高清电子警察在智能交通中的应用

　　一、背景介绍

　　随着经济的发展，机动车数量与日俱增。而机动车违章行为是造成交通秩序混乱、交通堵塞及引发交通事故的重要原因之一。如何加强对机动车驾驶员的管理是交通工程工作中的重大课题。电子警察系统作为城市交通智能化管理的重要组成部分，在规范行车安全、增强安全驾驶意识、杜绝闯红灯现象和打击违法犯罪行为等方面具有重要的意义。对驾驶员来讲，它可以提高遵纪守法意识，避免事故发生，保障人身安全；对交通管理者来讲，它可以提高执法水平，提升人员素质，对违章行为能够快速反应；对社会来讲，它可以确保交通安全、行车畅通，从而使交通成为经济建设的动脉，对社会发展和人们日常生活产生深远的影响。

　　电子警察系统可以广泛应用在无人值守的路口、限时道路、主辅路进出口、公交专用道等。系统充分利用科技手段实现对这一违法行为进行有力的治理，既能有效的防止此类交通违章行为，减少由此引起的事故，又能对违章的驾驶员起到很大的威慑作用，促进交通秩序向良性循环，同时能将部分交警从岗亭上解放下来，在一定程度上缓解警力不足的矛盾。

　　二、建设方案

　　本建设方案是在大公安的思路下，依靠电子警察系统对于十字路口的违章数据进行记录，要求对每辆违章车辆采集三张高清图片反映违章过程，对于闯红灯、压黄线等违章事件起到威慑作用；所有图片和录像资料要求保存不少于2年。

　　系统中主要设备由嵌入式一体化高清摄像机、补光单元、网络传输和中心管理等部分组成。核心设备为嵌入式一体化高清摄像机，集抓拍、控制、识别、录像、压缩、传输于一体。具有先进的视频检测功能，可以对视频图像进行逐帧识别，同时自动匹配对应车道，对过往车辆进行轨迹跟踪并做行为判断，如有违章车辆即进行抓拍、车牌识别、录像、存储，处理结果上传到后台。同时系统兼顾卡口功能，即绿灯正常行驶的车辆，系统也可以进行记录（见图1、图2）。

图1系统整体结构拓扑图

图2系统前端设备拓扑

图3闯红灯抓拍系统图

　　三、系统功能

　　1、闯红灯记录功能

　　系统采用先进的视频检测方式，对于红灯亮后进入停车线且继续向前行驶越过停车线的违法车辆进行记录，可自动判别车辆进入停车线的时间，对于红灯亮前进入停车线的车辆不作为违法记录；对于红灯亮后进入停车线，但不向前行驶，只在绿灯亮后向前的车辆不作为违法记录；机动车在其对应的黄灯或绿灯相位时越过停车线，闯红灯自动记录系统不作为违法记录。

　　机动车闯红灯时记录机动车闯红灯过程中两至三个位置的信息以反映机动车闯红灯违法过程（见图3）。第一个位置的信息能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号、机动车车身未越过停止线的情况；第二和第三个位置的信息能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号和整个机动车车身已经越过停止线并且在相应红灯相位继续行驶的情况；并且至少有一个位置的信息能够清晰辨别号牌号码。各个位置间保持适宜的距离以反映机动车闯红灯违法过程，不会出现因间距太大影响对违法机动车进行认定的情形。

　　对每个闯红灯违法记录设备抓拍三幅反映违法过程的高清晰图像，抓拍的图片第一个位置的信息应能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号、机动车车身未越过停止线的情况；第二和第三个位置的信息应能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、红灯信号和整个机动车车身已经越过停止线并且在相应红灯相位继续行驶的情况（见图4）。所有图片采用JPEG图像压缩方式，JPEG图片编码符合ISO/IEC15444:2000的要求。在任何情况下，高清摄像机能同时清楚地抓拍违法车辆及交通信号灯并能明确地分辨出交通信号灯的颜色。

图4 系统抓拍清晰图片 

　　在行业标准标注的适用条件下，闯红灯捕获率不小于95%，机动车闯红灯抓拍有效率不小于80%，不会出现漏拍、误拍、错拍的现象，避免交通管理部门执法过程中出现争议现象。

　　2、通过车辆卡口捕获功能

　　前端采集部分对过往车辆采集1张高清图片（见图5）。图片能清晰反映路况信息、车辆特征信息，同时将车辆通过时间（精确到秒）、地点、路段信息、车速、限速信息、通行方向、车牌号码、车牌颜色，车身颜色及车标等信息叠加在图片上。

图5前端采集过往车辆高清图像

图6不按道行驶记录图像

　　3、不按车道行驶记录功能

　　不按车道行驶是指车辆遇到“分向行驶车道”不按规定的车道行驶，包括左转、右转车辆占用直行车道，或在左转、右转车道上直行等情形（见图6）。系统支持此类违法行为的记录，以三张图片清晰、完整表现违法过程。

　　4、违法变道记录功能

　　路口平行的两个车道间为白实线或者双黄线，则车辆不能跨越车道线在这两个车道之间随意变换位置行驶。系统能够对违法变道车辆进行记录，抓拍三张不同位置的图片以反映整个违法变道过程，其中第一张为车辆在初始车道行驶时抓拍的图片，第二张为压线行驶时抓拍的图片，第三张为变换到另一个车道上行驶时抓拍的图片（见图7）。

　图7违法变道记录图像                     　图8压线行驶记录图像 
    

　　5、压线行驶记录功能

　　系统支持对压线行驶的违法车辆进行检测、抓拍记录与识别，其主要针对在连续一段时间内压车道线行驶的车辆，此类车辆会影响前后车驾驶员的判断，干扰前后车的正常行驶（见图8）。

　　6、逆向行驶记录功能

　　逆行即车辆的行驶方向与车道规定的方向相反。系统支持对逆向行驶的违法车辆进行检测、抓拍记录与识别（见图9）。违法证据符合最新的《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）。

 
　　图9逆向行驶记录图像

　　7、交通流量检测功能

　　通过车辆检测模块获取断面车流量、车速、时间占有率等基本交通参数，写入中心数据库，方便查询、统计，为交通管理者提供辅助决策（图10）。

图10交通流量检测数据统计

　　四、产品设计

　　1、同步支持视频流

　　电警摄像机单元采用高性能CPU，处理能力强，每台摄像主机在正常抓拍图像的同时，可进行实时的视频浏览和高清录像，无需增加额外设备，解决了以往仅靠图片造成取证困难、说服力不足等问题。电警摄像机单元，分辨率1600*1200，同步视频流在分辨率时可达25帧/秒，在800*600格式时可达30帧/秒。同时系统为保障图像质量的清晰和录像效果的可用，可对图片采集和H.264录像采用两种不同模式，使得在同一台相机在提供全天候高清晰图片的同时提供全天候高质量的视频录像。

　　2、图片数据视频iscsi直存

　　前端采集的图片或同步视频流，通过支持iSCSI协议直接打包成iSCSI数据包采用裸数据块的方式直接写入IPSAN盘阵。系统管理服务器软件进行视频和图片数据的管理，实施数据写入过程，可完成数据实施存储和存储系统的动态监控。采用数据块指针纪录技术，实现历史影像资料的基于指针数据库的检索，检索效率相对基于影像基于文件检索速度从数十分钟提高秒级，同时指针数据库考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施；支持按图像来源、纪录时间、报警事件类

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