500萬高清車輛及人臉特征卡口系統(tǒng)簡析

作者：時間：2012-08-09 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　概述

車輛及人員卡口監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱卡口監(jiān)控系統(tǒng))，依托路口、收費站、交通或治安檢查站等卡口點，實現(xiàn)對通過該卡口的機動車和前排司乘人員進行拍攝、記錄、處理的現(xiàn)場監(jiān)控。

卡口監(jiān)控系統(tǒng)可自動識別過往車輛的號牌、顏色等特征，驗證車輛的合法身份，自動核對黑名單庫，自動報警;在抓拍的圖片中前排駕乘人員的面部特征可清晰辨識，提取人臉特征圖和人臉特征參數(shù)，實現(xiàn)對交通違法、肇事逃逸、刑事犯罪等嫌疑車輛及人員的監(jiān)控與處置，是重要的非現(xiàn)場執(zhí)法和監(jiān)視系統(tǒng)。

系統(tǒng)簡介

卡口監(jiān)控系統(tǒng)對道路交通狀況進行實時監(jiān)測，對道路上的機動車進行檢測、抓拍、識別(機動車車牌)、前排司乘人員人臉特征圖/人臉特征參數(shù)的檢測和提取;將抓拍圖片、車牌識別結(jié)果上傳控制中心，控制中心內(nèi)的計算機接收前端設(shè)備的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)處理后存入數(shù)據(jù)庫并進處理。

系統(tǒng)采用500萬高清視頻檢測方式對機動車道進行實時檢測，當(dāng)有機動車通過時，高清500萬卡口一體機抓拍1~2張圖片，高清卡口一體機對圖片進行處理后，上傳至控制中心。

目前，高清車輛及人員智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)采用了最新視頻識別、DSP嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)，可對機動車輛進行準(zhǔn)確檢測，輸出車輛的高清圖片以及車輛的相關(guān)信息，同時對車輛前排司乘人員進行人臉特征圖片、人臉特征參數(shù)的分析和提取。對車輛采用高清視頻抓拍方式，且將環(huán)境光照影響等各種干擾因素的影響最大程度地降低。

系統(tǒng)采用基于IP的網(wǎng)絡(luò)接口，易于與其它設(shè)備接口，可針對各種路況進行靈活配置?？刂浦行墓芾碛嬎銠C系統(tǒng)與各路口設(shè)備的連接采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個路口均可以通過網(wǎng)絡(luò)與控制中心系統(tǒng)直接連接，以傳輸車輛/人員信息和高清圖片。大幅度提高車輛/人員捕獲率和記錄有效率，得到用戶的廣泛好評。

系統(tǒng)架構(gòu)

高清車輛及人員智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)由下列設(shè)備等構(gòu)成：

·系統(tǒng)前端設(shè)備(高清500萬卡口一體機、檢測/抓拍補光燈、網(wǎng)絡(luò)交換/傳輸設(shè)備);

·控制中心設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)交換/傳輸設(shè)備、服務(wù)器)。

系統(tǒng)功能

高清車輛及人員智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)分為：車輛檢測/識別/記錄、交通參數(shù)采集/違章取證、人臉特征圖和人臉特征參數(shù)的檢測和提取、補光、數(shù)據(jù)傳輸、控制中心計算機等子系統(tǒng)。

車輛檢測/識別

基于視覺的車輛檢測技術(shù)被越來越多地應(yīng)用于智能交通管理系統(tǒng)，可靠的車輛檢測技術(shù)是智能交通管理系統(tǒng)的重要部分?；谝曈X的車輛檢測是非常具有挑戰(zhàn)性的，被檢測的車輛具有不同的速度、形狀、尺寸、角度和顏色，車輛的外觀還要受到車輛的姿態(tài)以及它周圍目標(biāo)物的影響，同時車輛的遮擋和光照條件的不同也改變了車輛的整個外觀;基于車輛特征的車輛檢測，具有較好的適應(yīng)性，能夠適應(yīng)不同的道路交通環(huán)境，能有效促進車輛檢測系統(tǒng)提高檢測率和降低誤檢率。

