公交专用道违法抓拍系统在城市公交系统中的应用

　　文/世纪恒深

　　在发达国家，随着环保意识的提升，提倡公共交通与抑制私家车出行已经形成了社会共识。近年来，随着我国车辆保有量的快速增长，大中型城市的交通拥堵问题越来越严重，许多城市提出公交优先的交通战略，即通过引导公众优先选用公共交通与适度抑制私家车的发展速度等策略，来保障市民的顺畅出行。

　　一、系统需求分析

　　现在我国很多城市已经开通公交专用道，使用了隔离栏、高架路等措施，甚至有地城市连红绿灯都设置了公交优先放行权。对于无法实现隔离、高架的部分路段，只能通过划线来"隔离"公交专用道。由于少部分车主法律意识淡薄，经常挤占、堵塞公交专用车道，使得公交车辆无法准点行驶、靠站，甚至引起交通事故。为确保公交出行的安全、快速、准点，纠正及有效制止占用公交专用道违法行为。很多城市开始对公交专用道监控执法，对驶入公交专用道的社会车辆进行处罚，人工巡逻检查、固定监控抓拍、自动抓拍、车载自动抓拍等都已经开始实施，其中车载占道自动抓拍系统越来越受到交警、公交等管理部门的重视。

　　车载占道自动抓拍系统的形式各种各样，这里仅以厦门交警系统正在使用的车载占道自动抓拍系统为例，分析其工作原理、应用方式及应用范围等，为拥有公交专用道或准备划公交专用道的城市提供管理专用道的技术支持，给正考虑使用此类系统的单位提供技术参考，以提高公交专用道的管理水平。

　　图1公交专用道违法抓拍系统组成示意图

　　二、系统构成

　　系统由前端车载子系统（车载占道抓拍机）、3G网络传输系统、中心接收处理系统、中心审核处罚系统等组成（如图1所示）。前端车载子系统负责车辆识别、抓拍、车牌识别、图片数据上传；3G网络实现数据传输；中心接收处理系统进行图片处理，字符叠加，存储入库、数据查询等；中心审核处罚系统进行处罚审核、打印、发布、网络查询等。

　　1、前端车载子系统

　　前端抓拍系统是完整的抓拍系统的核心部分，主要由高分辨率智能相机、嵌入式处理电路、GPS定位模块、无线传输模块、电源转换模块、自动开关机模块组成（如图2、所示）。

　　图2功能模块原理示意图

　　图3前端抓拍子设备连接示意图

　　主机根据设置好的路段和时间段进行工作，当车辆进入符合条件的区域后，安装在驾驶室前上方的高清摄像机将视频流传输给嵌入式核心处理器模块，处理器通过高速运算，对视频信息进行分析处理，当判断前方划定的检测区内有符合车辆特征的情景出现时，进行抓拍扫描，并进行多视角车牌识别，正确识别车牌后，还要和保存的白名单进行比较，不在属于允许使用专用道的车辆类型之内的，则视为违法占道，通过3G网络将违章图片连同违章信息一起传输到交警违章处罚网络平台，进行违章处罚。

　　（1）设备安装连接

　　由于抓拍主机系统设备是安装在颠簸的公交车上，乘车人员密集拥挤，打扫卫生人员、车辆保养人员经常要打扫卫生和对车辆进行常规保养和维修，如果安置不当，很容易损毁设备。产品的设计必须本着坚固、安全、通用性强，抗剧变能力强等因素。

　　厦门交警使用的抓拍系统前端结构比较实用：摄像机以及防护罩直接安装在公交车前方顶棚上，主机安装在顶棚内，并通过单根网线实现供电、传输数据，3G天线和GPS天线直接在顶棚内无金属屏蔽区内，可以有效避免因司机、乘客、打扫卫生人员、车辆保养人员的损毁；且所有部件以及主机电源供电都通过航空接头等连接，便于安装和维修更换。

　　（2）主要技术参数：

　　·摄像机：1200X1600像素；

　　·镜头焦距：25mm；

　　·公交行车速度：5~80KM；

　　·抓拍区域：10米~30米；

　　·抓拍速度差：小于30KM；

　　·GPS精度10米±3米

　　·无线传输速率：30KBPS

　　·供电电压：DC24V±6V；

　　·总功耗：25W；

　　·工作温度：-20~70℃；

　　·工作湿度：5%~90%；

　　·主机尺寸：250X180X70mm，

　　·主机重量：1.8KG

　　（3）主要功能特点

　　1）具有高效的社会车辆占用公交专用道的自动抓拍功能。有些公交专用道抓拍采用驾乘人员手动对违法车辆进行抓拍的方式，这种方式受不确定及人为因素的影响，抓拍效率低下，同时会影响驾驶安全。该系统采取高清视频检测判别与车牌识别相结合的办法，在一定距离内，能够自动准确判断进入专用车道的车辆是否是合法的公交车辆、特别允许车辆，一旦确认进入专用车道的车辆是违法的，便自动启动抓拍功能，违法车辆的图片证据抓拍、传送、入库、短信告知均自动完成，避免了人工手动抓拍的不确定性和人为因素的影响。形成全天候的、自动的高效抓拍监控网。

