基于视频分析电子警察系统的需求与分析

第三章基于需求的系统解决方案

3.1基本硬件要求
1.高清摄像机:系统选用了日本JAI公司的500W高清摄像机(型号BB一SOOGE)。选取原因:1)这款机的分辨率可以达到  2456x2058，满足了一个SO0w相机可同时覆盖三个车道的且卡口图片的车牌横向像素点个数达到80个以上的要求;实际中车牌的大小大约为40厘米，三车道路面的宽度约为10.5米，由计算公式:图像的宽分辨率X车牌大小/路面的宽度，我们可以得到车牌横向像素点在图像中的个数为  :2456x0.4/10.5。2)在同类相机中具有较高的帧率巧帧每秒，国内主流的50OW高清摄像机基本都不能达到这一帧率，而算法对帧率的要求是比较高的。3)这款相机工作稳定，而且可以在比较恶劣的环境下工作。虽然相机参数上说起工作温度只能为一10℃到十50℃，然后在实际使用中该相机完全可以在70℃的温度中正常工作。4)该款相机采用的是CCD成像而不是COMS成像，CCD比较适合对运动物体的抓拍，不会像COMS那样会在图像中产生较多的拖影。
2.网络传输:采用千兆网线。因为BB一500GE相机传输的未经压缩的原始流图像每秒钟的数据量为75MB，而千兆网络虽然名为千兆，其实它的实际带宽只有700Mb左右。刚刚满足使用而己。
3.工控机:采用工业用的嵌入式工控机。一是为了满足系统对于工控机较高的性能要求(计算速度，存储速度，网络接收速度等);二是工业用的嵌入式工控机对于环境的要求比较少，可以工作在非常恶劣的环境下，而对系统的性能影响较小。

3.2摄像机架设
1.摄像机镜头选取:
镜头是由一组或多组光学玻璃镜片所组成，其透过机械的结构以光学原理形成物象。不同的镜片组合，成像距离也各有长短。为满足用户对不同视觉距离与角度范围的需求，厂商相应产出不同类型的监控摄像机镜头。1)基本知识成像面:成像面是摄入光通过镜头后所成像的平面，这个面是一个圆形。CCD芯片:摄像机中用来将光信号转换成电信号的装置。摄像机说明书中常有1/2“、l/3’’、2/3”，指的是CCD芯片对角线的长度，单位是英寸。焦距:是镜头到成象面的距离，单位是mm。视角:就是视线的角度，也就是镜头能“看”多“宽”。最小工作距离:是指从镜头到所能看清的物体之间的最短距离。视野:是指镜头所能覆盖的有效工作区域。景深:是指镜头所能成像的纵深范围。
2)镜头的选取依据(对于JAI50OW高清相机来说只有手动光圈的镜头)①焦距:镜头的焦距以毫米为计量单位，它与镜头所获得的观察视角互为因果，小焦距镜头具有大的观察视角，而长焦距镜头具有望远效果并具有窄小的观察视角。通常把和人眼观察的视角相似的镜头称作普通标准镜头。COMPUTAR的计算尺是一个估算焦距、被观察物体外形尺寸以及视角的便利工具。
②摄像机规格:摄像机映像传感器(CCD)的规格大小也影响着观察视角，在使用相同镜头的条件下，CCD越小获取的视角越小。对镜头的规格参数提出的要求是其所成图像能将映像传感器(CCD)全部覆盖，例如:使用和摄像机同一规格的镜头或比摄像机规格大的镜头。这也意味着1/3规格的摄像机可以使用从1/3-1英寸整个范围内的镜头，该摄像机配接 1/3SITlln的镜头同 2/3smm的镜头所得到的观察视角是一样的。只是由于使用后一种镜头时由于更多利用了成型更精准镜头中心光路，所以可提供较好的图像质量和较高分辨率。..................
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第四章系统设计框架

