500萬高清車輛及人臉特征卡口系統(tǒng)簡(jiǎn)析

車輛及人員卡口監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱卡口監(jiān)控系統(tǒng))，依托路口、收費(fèi)站、交通或治安檢查站等卡口點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通過該卡口的機(jī)動(dòng)車和前排司乘人員進(jìn)行拍攝、記錄、處理的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

卡口監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別過往車輛的號(hào)牌、顏色等特征，驗(yàn)證車輛的合法身份，自動(dòng)核對(duì)黑名單庫，自動(dòng)報(bào)警;在抓拍的圖片中前排駕乘人員的面部特征可清晰辨識(shí)，提取人臉特征圖和人臉特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(chǎng)執(zhí)法和監(jiān)視系統(tǒng)。

系統(tǒng)簡(jiǎn)介

卡口監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)道路交通狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)道路上的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行檢測(cè)、抓拍、識(shí)別(機(jī)動(dòng)車車牌)、前排司乘人員人臉特征圖/人臉特征參數(shù)的檢測(cè)和提取;將抓拍圖片、車牌識(shí)別結(jié)果上傳控制中心，控制中心內(nèi)的計(jì)算機(jī)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(jìn)處理。

系統(tǒng)采用500萬高清視頻檢測(cè)方式對(duì)機(jī)動(dòng)車道進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)有機(jī)動(dòng)車通過時(shí)，高清500萬卡口一體機(jī)抓拍1~2張圖片，高清卡口一體機(jī)對(duì)圖片進(jìn)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(cè)記錄系統(tǒng)采用了最新視頻識(shí)別、DSP嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)，可對(duì)機(jī)動(dòng)車輛進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，輸出車輛的高清圖片以及車輛的相關(guān)信息，同時(shí)對(duì)車輛前排司乘人員進(jìn)行人臉特征圖片、人臉特征參數(shù)的分析和提取。對(duì)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(duì)各種路況進(jìn)行靈活配置?？刂浦行墓芾碛?jì)算機(jī)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(gè)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(píng)。

系統(tǒng)架構(gòu)

高清車輛及人員智能監(jiān)測(cè)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(jī)、檢測(cè)/抓拍補(bǔ)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(cè)記錄系統(tǒng)分為：車輛檢測(cè)/識(shí)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(cè)和提取、補(bǔ)光、數(shù)據(jù)傳輸、控制中心計(jì)算機(jī)等子系統(tǒng)。

車輛檢測(cè)/識(shí)別

基于視覺的車輛檢測(cè)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(cè)技術(shù)是智能交通管理系統(tǒng)的重要部分。基于視覺的車輛檢測(cè)是非常具有挑戰(zhàn)性的，被檢測(cè)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(shí)車輛的遮擋和光照條件的不同也改變了車輛的整個(gè)外觀;基于車輛特征的車輛檢測(cè)，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(jìn)車輛檢測(cè)系統(tǒng)提高檢測(cè)率和降低誤檢率。

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

車輛特征是對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別最有效的元素，車輛號(hào)牌是車輛特征中具有唯一性的元素。通過對(duì)車輛號(hào)牌的識(shí)別和跟蹤，可以有效地檢測(cè)、識(shí)別、跟蹤車輛。

車輛特征檢測(cè)將車輛和車輛號(hào)牌作為目標(biāo)，針對(duì)視頻流中通過的車輛進(jìn)行響應(yīng)，保證了對(duì)車輛的高抓拍率和車牌識(shí)別率。

高清車輛及人員智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視頻檢測(cè)技術(shù)，對(duì)車輛行駛過程中的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)逐幀處理和識(shí)別，特別是獨(dú)特的車輛特征跟蹤和比對(duì)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(shí)別精度。

通過對(duì)車輛特征的視頻檢測(cè)，自動(dòng)記錄車輛的位置信息，分析車輛的運(yùn)行軌跡和行駛狀態(tài)，對(duì)設(shè)定位置的車輛進(jìn)行抓拍。

