浅析智能监控卡口系统在平安城市的应用

          智能交通系统作为平安城市建设的重要组成部分，承担着车辆行为监控的重要任务，同时随着机动车数量的持续快速增长，交通事故、交通拥堵及与机动车相关的治安案件也迅速增长，智能交通系统对于提高刑事案件侦破率、缓解交通拥堵、提高道路通行效率方面发挥着越来越重要的作用，政府主管部门对于智能交通系统的重视程度也越来越高。

          近年来天地伟业在视频监控的基础上，将交通卡口的技术融入到监控相机中，使监控相机在录像的同时，兼顾识别车辆信息，称之为智能监控卡口系统（也称：城市泛卡口系统）。

          智能监控卡口系统是一种面向城市治安防控和交通管理的复合型的高清视频监控系统。在满足常规道路监控系统对道路断面全覆盖的视频监控需求以及全天候的高清录像需求的同时，智能监控卡口系统引入全画面视频检测、视频跟踪、车牌识别等多种业内领先的视频智能技术，使得传统的道路监控系统具备了以下特色功能：

          1、 机动车通行记录抓拍1张图片、支持车流量统计；

          2、 机动车特征属性（车牌识别功能、车牌颜色识别功能、车身颜色识别功能、车型识别功能）自动提取；

          3、 支持结构化语义；

          4、 支持机非人抓拍；

          5、 结合中心管理平台的研判分析模块可实现以下业务应用：

              基于特征属性的视频录像及图片快速检索；

              假/套牌车辆实时分析及报警；

              基于特征属性的车辆智能研判；

          智能监控卡口系统主要用于城市道路、主干道、次干道、支路等城市道路环境的普通治安视频监控、车辆抓拍和车牌识别，单台智能监控卡口抓拍单元可实现对3车道及以下道路断面的高清视频监控的全覆盖。

          一、智能监控卡口系统构成

          智能监控卡口系统由前端子系统、网络传输子系统和后端管理子系统组成。实现对监控点道路全断面的视频监视、图像传输、图像预览、录像存储、录像检索回放及管理，同时实现对机动车进行图片抓拍、识别、传输、处理、分析与集中管理。

　　前端直传和前端主机备份两种方式灵活选用

          1.前端子系统

          负责完成道路断面的高清视频图像采集、编码、压缩及图像上传，同时负责完成对机动车的信息采集和分类。包括车辆特征照片、车牌号码与车牌颜色等。并完成图片信息识别、数据缓存以及压缩上传等功能，主要由智能监控卡口抓拍单元、光纤传输设备组成。

          2.网络传输子系统

          前端子系统局域网由一部工业交换机将同一路口所有的智能监控卡口抓拍单元组成路口局域信息交换系统，通过光收发器或EPON ONU将交换机的网络信号传输到中心。

智能监控卡口系统组网示意图

          3.中心管理子系统

          智能监控卡口前端系统实现了在监控相机中嵌入车牌识别、车身颜色识别、车标识别、视频检测、视频测速、机非人抓拍等多种智能化应用。前端相机将所过车生成的图片、视频以及识别的信息回传到中心，进行存储（包含结构化的视频），为平台软件的数据比对，利用技战法、套牌分析等技术进行挖掘分析。更准确地定位跟踪嫌疑车辆，与标准卡口一样，是公安破案的有力武器。

          搭建平台后可实现对辖区内相关数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享，由中心管理平台和存储系统（TDR）组成。中心管理平台由搭载平台软件模块的服务器组成，包括：总控管理服务器、数据库服务器、交通数据接收服务器等。

          平台以公安实战业务应用为导向，以视频图像应用为手段，综合城市治安监控、治安卡口监控、卡口抓拍等多业务的全方位应用管理系统。集成了巡逻监控、稽查布控、地图应用、资产运维、系统配置等多种业务应用，集多种管理手段、分析处理手段于一体，最大程度地提高了视频监控的作用和效率。