車輛特征識別技術(shù)是對動態(tài)場景中移動目標(biāo)的定位、識別和跟蹤，是分析、判斷目標(biāo)特征和行為的一項高新技術(shù);其關(guān)鍵是車輛特征的捕獲和識別，這其中包括了車型識別、車牌識別、車牌顏色識別及車輛顏色識別等技術(shù);其對車輛的特征的識別可以達到精確、準(zhǔn)確、快速的要求。

車輛特征是對車輛進行檢測和識別最有效的元素，車輛號牌是車輛特征中具有唯一性的元素。通過對車輛號牌的識別和跟蹤，可以有效地檢測、識別、跟蹤車輛。

車輛特征檢測將車輛和車輛號牌作為目標(biāo)，針對視頻流中通過的車輛進行響應(yīng)，保證了對車輛的高抓拍率和車牌識別率。

高清車輛及人員智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)采用先進的計算機視頻檢測技術(shù)，對車輛行駛過程中的圖像進行實時逐幀處理和識別，特別是獨特的車輛特征跟蹤和比對技術(shù)可以將有效信息充分利用起來，從而大大提高系統(tǒng)的識別精度。

通過對車輛特征的視頻檢測，自動記錄車輛的位置信息，分析車輛的運行軌跡和行駛狀態(tài)，對設(shè)定位置的車輛進行抓拍。

卡口功能

機動車道上的高清卡口一體機對車道內(nèi)的機動車進行實時視頻檢測，高清卡口一體機實時逐幀對圖像進行分析處理，當(dāng)有機動車進入檢測區(qū)域時，高清卡口一體機抓拍1~2圖片，抓拍補光燈同步閃亮;卡口一體機對圖片進行處理，實現(xiàn)對車輛進行車牌識別等操作。在抓拍的圖片中，車輛特征、車牌號碼、前排駕乘人員的面部特征可清晰辨識。

·高清卡口一體機實時處理高清視頻，自動對車輛進行抓拍及識別車輛號牌，并將識別結(jié)果、圖片/信息等上傳;

·在抓拍的機動車圖片中，可清晰反映車輛特征(車輛外形、車身顏色、車輛號牌);晝夜均能有效克服車窗反光，在抓拍的圖片中，前部駕乘人員的面部特征可清晰辨識;

·高清卡口一體機通過以太網(wǎng)將車輛號牌、圖片、路段號、時間等信息發(fā)送給控制中心;控制中心計算機接收到數(shù)據(jù)和圖片后，進行處理和保存;

·系統(tǒng)采用一體化的500萬高清卡口一體機，完成高清圖像采集、視頻分析/檢測、車牌識別等功能;符合GA/T497-2009《公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，圖片信息可清晰地反映地點、車道、行駛方向、時間、車牌號碼、車輛類型、圖片序號等信息;且可以根據(jù)客戶需求進行相應(yīng)修改，以滿足各種不同的需求。

交通參數(shù)采集/違章取證

1、視頻測速

可快速檢測實時通過車輛的行駛速度，原理如下。

·方式一：標(biāo)定卡口一體機的垂直高度和與車道的水平位置，標(biāo)定視野中的遠端距離及近段距離，在平直的車道上即可實現(xiàn)視頻測速。逐幀實時處理，可得出車輛行駛的精確軌跡以及記錄車輛在所有參考點時間，通過計算分析，獲取車輛的行使速度;

·方式二：通過比對實際場景中參照物的位置來標(biāo)定圖像中參照物的坐標(biāo)及高度，將實際場景還原為3D場景，在三維空間內(nèi)對車輛進行視頻測速。對車輛信息實現(xiàn)逐幀實時處理，可以得出車輛行駛在攝像機視野范圍內(nèi)的精確軌跡，通過計算分析，獲取車輛的行駛速度。

2、交通參數(shù)采集

實時采集車流量、平均時速、車頭時距、道路占有率等交通參數(shù)，依據(jù)設(shè)定的時間間隔，將交通參數(shù)匯總后實時上傳控制中心?？蓪囕v類型進行判斷，在附加信息中輸出車輛類型(大、中、小型)，且還可輸出車輛具體尺寸(米)車長、車寬信息，方便用戶查看或信息調(diào)用。

3、車輛違章取證功能

對高清圖像中的車輛進行檢測、鎖定、跟蹤，根據(jù)車輛運動軌跡與用戶定義的車道標(biāo)識線，判斷車輛是否軋線、越線、逆行等違章行為，并區(qū)分車道分隔線、雙黃線，對違章車輛進行抓拍，取得執(zhí)法證據(jù)。