4.1系统运行流程
1.系统实时的通过千兆网络从摄像机端获取到原始流的图像数据(每张图像SMB，每秒钟巧帧)。
2.系统将获取的原始图像数据转化为算法能够处理的RGB图像数据(转化后每张图像的大小为15MB)，并进行格式的封装。
3.系统将该图像数据存入实现开辟好的图像内存缓冲区当中(缓冲区的大小是需求定)，以供功能模块的使用。
4.各功能模块实时的从这个缓冲区中去获取所需的最新图片，车辆检测功能模块从该缓冲区中获取到所需的最新图片进行目标检测，用于车辆的追踪和卡口信息的产生;红绿灯功能模块从该缓冲区中获取到所需的最新图片进行交通信号的检测，用于闯红灯违章的判断和道路拥堵状况的判断;拥堵判断功能模块从该缓冲区中获取到所需的最新图片进行道路拥堵状况的检测，用于拖尾违章的判断和LED警示牌的控制;车辆追踪功能模块从该缓冲区中获取到所需的最新图片结合车辆检测的结果已及上一次的追踪结果对车辆进行追踪，用于闯红灯违章的判断、拖尾违章的判断。
5.系统读取车辆检测的信息，根据相应的信息从图片缓存中获取相应的图片，进行卡口的存储，从而完成卡口的存储。
6.系统将红绿灯识别的结果和拥堵判别的结果进行逻辑判断，确定当前状态是否可以真正判断为道路拥堵状况。若判断为拥堵状况，则发出LED牌的亮牌指示命令。否则不发出命令，如果上次发出过亮牌命令，则此时发出立刻灭牌的命令。该逻辑判断的结果也将用于对车辆拖尾违章逻辑判断。
7.系统将红绿灯识别结果和车辆追踪的信息结果进行闯红灯规则判断，确定追踪车辆是否符合闯红灯的违章规则，若符合则记录下违章车辆的信息，用于车辆闯红灯违章的取证;否则不进行信息记录。
8.系统将红绿灯识别的结果和拥堵判别的结果进行逻辑判断结合车辆追踪的信息结果进行拖尾违章的规则判断，确定追踪车辆是否符合拖尾违章的规则，若符合则记录下违章车辆的信息，用于车辆拖尾违章的取证;否则不进行记录。
9.系统读取拖尾违章信息的结果和闯红灯违章信息的结果，根据相应的信息从图片缓冲队列中去获取相应的图片和视频进行存储，从而完成违章的取证。.................
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第三章基于需求的系统解决方案............................16
 3.1基本硬件要求........................................................16
3.2摄像机架设...........................................................16
3.3卡口抓拍解决方案...............................................18
3.3.1设备安装方案示图(图3.1)..................................18
3.3.2与传统地感线圈卡口方式比较的优缺点..........19
3.4闯红灯抓拍的解决方案...............................................20
3.4.1设备安装方案示图(图3.2)..........................................21
3.4.2与传统地感线圈闯红灯抓拍方式比较的优缺点........21
3.5基于视频分析的拖尾抓拍解决方案..............................23
 3.5.1 设备安装方案示图(图3.3).......................................24
3.5.2该方案的优缺点........................................................24
3.6基于视频分析处理的高清电子警察解决方案................25
3.6.1设备安装方案示图(图3.4)..........................................26
第四章系统设计框架.........................................................27
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结论
在系统开发完之后于2010年9月部署到了上海市华山路/泰安路的路口进行现场调试，经过两个月的调试于2010年n月01日在路口通过了上海市交警总队领导的验收，之后根据上海保安公司对数据格式的要求，我们对系统的数据输出格式做了相应的调整，并与n月03日成功的将数据录入到了上海保安公司违章处罚系统中，2010年H月n日经过网上公示，正式作为上海市第一套拖尾检测电子警察系统开始违章取证，取证结果从2010.n.03开始进行处罚。
基于视频分析处理的高清视频电子警察系统的实现具有非常重大的意义。首先它解决的长久以来地感线圈没法解决的拖尾违章抓拍问题，使得交警部门有了充分的证据对该行为进行处罚。同时该系统能够通过led警示牌警示司机前方的道路状况提醒司机在拥堵时应该怎么去做，从而起到缓解交通的作用。其次该系统大大降低了电子警察系统的安装、运行和维护费用，同时该套系统的部署不会影响到道路的正常通行，减少了因为施工给广大司机带来的不便。而且该系统的所有取证都是高清图片，有助于公安、交警的取证，并减少处罚时的纠纷。最后智能交通管理和社会治安管理的视频监控具的重大市场应用前景，视频监控内容由传统的人为解释转变为智能实时解释是视频监控技术的飞跃，是视频技术发展的必然，在这样一个背景下，建设针对社会治安管理和道路综合安全的智能视频监控具有重要社会意义和应用前景。

参考文献
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