          平台提供开放的第三方系统集成接口，能与GIS系统、三台合一接处警系统、稽查布控系统等公安其它业务子系统进行集成，实现警视联动，为各类报警提供警情处置预案，结合GIS/ GPS系统，对报警点、监控点进行定位跟踪，实现对车辆、警力的可视化指挥与调度，能够最大程度地实现跨地区、跨部门视频监控资源的共享和互联互通互控，提供一个视频信息资源的统一监控检索系统，充分发挥视频监控在加强城市管理、提高警务效率、组织群防群治、预防和打击违法犯罪等方面的作用。

          二、智能监控卡口工作原理

          智能监控卡口系统前端主要由抓拍单元、补光灯组成。抓拍单元采用200万像素CMOS传感器，分辨率为1920*1080。

          抓拍单元内置抓拍算法，可以将经过的车辆进行采集、检测、抓拍、识别、存储、输出等功能。

           相机通过高清视频对过往车辆进行采集，通过内置算法完成车辆检测、跟踪、抓拍、识别、存储和图片传输的功能。

           检测方式可以有视频检测、和外触发检测。由于视频检测无需外接设备，故障点少，性价比高，所以在目前应用中视频检测较为广泛。算法通过高性能的处理器，可将车辆的重要元素提取并处理。将车灯、车牌、车标、车型多项特征来提升捕获率。

          提高抓拍率后同时还需降低误抓拍，例如（杆体抖动、树影、雪花、落叶等干扰）算法增加了自学习功能，具备一定的抗干扰能力。算法对相机采集的场景进行分析学习、通过图像差分，背景学习和车型分析、动态物体跟踪以及对环境光线变化和机、非、人运动物体归类等一系列过程，保证相机全天候都可稳定抓拍。

           三、智能监控卡口在平安城市应用中的特点

           1.卡口记录抓拍

           智能监控卡口系统在满足日常视频监控需求的基础上，通过实时智能识别、轨迹跟踪，准确记录过往车辆经过的信息，清晰辨别车身、车牌号、车型等特征，包括机动车经过的地点、行驶方向、经过时间、号牌号码、号牌颜色、车辆类型等内容。

          系统抓拍卡口信息，图像清晰，满足国标要求，也可以设置不启用图片抓拍，节省占用空间，会记录卡口过车信息，供结构化语义分析使用，减少了人工查询海量视频录像的负担，通过特征信息，能够快速检索、定位到指定时间段的视频，极大的提高了公安、交警查办案件的效率。

         2.智能分析、识别

          智能监控卡口系统具备视频智能检测和分析功能，可自动对车辆牌照进行识别，包括车牌号码、车牌颜色和车型等，通过对运动车辆的运行轨迹分析、视频跟踪，达到准确抓拍。

          车牌识别支持大角度识别，在各种条件下能极大的提高识别准确率，较好的满足各种施工条件，同时具备视频测速功能。

          传统的车牌识别，车牌字符能够正确分割的前提是车牌图像能够水平，以至于水平投影和垂直投影能够正常进行，本系统通过智能车牌角度检测、倾斜矫正和图像旋转等高科技手段，达到准确识别出车牌信息的效果。

          3.非机动车行人检测

          步行、自行车、二三轮车等“慢行交通”群体，目前仍是城市交通出行的主流群体，本系统具备非机动车、行人的检测功能，这样对监控下的有动态信息的物体都可以检测到并记录，这样记录信息更全面，有了这些信息，进一步减少了人工查询大量视频信息取证的负担，可以直接根据特征进行定位。

          4.视频兼容H.265

          智能监控卡口系统视频采用最新的H.265编码技术，能够提高压缩效率，提高鲁棒性和错误恢复能力，减少实时的时延，减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。