卡口功能

機(jī)動(dòng)車道上的高清卡口一體機(jī)對(duì)車道內(nèi)的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻檢測(cè)，高清卡口一體機(jī)實(shí)時(shí)逐幀對(duì)圖像進(jìn)行分析處理，當(dāng)有機(jī)動(dòng)車進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí)，高清卡口一體機(jī)抓拍1~2圖片，抓拍補(bǔ)光燈同步閃亮;卡口一體機(jī)對(duì)圖片進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛進(jìn)行車牌識(shí)別等操作。在抓拍的圖片中，車輛特征、車牌號(hào)碼、前排駕乘人員的面部特征可清晰辨識(shí)。

·高清卡口一體機(jī)實(shí)時(shí)處理高清視頻，自動(dòng)對(duì)車輛進(jìn)行抓拍及識(shí)別車輛號(hào)牌，并將識(shí)別結(jié)果、圖片/信息等上傳;

·在抓拍的機(jī)動(dòng)車圖片中，可清晰反映車輛特征(車輛外形、車身顏色、車輛號(hào)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(shí);

·高清卡口一體機(jī)通過以太網(wǎng)將車輛號(hào)牌、圖片、路段號(hào)、時(shí)間等信息發(fā)送給控制中心;控制中心計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)和圖片后，進(jìn)行處理和保存;

·系統(tǒng)采用一體化的500萬高清卡口一體機(jī)，完成高清圖像采集、視頻分析/檢測(cè)、車牌識(shí)別等功能;符合GA/T497-2009《公路車輛智能監(jiān)測(cè)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(diǎn)、車道、行駛方向、時(shí)間、車牌號(hào)碼、車輛類型、圖片序號(hào)等信息;且可以根據(jù)客戶需求進(jìn)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(cè)速

可快速檢測(cè)實(shí)時(shí)通過車輛的行駛速度，原理如下。

·方式一：標(biāo)定卡口一體機(jī)的垂直高度和與車道的水平位置，標(biāo)定視野中的遠(yuǎn)端距離及近段距離，在平直的車道上即可實(shí)現(xiàn)視頻測(cè)速。逐幀實(shí)時(shí)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(diǎn)時(shí)間，通過計(jì)算分析，獲取車輛的行使速度;

·方式二：通過比對(duì)實(shí)際場(chǎng)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(shí)際場(chǎng)景還原為3D場(chǎng)景，在三維空間內(nèi)對(duì)車輛進(jìn)行視頻測(cè)速。對(duì)車輛信息實(shí)現(xiàn)逐幀實(shí)時(shí)處理，可以得出車輛行駛在攝像機(jī)視野范圍內(nèi)的精確軌跡，通過計(jì)算分析，獲取車輛的行駛速度。

2、交通參數(shù)采集

實(shí)時(shí)采集車流量、平均時(shí)速、車頭時(shí)距、道路占有率等交通參數(shù)，依據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，將交通參數(shù)匯總后實(shí)時(shí)上傳控制中心?？蓪?duì)車輛類型進(jìn)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(zhǎng)、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(duì)高清圖像中的車輛進(jìn)行檢測(cè)、鎖定、跟蹤，根據(jù)車輛運(yùn)動(dòng)軌跡與用戶定義的車道標(biāo)識(shí)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(duì)違章車輛進(jìn)行抓拍，取得執(zhí)法證據(jù)。

人臉特征圖檢測(cè)和提取

自動(dòng)掃描(檢測(cè))抓拍的高清圖像，使用高效的人臉檢測(cè)算法，配合先進(jìn)的目標(biāo)融合、決策策略，實(shí)時(shí)定位出其中含人臉信息的區(qū)域坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)智能化的實(shí)時(shí)人臉檢測(cè)。

通過組織大量的人臉、非人臉圖像數(shù)據(jù)，應(yīng)用先進(jìn)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(duì)從前端系統(tǒng)輸入的圖像進(jìn)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(cè)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(shí)別機(jī)理可減少?gòu)?fù)雜背景對(duì)識(shí)別系統(tǒng)的干擾;

·檢測(cè)出左右旋轉(zhuǎn)15°，上下旋轉(zhuǎn)10°的人臉;