人臉特征圖檢測和提取

自動掃描(檢測)抓拍的高清圖像，使用高效的人臉檢測算法，配合先進的目標(biāo)融合、決策策略，實時定位出其中含人臉信息的區(qū)域坐標(biāo)，實現(xiàn)智能化的實時人臉檢測。

通過組織大量的人臉、非人臉圖像數(shù)據(jù)，應(yīng)用先進的算法，訓(xùn)練獲得最佳的人臉表述特征，并將大量的特征按照一定結(jié)構(gòu)組織起來，形成特殊的人臉特征分類器。利用該特征分類器對從前端系統(tǒng)輸入的圖像進行全方位的人臉?biāo)阉?，將圖像中滿足特征分類器篩選條件(與特征分類器的匹配度滿足一定條件)的檢測區(qū)域確定為人臉目標(biāo)，完成人臉目標(biāo)的定位。

·采用狀態(tài)識別機理可減少復(fù)雜背景對識別系統(tǒng)的干擾;

·檢測出左右旋轉(zhuǎn)15°，上下旋轉(zhuǎn)10°的人臉;

·處理速度快捷：對500萬像素高清圖像，檢測時間小于300ms;

·擁有大于95%的正面人臉檢測率;

檢測出來的人臉圖像經(jīng)過圖像處理、模型調(diào)整定位、圖像標(biāo)準(zhǔn)化等系列操作，最終通過對標(biāo)準(zhǔn)化圖像進行特征提取，獲得特定的便于機器識別、分類的人臉描述特征圖。

補光子系統(tǒng)

車道設(shè)置檢測補光燈和抓拍補光燈各1臺。檢測補光燈可在夜間等環(huán)境亮度較低的情況時，光控電路自動開啟檢測補光燈;對高清攝像機檢測區(qū)域內(nèi)進行補光，與CCD的曝光信號同步，使圖像質(zhì)量滿足對車輛視頻檢測和車牌識別要求。檢測補光燈使用大功率LED、具有恒壓/恒流驅(qū)動電路和良好的散熱結(jié)構(gòu)和措施，使檢測補光燈穩(wěn)定及可靠的運行。而當(dāng)卡口一體機檢測到車輛并發(fā)出抓拍觸發(fā)信號后，補光控制模塊接收到該抓拍觸發(fā)信號后發(fā)出觸發(fā)脈沖至抓拍補光燈;抓拍補光燈閃亮，閃亮?xí)r間與高清卡口一體機閃光觸發(fā)信號同步，高清卡口一體機同時抓拍1張圖片，確保圖片中機動車(含司乘人員面部)的特征和細(xì)節(jié)清晰可辨識。

檢測補光燈和抓拍補光燈的曝光同步電路，與高清卡口一體機的曝光保持同步，可以在晝間、夜間、車輛大燈開啟等情況下，有效的對各種物體進行拍攝，使抓拍的圖片可清晰辨識車輛外形特征及駕乘人員的面部特征，有效地進行車輛號牌的識別和物體的辨識。具有效率高、對駕駛員視覺干擾小等優(yōu)點。

數(shù)據(jù)傳輸

可分為前端設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸和控制中心數(shù)據(jù)傳輸。

1、前端設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸：

·高清卡口一體機←→LED抓拍補光燈/檢測補光燈，數(shù)字信號-開光量傳輸;

·高清卡口一體機←→前端存儲器，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸;

2、控制中心數(shù)據(jù)傳輸：

·高清卡口一體機←→控制中心，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。

控制中心計算機系統(tǒng)

1、控制中心系統(tǒng)構(gòu)成和功能

控制中心計算機系統(tǒng)由服務(wù)器、中心平臺軟件、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備等組成。接收前端設(shè)備的數(shù)據(jù)和圖片，進行處理后存入數(shù)據(jù)庫。提供按時間、地點、車牌號碼等分類統(tǒng)計查詢、按時間段比對查詢等功能，以精確方式或者模糊方式檢索查詢車輛歷史記錄，并能以圖形、圖表方式顯示、打印。接收前端設(shè)備傳回的人臉特征參數(shù)/圖，進行人臉特征參數(shù)提取并將人臉特征圖、對應(yīng)的特征向量存入數(shù)據(jù)庫?？刂浦行能浖谀K化的架構(gòu)，采用多模塊的模式，對軟件進行設(shè)計、開發(fā)。主要特點有以下幾項。