          H.265作为新的视频编码标准，编解码效率相比H.264可以提高10%以上，以编码单位来说，H.264中每个宏块大小都是固定的16x16像素，而H.265的编码单位可以选择从最小的8x8到最大的64x64，在相同的图象质量下，相比于H.264，通过H.265编码的视频大小将减少30%左右，在码率减少50%的情况下，H.265编码视频的质量还能与H.264编码视频近似甚至更好，其本质上说是比预期的信噪比要好。

           在不久的将来，H.265很可能将会成为主流。

           5.抓拍图片字符叠加

           抓拍图片的灵活、多样字符叠加，个性化设置，满足不同现场、不同用户的需求。

           字符叠加可以选择叠加在图片上、图片下或是图片内，图片上或图片下会自动增加黑边。字符叠加的颜色、大小和背景色可以任意设置，方便调整。字符叠加的位置可以任意配置，灵活拖动，多选对齐。

           叠加的内容可以任意配置，可以定制别名，组合选择，支持自定义，还可以叠加车牌小图片，方便查看车牌信息。设置好字符叠加后，可以手动抓拍图片，进行真实图片的效果预览，方便调试、设置和查看效果。

           6.流量统计

          智能监控卡口系统支持每个车道的数据流量检测，实时更新显示流量检测数据。

          检测时间间隔可以自定义设置，检测的数据包括车流量、平均速度、时间占有率、车头时距等。

          路口车道的数据流量实时更新显示，方便用户实时查看路口通行情况，了解路况信息，也可以进行数据统计，对居民的日常出行和以后的道路规划、改造提供最直接的依据信息。

          7.平台接入

          传统的平台接入方式，都是把前端相机接入前端主机，再通过前端主机传给后端平台，供平台使用，本系统直接引入了前端相机直连平台后端的方式，节省了前端主机的成本，加快了平台接收数据的速度，提高了平台分析数据、稽查布控的能力。

          智能监控卡口抓拍单元可以直接接入TDR（交通数据接收服务器），供智慧城市平台使用。

          通过网络协议，系统将抓拍及检测的数据实时自动上传到智慧城市平台，减少了通过主机再转发给平台后端的环节，速度更快，更实时，加快违法处罚系统的处理速度和处理能力。

          车辆数据信息包括：车辆经过的时间、地点、车道、车速、车辆与道路环境全貌兼车牌特写图片、车辆行驶速度、车牌号码、车牌颜色等。

          系统支持断点续传功能，在断网情况下，可将抓拍的图片及相关车辆数据暂时存储在本地抓拍相机SD卡（最大支持128G）中，到网络恢复正常后，将断网期间的数据自动上传到中心平台数据库，保证车辆数据不丢失。

          8.记录查询，视频检索

          结合相机的卡口记录信息，可以对特征信息进行快速检索，定位视频，方便查询和分析现场场景，更快的发现问题，解决问题。

          可以对查询条件进行筛选，查询条件包括车辆的经过时间段、路口、车牌号码、车辆品牌、车身颜色等，通过记录信息，直接定位、播放该时间点的视频信息，观察案发现场的录像全过程，方便公安、交警的取证。

          9.施工安装简单方便

          智能监控卡口设备的安装相比传统的卡口系统要简便很多，传统的卡口安装对立杆高度、杆件横挑臂的长度、抓拍的角度等都有严格的要求，而智能监控卡口对立杆高度在没有特殊要求的情况下，一般要求立杆高度为4～6米；杆件横挑臂的长度可根据现场实际情况从最边车道上方伸出1-3米。

          结束语：

          智能监控卡口系统用于弥补卡口系统在分布区域上的空白，可以覆盖城市的各支路、单行线等非主干道。在传统视频监控模式的基础上增加机动车抓拍、号牌识别、布控等功能，解决了传统的视频监控模式海量视频录像堆砌在中心，需要大量人力投入进行人工查车的问题；同时配合平台实现布控报警，让新一代监控相机实现从事后查证到主动视频防控的质的飞跃。