我国城市智能交通中的卡口系统南通大学交通学院智能交通系统导论课题名我国城市智能交通中的卡口系统班级___ 交通设备143 ___学号 1426042071姓名_________ 卢铁 ________指导老师陆建新日期 2016.6.22目录一．系统背景二．关键技术三．卡口技术存在的问题四．卡口系统的应用五．卡口系统在工程实践中要注意的问题我国城市智能交通中的卡口系统一．系统背景随着我国综合实力和国民收入水平的提高，机动车保有量每年以15%~20%的速度在迅猛增长，道路建设步伐不断加快，全国城市化水平也在不断提高，交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，与交通相关的刑事和治安案件也逐年上升，特别是像肇事或做案后驾车沿公路逃逸、盗抢机动车辆、车辆违章行驶等。
针对上述问题，公安部相继开展了创建平安大道活动和实施畅通工程，其目的是提高交通管理水平，向科技要警力，适应我国现代化建设需要。
在现代智能交通管理中，利用视频技术获取各种交通数据和对违章车辆进行检测和监控，具有快速、准确、直观等优点，便于交通指挥管理部门和道路使用者及时了解道路交通状况，准确做出决策进行道路交通指挥管理和合理行车路径选择。
道路交通卡口系统是安装在公路任意断面上，包括的城市的出入口、收费站、省际和市际卡口等处。
卡口系统对过往车辆进行自动实时拍摄与记录，并由计算机进行车牌识别以及对车辆进行行驶速度和各类违章的检测、数据采集与报警，必将进一步加大对交通违章、涉案车辆和公路干线交通状况的监控力度，为侦破肇事逃逸案件和治安、刑事案件以及交通违章处理提供有力的线索和证据。
有效地遏制交通违章现象，消除交通隐患，降低机动车肇事逃逸和车辆盗抢案件，提高道路交通管理的智能化、现代化水平。
二．关键技术1.高清抓拍普通模拟摄像机所提供的图像最高分辨率为D1（704*576）格式，只有约40万像素，而视频检测式高清智能卡口系统采用高分辨率数字摄像机（工业数字摄像机），实现高清晰度图像的采集，系统采集的车辆图像，分辨率高达200万象素，大大提高了图像的分辨率。
在画面覆盖车道宽度达到7m时，所拍摄的车辆号牌依然可以达到130×40～45象素，单个字符达到16×32象素，驶乘人员脸部达到60×75象素，不仅可以完整反映车辆的号牌号码，还可以清晰的反映出驶乘人员的脸部特征及整个车辆的全貌和细节，为事故追查、刑事侦破等公安业务，提供更全面、准确的依据。
高清智能卡口抓拍图象及牌照、驶乘人员脸部局部图像2.车辆检测集成的虚拟线圈检测算法可对车辆进行检测；虚拟线圈是基于视频分析、运动检测、目标检测的一种技术，其原理是通过对在摄像机提供的实时视频流上设置检测区域，当车辆经过设定的区域时，该区域的背景、纹理会发生明显变化，分析系统通过对变化量的大小进行量化，当量化值和方向达到设定的条件时即认为有车通过。
与地感线圈相比其技术优势地感线圈的安装和维护都必须封闭车道、破坏路面，不仅影响路面的使用寿命，并且增加了施工的复杂度。
而虚拟线圈检测方式只要将摄像机安装在路侧立杆上即可，线圈的位置通过软件可任意设定，安装和维修时无须关闭车道操作相对简单。
地感线圈的检测功能单一，缺乏灵活性，而虚拟线圈检测系统灵活性要大于地感线圈，当路面行驶规则、位置发生改变都要重新破坏路面埋设地感线圈，而虚拟线圈检测区域可根据需要随意划分、使用方式灵活，能够满足不断变化的数据采集要求，并且支持多车道同时检测。
地感线圈的感应度极易衰减、失效，当路面积雪达到20cm以上时（相当于将车辆的底盘抬高）车检器的灵敏度将大大降低，加之潮湿的气候和长期的碾压会使路面发生型变使线圈严重受损，影响线圈的检测准确度，并且线圈的使用年限从而大打折扣，大范围的维护管理费用又成了新的问题，而采用虚拟线圈检测的系统则不存在上述的问题。
3.交通信息采集功能系统不仅通过虚拟线圈对车辆进行检测，并同时完成车辆个数、平均速度、车道占有率、车辆密度等信息的统计工作。
4.车牌自动识别在号牌识别过程中，较好的图片质量和正确定位是正确识别号牌的关键。
号牌定位的任务是确定图片中有无车辆号牌以及车辆号牌的数量和位置，但号牌定位比较复杂，车辆在图像中的位置具有不确定性，可能出现的情况大致有这几种：(1)车头位置不确定；(2)号牌在车辆上的悬挂位置不确定；(3)车辆上可能印有其它与车牌相似的号码，悬挂其它号牌或多个号牌。
(4)在本系统中利用号牌的特定纹理信息并采用多尺度分析进行号牌的定位，定位后的号牌经过号牌分割、倾斜矫正、字符定位与分割，然后采用多帧识别技术再进行字符和汉字的识别。
车牌定位倾斜矫正字符分割与定位字符和汉字的识别首先根据字符的序号，将汉字、字母和数字区分开来，然后对不同类别字符采用不同的子系统识别。
这些子系统又都融合了若干简单识别器，对待识字符进行联合识别。
