高清電子警察在智能交通中的應用

　　一、背景介紹

　　隨著經濟的發展，機動車數量與日俱增。而機動車違章行為是造成交通秩序混亂、交通堵塞及引發交通事故的重要原因之一。如何加強對機動車駕駛員的管理是交通工程工作中的重大課題。電子警察系統作為城市交通智能化管理的重要組成部分，在規范行車安全、增強安全駕駛意識、杜絕闖紅燈現象和打擊違法犯罪行為等方面具有重要的意義。對駕駛員來講，它可以提高遵紀守法意識，避免事故發生，保障人身安全；對交通管理者來講，它可以提高執法水平，提升人員素質，對違章行為能夠快速反應；對社會來講，它可以確保交通安全、行車暢通，從而使交通成為經濟建設的動脈，對社會發展和人們日常生活產生深遠的影響。

　　電子警察系統可以廣泛應用在無人值守的路口、限時道路、主輔路進出口、公交專用道等。系統充分利用科技手段實現對這一違法行為進行有力的治理，既能有效的防止此類交通違章行為，減少由此引起的事故，又能對違章的駕駛員起到很大的威懾作用，促進交通秩序向良性循環，同時能將部分交警從崗亭上解放下來，在一定程度上緩解警力不足的矛盾。

　　二、建設方案

　　本建設方案是在大公安的思路下，依靠電子警察系統對于十字路口的違章數據進行記錄，要求對每輛違章車輛采集三張高清圖片反映違章過程，對于闖紅燈、壓黃線等違章事件起到威懾作用；所有圖片和錄像資料要求保存不少于2年。

　　系統中主要設備由嵌入式一體化高清攝像機、補光單元、網絡傳輸和中心管理等部分組成。核心設備為嵌入式一體化高清攝像機，集抓拍、控制、識別、錄像、壓縮、傳輸于一體。具有先進的視頻檢測功能，可以對視頻圖像進行逐幀識別，同時自動匹配對應車道，對過往車輛進行軌跡跟蹤并做行為判斷，如有違章車輛即進行抓拍、車牌識別、錄像、存儲，處理結果上傳到后臺。同時系統兼顧卡口功能，即綠燈正常行駛的車輛，系統也可以進行記錄（見圖1、圖2）。

圖1系統整體結構拓撲圖

圖2系統前端設備拓撲

圖3闖紅燈抓拍系統圖

　　三、系統功能

　　1、闖紅燈記錄功能

　　系統采用先進的視頻檢測方式，對于紅燈亮后進入停車線且繼續向前行駛越過停車線的違法車輛進行記錄，可自動判別車輛進入停車線的時間，對于紅燈亮前進入停車線的車輛不作為違法記錄；對于紅燈亮后進入停車線，但不向前行駛，只在綠燈亮后向前的車輛不作為違法記錄；機動車在其對應的黃燈或綠燈相位時越過停車線，闖紅燈自動記錄系統不作為違法記錄。

　　機動車闖紅燈時記錄機動車闖紅燈過程中兩至三個位置的信息以反映機動車闖紅燈違法過程（見圖3）。第一個位置的信息能清晰辨別闖紅燈時間、車輛類型、紅燈信號、機動車車身未越過停止線的情況；第二和第三個位置的信息能清晰辨別闖紅燈時間、車輛類型、紅燈信號和整個機動車車身已經越過停止線并且在相應紅燈相位繼續行駛的情況；并且至少有一個位置的信息能夠清晰辨別號牌號碼。各個位置間保持適宜的距離以反映機動車闖紅燈違法過程，不會出現因間距太大影響對違法機動車進行認定的情形。

　　對每個闖紅燈違法記錄設備抓拍三幅反映違法過程的高清晰圖像，抓拍的圖片第一個位置的信息應能清晰辨別闖紅燈時間、車輛類型、紅燈信號、機動車車身未越過停止線的情況；第二和第三個位置的信息應能清晰辨別闖紅燈時間、車輛類型、紅燈信號和整個機動車車身已經越過停止線并且在相應紅燈相位繼續行駛的情況（見圖4）。所有圖片采用JPEG圖像壓縮方式，JPEG圖片編碼符合ISO/IEC15444:2000的要求。在任何情況下，高清攝像機能同時清楚地抓拍違法車輛及交通信號燈并能明確地分辨出交通信號燈的顏色。

