适用于对城市道路上的机动车违法停车行为进行取证治理。

    第1章 方案背景

    随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,城市机动车保有量迅猛增长,快速增长的停车需求与停车场地的供给不相适应,停车供需矛盾日益突出;同时因为机动车驾驶人的交通安全意识淡薄,机动车违法停车已成为城市顽疾,每年因违法停车造成的交通拥堵、汽车追尾等情况数以百万计,严重影响着城市的整体交通环境,而且会造成人民群众人身财产的损失。

    如何规范驾驶员的开车行为,对违反停车的行为及时准确的进行取证查处,是创造良好城市交通环境、规范驾驶员停车行为、保证道路畅通安全的重要手段。

    目前对违法停车的治理主要有现场取证执法和非现场手动抓拍取证执法两种方式。

    对于现场取证执法方式,由于我国交通管理警力普遍不足,现场取证执法难以保证交通违法都能得到及时纠正查处、有效遏制。

    对于非现场手动抓拍取证方式,需要监控人员通过视频进行远程监控,在发现有违法停车情况时,监控人员手动控制云台摄像机进行拉近、拍摄车辆,并予以人工识别车辆号牌,完成后手动恢复摄像机到预置位。随着道路管理的需要,违法停车监控点越来越多,监控人员工作负荷越来越大,工作的准确度依赖于监控人员自身的责任心、工作状态、身体精力状态等人的因素,存在效率低和人工成本高的问题。

    为了解决对违法停车现场执法警力不足和易受干扰影响的难题,海康威视开发了一套城市道路违法停车一体化自动抓拍系统,前端自动跟踪球机内置智能分析算法,利用机器视觉代替人工视觉进行车辆目标提取、违章行为自动判定、自动跟踪放大、自动车牌识别,兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力,准确、快速地对机动车违法停车行为进行检测记录。

    第2章 方案实现

    1.1 工作原理 

    利用内置智能分析算法的自动跟踪球机实现违法停车自动检测抓拍。

    工作原理如下:

    1、 在球机设置界面中设置球机检测预置位及相应的违停检测区域,并设置路段违停抓拍模式(不允许停车或允许临时停车)(见图1);

    2、 内置的智能分析算法对违停检测区域内的机动车辆进行违停检测(见图2);

    3、 检测违停车辆后提取定位信息(见图3);

    4、 球机利用定位信息对违停车辆进行跟踪放大(见图4); 

    5、 当违停车辆的车牌放大到可以识别时,球机内置智能算法对车牌进行定位特写抓拍和自动识别(见图5);

    6、 如识别不到违停车牌号码,球机回到检测预置位,继续检测其它违停车辆;

    7、 如识别到违停车牌号码,对于不允许停车工作模式,球机自动生成违章记录,包括一张合成图片(二张全景特征图片、一张车牌特写图片)和一段反映机动车违法停车过程的录像,图片上叠加有交通违章日期、时间、地点、方向、图像取证设备编号,防伪等信息。取证完毕后,球机回到检测预置位,继续检测其它违停车辆(见图6);

    8、 对于允许临时停车工作模式,在识别到违停车辆车牌号码后,球机设置该方位坐标为球机的校验预置位,然后球机自动回到检测预置位,继续检测其它违停车辆;在一定时间间隔(可判定为违法停车的时间,时间间隔可设)后,球机回到校验预置位,再次识别到车牌信息,如识别到的车牌号码与之前识别到的车牌号码一样,则判定为违停,球机自动生成违章记录,包括一张合成图片(三张全景特征图片、一张车牌特写图片)和一段反映机动车违法停车过程的录像;如再次识别到车牌信息与之前的不一致,则丢弃该目标。取证完毕后,球机回到检测预置位,继续检测其它违停车辆。

    2.1 工作流程

    按是否允许临时停车系统有两种工作模式,对应两种工作流程:不允许临时停车工作流程和允许临时停车工作流程。

    1、不允许临时停车工作流程

     

    2、允许临时停车工作流程

     

    2.2 系统架构

    系统架构如下图:

     前端球机独立完成违停检测、抓拍、车牌识别、数据上传到中心等工作,中心管理系统进行统一数据管理。

    1.1.1 自动跟踪球机

    自动跟踪球机采集高清视频,内嵌停车检测模块、车辆定位模块、车牌识别模块、违法数据生成模块,自动跟踪车辆、进行车辆放大,它主要包括如下部分:

    u 视频采集,提供高清视频;

    u 停车检测模块,检测违停车辆;

    u 车辆定位模块,定位违停车辆位置,控制球机进行跟踪放大;

    u 车牌识别模块,对违停车辆的车牌号码进行自动识别;

    u 违章数据生成模块,负责生成和存储违章数据,并传输到中心管理系统。

    u 车辆跟踪模块,对违停车辆进行跟踪放大。

    2.2.1 中心管理系统

    中心管理系统,包括服务器和管理客户端两个部分:

    服务器是全网的集中管理存储中心,集中管理全网的违停抓拍点,并存储全网的违停抓拍证据,以供统计分析之用;

    管理客户端是用户与整个系统的接口,多个用户可以通过不同客户端同时访问整个系统;

    中心管理系统的功能包括:

    u 实时视频监控:用户可以通过管理系统查看全网违停抓拍点的实时视频;

    u 设防控制:用户可以进行违停抓拍算法的设置、布防、撤防操作,甚至可以设置在某些时间段布防,而其它时间段则不设防,满足用户多样化的需求;

    u 违停查询:用户可以自定义条件查询违停告警,查看某条违停告警的告警图片和告警过程录像;

    u 告警导出:用户可以将违停告警导出为 txthtmlexcel 等不同格式的报表。

    2.3 系统功能

    2.3.1 违法停车自动取证功能

    系统能对道路两旁禁停区域违停车辆进行检测和取证。可以根据用户的实际需求调整最大停车时限,当车辆在禁止停车区域停车在限定时间以上的,进行违章抓拍取证。一组取证信息包括不同时间段的三张全景图片、一张能够看清车牌的特写图片、以及一段违章过程录像,图片中叠加时间、地点、车牌号码等信息。

    2.3.2 车牌自动识别功能

    系统能够自动对违停车辆进行跟踪放大,自动识别车牌号码,减少人工识别输入车牌的工作,提高效率。

    2.3.3 查询统计及交通违章处理功能

    系统可以对违章数据按时间、地点等方式进行查询统计;同时可以违章数据进行审核、修改、自动上传、人工标记等处理功能,实现交通违章事件的处理。

    2.3.4 自动校时功能

    系统设计24h内的计时误差不超过1.0s,所有前端设备点位每日至少与监控中心系统时钟同步一次。

    2.3.5 网络远程维护功能

    中心管理软件可以实时查看前端设备的运行状态,支持通过网络实现远程维护、远程设置和远程升级等功能。

    2.3.6 扩展前端声光报警提示及语言喊话功能

    本系统的基础上,可以在前端球机接入喇叭和声光报警器实现以下扩展功能:

    1、可以在检测到的违法停车事件后,能够在监控中心管理软件上实现声音、语音、弹图片等提示报警。

    2、可以触发前端的声光警和语音喊话功能,进行自动语音喊话提示和声光报警提示,提示声音可以录制语音提示或者声音提示。

    3、可以给前端声光报警器一个信号,进行声光提示,提示后方车辆减速慢行,以达到降低事故的目的。

    4、可以与大屏系统和报警系统联动,进行文字上墙报警和现场鸣笛报警和语音报警等功能。

    2.4 系统性能

    停车事件

    最短检测时间

    白天

    5秒

     

    晚上

    5秒

     

    检测距离

    白天

    70米以内

    从图像下方算起,架设高度6-8米

    晚上

    50米以内

    检测率

    白天

    >85%

    正常天气条件下

    晚上

    >70%

    识别率

    白天

    >90%

     

    晚上

    不支持跟踪识别

     

    系统整体误报率

    <5次每天每路

    正常天气条件下

    2.5 设备选型

    2.5.1 自动跟踪球机(iDS-TCS215-F5

    型号                                    参数

    iDS-TCS215-F5系列(详见订货型号)

    200万像素5寸网络高清高速智能球机

    机芯

    图像传感器

    1/2.8" Progressive Scan CMOS

    最低照度

    彩色:0.05Lux @ (F1.6,AGC ON)

    黑白:0.005Lux @(F1.6,AGC ON) 

    白平衡

    自动 / 手动 / 自动跟踪白平衡 /室外/室内/日光灯白平衡/钠灯白平衡

    增益控制

    自动/手动

    信噪比

    大于 52dB

    3D降噪

    支持

    背光补偿

    支持

    宽动态

    支持

    强光抑制

    支持

    透雾

    支持

    电子快门

    50Hz: 1/1-1/30,000s

    60Hz: 1/1-1/30,000s

    日夜模式

    自动ICR彩转黑

    数字变倍

    16倍

    隐私遮蔽

    最多24块多边形区域;支持多种颜色、马赛克可选

    聚焦模式

    自动 / 半自动 / 手动

    镜头

    焦距

    4.3-129mm, 30倍光学

    变倍速度

    大约3秒(光学, 广角-望远)