5.整车道覆盖抓拍常规采用视频摄像机的标清卡口系统中，跨中线行驶车辆是造成系统漏拍的主要原因，由于受视频信号分辨率的限制，单个摄像机无法覆盖一个标准车道的宽度（3.75m）。
因此，当车辆跨中线行驶时，车辆在摄像机覆盖的盲区，相邻两个车道摄像机均无法抓拍到具有完整牌照的车辆图像（如下图）。
视频摄像机卡口拍摄区域示意图普通卡口摄像机所拍摄的牌照残缺不全的图像在改进的系统中，采用增加跨中线辅助摄像机抓拍跨中线，增加跨中线特写摄像机，在跨中线行驶车辆通过时，依靠跨中线特写摄像机补充抓拍，使跨中线行驶车辆的漏拍率得以降低，但是，采用这种方案对很多正常行驶的车辆中线辅助相机也会抓拍，会产生大量的无效图片。
高清卡口系统由于采用200万像素高分辨率数字摄像机，其拍摄画面覆盖范围可达4.5米至5米（>3.75m）。
因此，其画面已经覆盖中线，可保证跨中线行驶的车辆能在1个或2个摄像机拍摄的图片中都能被完整记录，确保了记录信息的完整性。
6.曝光过度抑制在传统的卡口系统运行过程中，部分的点位所拍摄的图像在夏天光线较强的环境下会出现白片现象，这是由于这些点位上安装的摄像机的角度正对着阳光的直射方向，光线直接照射的摄像机的CCD面阵上，造成CCD曝光溢出所造成的，由于CCD的累积电荷已经溢出，通过调整光圈或快门速度的方式都无法解决这种问题，只能从光学结构上进行着手，根据多个项目的实际经验，我公司终于寻找到了解决该问题的方法，通过在摄像机镜头的前端加装一块偏振镜片，使原来直接照射到CCD上的光线发生折射，使其改变角度后再照射到CCD 面阵上，有效地解决了该问题。
曝光过度强光抑制效果高清卡口摄像机拍摄区域示意图三．卡口技术存在的问题卡口系统架构类型的完善发展在一定程度上说明了道路卡口系统的发展已跨入轨道，但在这发展过程中也存在着不少的问题，目前道路监控卡口系统建设中存在的问题，主要体现在如下几个方面：（一）卡口系统技术性能需进一步改进。
1.雨天对车辆抓拍的效果差。
2.抓拍的空图片数量较多。
3.存在一定的漏拍率。
4.图片格式与非现场管理系统所要求的格式不兼容，需要人工转换。
（二）卡口系统功能过于单一，是否可以让其具备测速和监控报警、车辆违法行为自动查询等智能科技手段。
（三）没有建立统一的卡口数据库、后台系统，大队卡口系统独自为战，与其他大队的卡口没有整合。
（四）数据传输通过互联网传输，存在泄密的风险。
四．卡口系统的应用（一）卡口系统在高速公路上的应用1.卡口车牌识别功能车牌照识别(LPR)系统是以安防技术中的图像处理、模式识别等技术为基础的智能识别系统，通过摄像机所拍摄的道路上行驶的车辆图像进行车牌号码的识别。
一个完整的车牌自动识别系统由车辆检测、图像采集、图像预处理、车牌识别、结果输出等模块组成，当车辆检测部分检测到车辆到达时，触发图像采集装置，采集车辆清晰图像，再把车辆图像传给车牌识别部分，通过车牌识别技术识别出车牌。
车牌识别技术是一个以特定目标为对象的专用计算机视觉系统，能从一幅图像中自动进行车牌定位、自动分割字符、进而对字符进行识别。
该技术对采集到的汽车图像进行处理，能够实时准确地自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，并以计算机可直接运行的数据形式给出识别结果。
2.基于视频的卡口事件检测功能基于视频的卡口事件检测功能是一种对事件进行直接检测的方式。
主要是通过卡口的前端视频采集设备获取视频图像，通过视频和图像处理的方法完成对目标的跟踪、识别及事件检测，是一种融合视频图像处理、模式识别及数据通信等多项技术为一体的计算机视频检测技术。
这种方法相较于间接检测方法(即交通流模型推断法)而言，拥有可以对车辆跟踪、分类，检测率高，误报率低等优势，交通事件处理系统还可以实时获取直观现场状况并在满足条件的情况下为非现场执法提供证据。
3.基于车牌识别技术的卡口区间测速功能高速公路超速实时执法系统是高速公路智能交通管理系统的一个子系统。
以前的超速违章检测多为断面测速，即测算出某一车辆通过某一断面的瞬时速度判断其是否超速违章。
但是一旦司机对测速点熟悉后，就会可能会出现在高速路上见到测速提示牌后猛踩一脚刹车以躲避处罚的情况。
基于车牌识别技术的区间测速能更好地监测并发现长距离超速违章现象，可避免断面测速被人为规避，对驾驶员产生较大的威慑作用，促使其在监测区间路段内不敢长时间存在超速行为，否则违法行为可能由此来保证高速公路的行车安全。
（二）卡口系统在平安城市的应用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。
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。
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。
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。