圖4 系統抓拍清晰圖片 

　　在行業標準標注的適用條件下，闖紅燈捕獲率不小于95%，機動車闖紅燈抓拍有效率不小于80%，不會出現漏拍、誤拍、錯拍的現象，避免交通管理部門執法過程中出現爭議現象。

　　2、通過車輛卡口捕獲功能

　　前端采集部分對過往車輛采集1張高清圖片（見圖5）。圖片能清晰反映路況信息、車輛特征信息，同時將車輛通過時間（精確到秒）、地點、路段信息、車速、限速信息、通行方向、車牌號碼、車牌顏色，車身顏色及車標等信息疊加在圖片上。

圖5前端采集過往車輛高清圖像

圖6不按道行駛記錄圖像

　　3、不按車道行駛記錄功能

　　不按車道行駛是指車輛遇到“分向行駛車道”不按規定的車道行駛，包括左轉、右轉車輛占用直行車道，或在左轉、右轉車道上直行等情形（見圖6）。系統支持此類違法行為的記錄，以三張圖片清晰、完整表現違法過程。

　　4、違法變道記錄功能

　　路口平行的兩個車道間為白實線或者雙黃線，則車輛不能跨越車道線在這兩個車道之間隨意變換位置行駛。系統能夠對違法變道車輛進行記錄，抓拍三張不同位置的圖片以反映整個違法變道過程，其中第一張為車輛在初始車道行駛時抓拍的圖片，第二張為壓線行駛時抓拍的圖片，第三張為變換到另一個車道上行駛時抓拍的圖片（見圖7）。

　圖7違法變道記錄圖像                     　圖8壓線行駛記錄圖像 
    

　　5、壓線行駛記錄功能

　　系統支持對壓線行駛的違法車輛進行檢測、抓拍記錄與識別，其主要針對在連續一段時間內壓車道線行駛的車輛，此類車輛會影響前后車駕駛員的判斷，干擾前后車的正常行駛（見圖8）。

　　6、逆向行駛記錄功能

　　逆行即車輛的行駛方向與車道規定的方向相反。系統支持對逆向行駛的違法車輛進行檢測、抓拍記錄與識別（見圖9）。違法證據符合最新的《道路交通安全違法行為圖像取證技術規范》（GA/T832-2009）。

 
　　圖9逆向行駛記錄圖像

　　7、交通流量檢測功能

　　通過車輛檢測模塊獲取斷面車流量、車速、時間占有率等基本交通參數，寫入中心數據庫，方便查詢、統計，為交通管理者提供輔助決策（圖10）。

圖10交通流量檢測數據統計

　　四、產品設計

　　1、同步支持視頻流

　　電警攝像機單元采用高性能CPU，處理能力強，每臺攝像主機在正常抓拍圖像的同時，可進行實時的視頻瀏覽和高清錄像，無需增加額外設備，解決了以往僅靠圖片造成取證困難、說服力不足等問題。電警攝像機單元，分辨率1600*1200，同步視頻流在分辨率時可達25幀/秒，在800*600格式時可達30幀/秒。同時系統為保障圖像質量的清晰和錄像效果的可用，可對圖片采集和H.264錄像采用兩種不同模式，使得在同一臺相機在提供全天候高清晰圖片的同時提供全天候高質量的視頻錄像。

　　2、圖片數據視頻iscsi直存

　　前端采集的圖片或同步視頻流，通過支持iSCSI協議直接打包成iSCSI數據包采用裸數據塊的方式直接寫入IPSAN盤陣。系統管理服務器軟件進行視頻和圖片數據的管理，實施數據寫入過程，可完成數據實施存儲和存儲系統的動態監控。采用數據塊指針紀錄技術，實現歷史影像資料的基于指針數據庫的檢索，檢索效率相對基于影像基于文件檢索速度從數十分鐘提高秒級，同時指針數據庫考慮對錄像文件的采取防篡改或完整性檢查措施；支持按圖像來源、紀錄時間、報警事件類

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