    水平视角

    65.5-2.11度(广角-望远)

    近摄距

    10-1500mm(广角-望远)

    光圈数

    F1.6-F5.0

    功能

    水平范围

    360°连续旋转

    水平速度

    水平键控速度:0.1°-300°/s,速度可设

    水平预置点速度:540°/s

    垂直范围

    -5°-90° (自动翻转)

    垂直速度

    垂直键控速度:0.1°-240°/s,速度可设

    垂直预置点速度:400°/s

    比例变倍

    支持

    预置点个数

    256个

    巡航扫描

    8条,每条可添加32个预置点

    花样扫描

    4条,每条路径记录时间大于10分钟

    断电记忆

    支持

    守望功能

    预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描

    方位角信息显示

    开 / 关

    预置点视频冻结

    支持

    定时任务

    预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描/球机重启/球机校验/辅助输出

    网络

    最大图像尺寸

    1920×1080

    帧率

    50Hz:25fps(1920×1080)、25fps(1280×960)、25fps(1280×720)

    60Hz:30fps(1920×1080)、30fps(1280×960)、30fps(1280×720)

    视频压缩

    H.264/MJPEG/MPEG4,H.264编码支持Baseline/Main/High Profile

    SVC

    支持

    ROI编码

    支持24块区域,等级可调

    音频压缩

    G.711ulaw/G.711alaw/G.726/MP2L2

    网络协议

    IPv4/IPv6,HTTP,HTTPS,802.1x,Qos,FTP,SMTP,UPnP,SNMP,DNS,DDNS,NTP,RTSP,RTP,TCP,UDP,IGMP,ICMP,DHCP,PPPoE

    同时预览视频数

    最多10路

    三码流

    支持

    用户权限

    最多32个用户,分3级:管理员、操作员和普通用户

    安全模式

    授权的用户名和密码,以及MAC地址绑定;HTTPS加密;IEEE 802.1x网络访问控制,IP地址过滤

    系统集成

    报警输入

    7路开关量输入(0-5vDC)

    报警输出

    2路,支持报警联动

    报警联动

    预置点/巡航扫描/花样扫描/SD卡录像/触发开关量输出/客户端电子地图

    智能报警

    音频异常侦测,移动侦测,视频遮挡,网线断,IP地址冲突,存储器满,存储器错,非法访问

    音频输入

    音频输入(LINE输入、MIC输入),音频峰值:2-2.4V[p-p],输出阻抗:1KΩ±10%

    音频输出

    线性电平,阻抗:600Ω

    网络接口

    内置RJ45网口,支持10M/100M网络数据, 

    SD卡接口

    内置Micro SD卡插槽,支持Micro SD/SDHC卡(最大支持32G),可支持手动录像/报警录像,支持断网续传,录像不丢失

    模拟视频输出

    1.0V[p-p] / 75Ω,PAL或NTSC,BNC头

    RS485控制接口

    采用半双工模式,支持自适应HIKVISION,PELCO-P和PELCO-D(可添加)协议 

    应用编程接口

    支持软件集成的开放式API,支持标准协议(ONVIF、PSIA、CGI)、支持海康SDK和第三方管理平台接入、支持GB/T28181协议

    客户端

    支持iVMS-4200 PCNVR客户端

    浏览器

    支持IE7、IE8、IE9,Chrome8+,Firefox3.5+,Safari5+浏览器,支持多国语言

    一般规范

    菜单

    中、英文

    电源

    AC24V(仅-A型号支持); 

    室外球:65W max;

    工作温度和湿度

    -40 ℃-70℃(室外)

    湿度小于90%

    防护等级

    IP67(室外球)

    TVS 6000V 防雷、防浪涌、防突波,符合GB/T17626.5 四级标准

    安装方式

    多种安装方式可选,根据应用环境进行选择

    尺寸

    Φ220×325.5mm(室外)

    重量

    5kg

     

    2.5.2 自动跟踪球机(iDS-TCS215-F7

     

    型号参数

    iDS-TCS215-F7系列(详见订货型号)

    200万像素7寸网络红外高清高速智能球机

    机芯

    图像传感器

    1/2.8" Progressive Scan CMOS

    最低照度

    彩色:0.05Lux @ (F1.6,AGC ON)

    黑白:0.005Lux @(F1.6,AGC ON) 