·穩(wěn)定性：對長期工作的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，多模塊化體系結(jié)構(gòu)提供了更可靠的穩(wěn)定性;

·易維護：由于軟件模塊化，當(dāng)業(yè)務(wù)規(guī)則變化后，只需要修改相應(yīng)模塊既可，其他模塊軟件基本不做改動;

·系統(tǒng)擴展靈活：基于多模塊化體系結(jié)構(gòu)，當(dāng)業(yè)務(wù)增大時，可以部署更多的應(yīng)用服務(wù)器，提高對客戶端的響應(yīng)，而所有變化對客戶端透明。

2、車輛信息管理系統(tǒng)

車輛信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是中心平臺的開始數(shù)據(jù)模塊，支持錄入過往車輛數(shù)據(jù)并上傳圖片和視頻、核對過往車輛數(shù)據(jù)、打印過往車輛單據(jù)、查詢、統(tǒng)計并導(dǎo)出過往車輛數(shù)據(jù)。

3、稽查布控管理系統(tǒng)

稽查布控管理系統(tǒng)是中心平臺的車輛查緝模塊，支持錄入、導(dǎo)入布控車輛數(shù)據(jù)、審核、撤銷、結(jié)案處理并支持自定義布控設(shè)置。審核布控車輛的同時，通知數(shù)據(jù)交換總線發(fā)布相關(guān)布控車輛給前端工控機，工控機抓拍到布控車輛后上傳報警，數(shù)據(jù)交換總線處理布控報警并通知實時報警系統(tǒng)，布控報警查詢支持事后查詢。

4、實時報警管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)為C/S窗體應(yīng)用程序，安裝在需要對布控報警信息、違法報警信息實時處理的客戶機上，當(dāng)有違法信息、布控報警信息時，會根據(jù)系統(tǒng)對報警聲音、報警圖標(biāo)等相關(guān)信息的配置進行報警，實現(xiàn)對報警信息進行實時報警。每個客戶機可以單獨設(shè)置報警聲音、報警圖標(biāo)等配置信息。

5、流量事件檢測系統(tǒng)

對每個路口進行流量統(tǒng)計，對每個路口的流量超過路口報警流量的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析?？梢詫⑺新房诤托旭偡较蜻M行自定義組合，將路口和方向組合方式進行過往車輛流量的統(tǒng)計。

6、人臉特征參數(shù)處理/人像比對

服務(wù)器可接收多臺前端設(shè)備傳回的人臉小圖，進行人臉特征參數(shù)提取并將人臉小圖、對應(yīng)的特征向量入庫。在標(biāo)準(zhǔn)配置條件下，單臺服務(wù)器可達到：35人臉/秒的處理能力。

檢測出來的人臉圖像，并經(jīng)過圖像預(yù)處理、模型調(diào)整定位、圖像標(biāo)準(zhǔn)化等系列操作，最終通過對標(biāo)準(zhǔn)化圖像進行特征提取，獲得特定的便于機器識別、分類的人臉描述特征。

·圖像處理：人臉定位，關(guān)鍵點定位，特征提取，特征矢量化等;

·特征提?。禾崛∪四樚卣鞑⑸?.4K字節(jié)/人的特征文件;

·信息存儲：保存每張人臉圖像、特征文件以及位置、時間、通道信息。

人臉比對服務(wù)器負(fù)責(zé)將已存入數(shù)據(jù)庫的人臉數(shù)據(jù)信息與目標(biāo)人臉圖片加以比對，并獲得最終比對結(jié)果。在標(biāo)準(zhǔn)配置條件下，比對速率200萬次/秒。

把當(dāng)前處理模型特征與預(yù)設(shè)后臺模型庫中的個體特征作逐一比對，分別獲得比對相似度得分，接著把得分?jǐn)?shù)值按降序排序，最后保留相似度分值最高的一系列相關(guān)個體，并將此作為系統(tǒng)的輸出結(jié)果。

·支持多種格式的人臉圖像數(shù)據(jù)輸入;

·人臉尺寸不小于80×100像素;