·處理速度快捷：對(duì)500萬像素高清圖像，檢測(cè)時(shí)間小于300ms;

·擁有大于95%的正面人臉檢測(cè)率;

檢測(cè)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)化圖像進(jìn)行特征提取，獲得特定的便于機(jī)器識(shí)別、分類的人臉描述特征圖。

補(bǔ)光子系統(tǒng)

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

檢測(cè)補(bǔ)光燈和抓拍補(bǔ)光燈的曝光同步電路，與高清卡口一體機(jī)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(duì)各種物體進(jìn)行拍攝，使抓拍的圖片可清晰辨識(shí)車輛外形特征及駕乘人員的面部特征，有效地進(jìn)行車輛號(hào)牌的識(shí)別和物體的辨識(shí)。具有效率高、對(duì)駕駛員視覺干擾小等優(yōu)點(diǎn)。

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(jī)←→LED抓拍補(bǔ)光燈/檢測(cè)補(bǔ)光燈，數(shù)字信號(hào)-開光量傳輸;

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

控制中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1、控制中心系統(tǒng)構(gòu)成和功能

控制中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由服務(wù)器、中心平臺(tái)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(jìn)行處理后存入數(shù)據(jù)庫。提供按時(shí)間、地點(diǎn)、車牌號(hào)碼等分類統(tǒng)計(jì)查詢、按時(shí)間段比對(duì)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(jìn)行人臉特征參數(shù)提取并將人臉特征圖、對(duì)應(yīng)的特征向量存入數(shù)據(jù)庫。控制中心軟件基于模塊化的架構(gòu)，采用多模塊的模式，對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)。主要特點(diǎn)有以下幾項(xiàng)。

·穩(wěn)定性：對(duì)長(zhǎng)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(hù)：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(dòng);

·系統(tǒng)擴(kuò)展靈活：基于多模塊化體系結(jié)構(gòu)，當(dāng)業(yè)務(wù)增大時(shí)，可以部署更多的應(yīng)用服務(wù)器，提高對(duì)客戶端的響應(yīng)，而所有變化對(duì)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(tái)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(duì)過往車輛數(shù)據(jù)、打印過往車輛單據(jù)、查詢、統(tǒng)計(jì)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(tái)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(shí)，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(jī)，工控機(jī)抓拍到布控車輛后上傳報(bào)警，數(shù)據(jù)交換總線處理布控報(bào)警并通知實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)，布控報(bào)警查詢支持事后查詢。

4、實(shí)時(shí)報(bào)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(duì)布控報(bào)警信息、違法報(bào)警信息實(shí)時(shí)處理的客戶機(jī)上，當(dāng)有違法信息、布控報(bào)警信息時(shí)，會(huì)根據(jù)系統(tǒng)對(duì)報(bào)警聲音、報(bào)警圖標(biāo)等相關(guān)信息的配置進(jìn)行報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。每個(gè)客戶機(jī)可以單獨(dú)設(shè)置報(bào)警聲音、報(bào)警圖標(biāo)等配置信息。

5、流量事件檢測(cè)系統(tǒng)

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

6、人臉特征參數(shù)處理/人像比對(duì)

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

檢測(cè)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)化圖像進(jìn)行特征提取，獲得特定的便于機(jī)器識(shí)別、分類的人臉描述特征。

·圖像處理：人臉定位，關(guān)鍵點(diǎn)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(chǔ)：保存每張人臉圖像、特征文件以及位置、時(shí)間、通道信息。

人臉比對(duì)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(duì)，并獲得最終比對(duì)結(jié)果。在標(biāo)準(zhǔn)配置條件下，比對(duì)速率200萬次/秒。

把當(dāng)前處理模型特征與預(yù)設(shè)后臺(tái)模型庫中的個(gè)體特征作逐一比對(duì)，分別獲得比對(duì)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(gè)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;

·實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)比對(duì)結(jié)果的批量輸出;

·服務(wù)器為標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí)，比對(duì)速度200萬次/秒;

·匹配精度可根據(jù)需要設(shè)置;

·輸出數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)相比，數(shù)量下降1.5個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，準(zhǔn)確率為98%。