    白平衡

    自动 / 手动 / 自动跟踪白平衡 /室外/室内/日光灯白平衡/钠灯白平衡

    增益控制

    自动/手动

    信噪比

    大于 52dB

    3D降噪

    支持

    背光补偿

    支持

    宽动态

    支持

    强光抑制

    支持

    透雾

    支持

    电子快门

    50Hz: 1/1-1/30,000s

    60Hz: 1/1-1/30,000s

    日夜模式

    自动ICR彩转黑

    数字变倍

    16倍

    隐私遮蔽

    最多24块多边形区域;支持多种颜色、马赛克可选

    聚焦模式

    自动 / 半自动 / 手动

    镜头

    焦距

    4.3-129mm, 30倍光学

    变倍速度

    大约3秒(光学, 广角-望远)

    水平视角

    65.5-2.11度(广角-望远)

    近摄距

    10-1500mm(广角-望远)

    光圈数

    F1.6-F5.0

    红外功能

    红外照射距离

    150米

    红外控制

    红外灯亮度、角度根据场景智能调整

    Smart IR

    支持

    功能

    水平范围

    360°连续旋转

    水平速度

    水平键控速度:0.1°-300°/s,速度可设

    水平预置点速度:540°/s

    垂直范围

    -5°-90° (自动翻转)

    垂直速度

    垂直键控速度:0.1°-240°/s,速度可设

    垂直预置点速度:400°/s

    比例变倍

    支持

    预置点个数

    256个

    巡航扫描

    8条,每条可添加32个预置点

    花样扫描

    4条,每条路径记录时间大于10分钟

    断电记忆

    支持

    守望功能

    预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描

    方位角信息显示

    开 / 关

    预置点视频冻结

    支持

    定时任务

    预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描/球机重启/球机校验/辅助输出

    网络

    最大图像尺寸

    1920×1080

    帧率

    50Hz:25fps(1920×1080)、25fps(1280×960)、25fps(1280×720)

    60Hz:30fps(1920×1080)、30fps(1280×960)、30fps(1280×720)

    视频压缩

    H.264/MJPEG/MPEG4,H.264编码支持Baseline/Main/High Profile

    SVC

    支持

    ROI编码

    支持24块区域,等级可调

    音频压缩

    G.711ulaw/G.711alaw/G.726/MP2L2

    网络协议

    IPv4/IPv6,HTTP,HTTPS,802.1x,Qos,FTP,SMTP,UPnP,SNMP,DNS,DDNS,NTP,RTSP,RTP,TCP,UDP,IGMP,ICMP,DHCP,PPPoE

    同时预览视频数

    最多10路

    三码流

    支持

    用户权限

    最多32个用户,分3级:管理员、操作员和普通用户

    安全模式

    授权的用户名和密码,以及MAC地址绑定;HTTPS加密;IEEE 802.1x网络访问控制,IP地址过滤

    系统集成

    报警输入

    7路开关量输入(0-5vDC)

    报警输出

    2路,支持报警联动

    报警联动

    预置点/巡航扫描/花样扫描/SD卡录像/触发开关量输出/客户端电子地图

    智能报警

    音频异常侦测,移动侦测,视频遮挡,网线断,IP地址冲突,存储器满,存储器错,非法访问

    音频输入

    音频输入(LINE输入、MIC输入),音频峰值:2-2.4V[p-p],输出阻抗:1KΩ±10%

    音频输出

    线性电平,阻抗:600Ω

    网络接口

    内置RJ45网口,支持10M/100M网络数据, 

    SD卡接口

    内置Micro SD卡插槽,支持Micro SD/SDHC卡(最大支持32G),可支持手动录像/报警录像,支持断网续传,录像不丢失

    模拟视频输出

    1.0V[p-p] / 75Ω,PAL或NTSC,BNC头

    RS485控制接口

    采用半双工模式,支持自适应HIKVISION,PELCO-P和PELCO-D(可添加)协议 

    应用编程接口

    支持软件集成的开放式API,支持标准协议(ONVIF、PSIA、CGI)、支持海康SDK和第三方管理平台接入、支持GB/T28181协议

    客户端

    支持iVMS-4200 PCNVR客户端

    浏览器

    支持IE7、IE8、IE9,Chrome8+,Firefox3.5+,Safari5+浏览器,支持多国语言

    一般规范

    菜单

    中、英文

    电源

    AC24V(仅-A型号支持); 

    室外球:65W max;

    工作温度和湿度

    -40 ℃-70℃(室外)

    湿度小于90%

    防护等级

    IP67(室外球)