　　2）具有准确的车牌自动识别功能。本系统的车牌识别技术采用多参数验证方式，对抓拍到的高清图片进行自动车牌识别，车牌识别准确率极高，避免了车牌识别不准确造成的错识、错配等问题，大大提高了自动处理的效率，减少了后期人工处理工作量大的问题。系统还通过反复算法校验，确保不会误抓拍、错拍车牌。

　　3）实时占道检测，确保不漏拍。主机以每秒10到15帧的速度高速检测划定的前方道路检测区域，一旦获取符合车型特征的场景出现，立刻连续采集图像进行车牌识别，因而捕捉间隔短，不会漏拍。

　　4）具有监控路段自动识别功能。由于公交车辆处在运动中，位置随时在变化，专用道监控抓拍路段也随之变化，而确定识别监控路段对于违法抓拍处罚证据一个重要条件。系统能够根据自带GPS信息，通过设定需要监控和不需要监控的路段，自动判断需要监控的路段，启动或关闭抓拍功能。同时，系统可定时传回的GPS状态信息，为交警判断道路的交通状况提供参考依据。

　　5）具有多时间段启动、停止抓拍的功能。很多城市的公交专用道是和社会车辆公用的，只在特定的时间段如高峰期作为专用道，平峰期包括夜晚根本不需要监控，自由开放给社会车辆使用，因此，这项功能对大多数城市有重要意义。

　　6）具有高效的3G无线自动传输功能。本系统采用先进的3G无线传输技术，提高了信息传输速度。在软件处理上采取了断点续传和图片缓存技术措施，能够确保抓拍到的违法车辆图片数据在3G信号不好的情况下，先缓存在抓拍前端，一旦信号恢复良好，原先抓拍的数据就会准确无误地传输到指定的服务器处理。

　　7）自动过滤无效记录功能。主机上设有白名单功能，对允许使用专用道的车辆，一旦抓拍到便会自动删除记录。另外，对于车牌模糊无法满足图像取证规范的也会自动过滤删除。

　　8）自动叠加相关信息，具有防篡改功能。主机会在抓拍到违章图片后，根据设置好的格式自动叠加抓拍的时间、地点、经纬度、违法类型、取证设备的编号、安装车辆的车牌号码、防伪水印等信息，使设备获取的证据符合公安部图像取证的规范。

　　9）即时告知与自动导入功能。一旦违法图片上传到中心，后台软件会根据车牌号码等信息自动调取车辆数据库的车主手机号码及时发送告知信息，同时将图片自动导入交警违章处罚库。

　　10）自动远程升级主机软件功能。主机安装在公交车的隐蔽部位，拆装不便，为了便于及时升级更新主机软件，主机设置了自动远程无线升级功能，方便快捷。

　　2、3G网络传输子系统

　　3G网络一般使用当地的电信3G数据服务网络，因为电信的信号覆盖相对比较均衡，尤其是一些跨区段、途径偏僻的区域，使用电信网络比较有优势，产品默认使用电信3G系统，也可定制使用其他3G数据服务。

　　3、中心接收处理子系统

　　中心接收处理子系统图片处理，字符叠加，存储入库、数据查询等功能，图片处理包括使图片大小、格式、数量符合公安部的有关规定；字符叠加需要叠加违章时间、地点、违章类型、车牌号码、车载设备代号、水印等信息；存储入库管理支持海量入库；查询支持车牌查询、时间查询、路段查询、模糊查询等多条件查询等。

　　4、违章处罚子系统

　　中心审核处罚子系统进行处罚审核、打印、短信发布、网络查询等功能。

　　三、各类车载占道抓拍设备应用中应注意的问题

　　1、由于公交车常常是频繁、大电流、满负荷启动和断电的，车载设备的电源管理就非常重要，解决大的频繁的电火花、深电压波幅、设备频繁断上电对设备及系统的影响尤为重要，交管部门选用其他厂家的设备时对这一点尤其要重视。

　　2、车载设备主机一般装在隐秘的地方，便于拆装与维修很重要。

　　3、车载设备应尽量安装在不受人为干扰、破坏的地方。

　　如不负责任的司机、拥挤的乘客都有可能影响甚至破坏其附近设备的可靠运行。

　　4、车载设备主机软件升级应能通过远程无线实现，避免频繁上车拆装设备。

　　5、尽量选择有路段识别和时段划分抓拍功能的设备，以免道路状况改变后，设备无法适用。

　　6、有些厂商的设备车牌识别是放在中心处理的，很不科学。车牌识别应尽量选择在前端实现，避免大量无效图片被传输到中心，增加无谓的3G流量和费用，也降低了数据中心处理的效率

　　四、小结

　　目前，该系统已经在厦门部分公交车辆上线运行，该系统采用了多项具有自主知识产权的先进技术，拥有专利技术，取证符合国家违法占用公交专用道处罚规范，在国内属于领先水平。系统突出了科技创新与实战实用的特点，为交通管理部门有效解决了私家车违法占用公交专用道的取证难问题，是国内智能交通管理领域的一项科技创新。

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