    TVS 6000V 防雷、防浪涌、防突波,符合GB/T17626.5 四级标准

    安装方式

    多种安装方式可选,根据应用环境进行选择

    尺寸

    Φ220×325.5mm(室外)

    重量

    5kg

     

     

     

     

    2.6 设备清单

    序号

    设备名称

    设备型号

    设备数量

    品牌及备注

    1

    跟踪球机

    iDS-TCS215-F7

    iDS-TCS215-F5

    1台/路

    海康威视

    2

    光纤收发器

    DS-3D01T-A

    1对/路

    海康威视

    DS-3D01R-A

    3

    光纤终端盒

    FC二进八出

    1/卡点

    (用户自配)

    4

    报警服务器

    IS-VSE1030

    1台/400路

    海康威视

    5

    数据服务器

    IS-VSE1030

    1台

    海康威视(点位少时可与报警服务器共用)

    6

    管理客户端

     

    1台

    (用户自配)

    7

    数据库软件

     

    1套

    (用户自配)

    8

    检测服务软件

    iVMS-8651-F01

    1套/跟踪球机

    海康威视

    9

    跟踪球机软件

    iVMS-8651-C01

    1套/跟踪球机

    海康威视

    10

    报警服务器软件

    iVMS-8651-E02

    1套

    海康威视

    11

    客户管理软件

    iVMS-8651-E01

    1套

    海康威视

    12

    网络交换机

    EDS-205A-T/交换机

    1/点位

    (用户自配)

    EDS-208A-T/交换机

    (用户自配)

    13

    交换机电源适配器

    适配器,KPL-040F(绿头),12V,40W,两线,能效V级

     

    (用户自配)

    电源线(国际)1.2米,IEC53RVV

    14

    声光报警器

     

    视实际需要配置

    (用户自配)

    15

    扬声器

     

    视实际需要配置

    (用户自配)

    16

    杆件、线缆等辅材

     

    视实际需要配置

    (用户自配)

     

    第3章 设备架设要求

    3.1 设备架设原则

    设备的架设的指导原则为便于系统有效工作,最大化发挥出系统特征,监控有效面积最大化。为此,需尽量如下要求:

    1、为了防止设备阻碍正常的道路畅通,或设备被人工破坏,机箱离地面的高度应高于1.8米,悬挂前端视频采集设备的立杆高度在6米-8米之间。

    2、系统安装选址时,应尽可能把球机布局在拟检测区域的中心位置,让前端球机有效视角内看见违章车辆的车头或者车尾部分居多。俯视车辆或者侧面监控违停车辆,因几何上的遮挡关系,较难获得有效的车牌。

    3、由于系统的物理约束,存在一定面积的监控盲区。该区域的大小与前端视频采集系统的安装高度有直接的联系。换算公式为L1 = H * tan30

    4、监控区域应尽可能开阔,避开高的建筑目标或树木,以免遮挡球机视线,削弱系统的有效视野;球机投影位置到最远抓拍位置的有效距离为70米。

    3.2 现场布局示意图

    安装L型杆件,高度为6米-8米,摄像机安装于检测区域的中间位置,挑臂长度依据现场路宽来确定,以下为现场布局俯视图和侧视图。

     

    第4章 方案特点

    4.1 解决现场取证执法警力不足问题,及时查处违停车辆

    本方案采用非现场自动取证,系统能够全天候工作,在一定程度上消除道路交通管理在时间和空间上的盲点,可以缓解警力不足和现场执法取证难的问题,保证违法停车行为都能得到及时纠正查处、有效遏制。

    4.2 解决非现场手动抓拍取证易受人的因素影响问题

    相比非现场手动抓拍取证方式,本方案也是非现场取证,但是能够自动取证,摆脱了需要监控人员人工值守、手动操作和易受监控人员责任心、工作状态、身体精力状态等人的因素影响的难题,可以不间断、高效率工作。

    4.3 环境适应性强

    采用先进的背景建模与运动前景提取技术,支持复杂场景下的抓拍,避免了阴影,相机抖动带来的误检影响。同时本系统采取的图像处理技术,有效改善了低对比度情况下目标的检测率,提升了在雾天,雨天等恶劣天气条件下的系统违章检测的可靠性。

    4.4 超长延时抓拍

    支持分时停留管理模式,可自由设定违停时长规则,最长可支持停留 5 小时后才开始抓拍,有效满足各类停车区域分时管理的需求。

    4.5 不重复抓拍

    采用了基于图像分析的车辆特征识别算法,对同一部违停车辆不会重复抓拍。

     

     

     

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