高速公路雷達測速抓拍系統項目技術方案書(24頁).doc
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2024-01-08
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1、高速公路雷達測速抓拍系統技術方案書2007年8月目錄一、前言1二、系統設計目標1三、系統設計原則1四、系統主要功能描述2五、系統結構與設計方案31、系統描述31.1、系統網絡拓撲圖41.2、前端雷達測速抓拍系統41.3、省廳控制中心車輛違章管理系統51.4、交通支隊營業廳車輛違章查詢系統62、雷達測速抓拍系統硬件結構63、雷達測速抓拍系統關健技術83.1、測速雷達83.2、高靈敏度數字處理彩色攝像機93.3、補光燈控制模塊93.4、系統軟件104、雷達測速抓拍系統技術說明104.1、HD125雷達測速儀104.2、測速車輛抓拍模塊124.3、路側多車道圖像采集技術144.4、車牌識別模塊14六2、應用程序設計181、程序主界面182、功能概述183、車牌識別模塊系統軟件結構21一、前言隨著綜合國力的日益壯大,公路交通也在迅猛發展,如今已成為國家經濟發展的大動脈。全國公路縱橫交錯,如織似畫,小如蛛網,大似壯錦,無論如何形容都不過分,但隨之帶來的問題是交通管理日趨復雜,各種違法、違章層出不窮,屢治不盡。這就需要交通與公安部門使用更好的科技手段來解決這個問題。利用在航空航天技術的成果,開發了基于車牌自動識別為核心技術的“雷達測速抓拍系統”。該系統可方便地安裝在高速公路兩側或隔離帶中央,自動對過往的車輛實施不停車測速、抓拍、車牌識別、黑名單比對等工作,通過實時報警提示實施攔截、現場處罰或將違3、章車輛的抓拍圖像和車牌識別信息保存在數據庫中用以事后執法;系統可靠性高、實用性強、拆裝簡單、操作方便。該系統可以大大提高公路執法的工作效率,是公安部門打擊犯罪、違章、違規行為的得力助手。二、系統設計目標“雷達測速抓拍系統”利用雷達、聲訊光電等軍事設備,結合圖像處理、模式識別、人工智能等高技術與計算機軟硬件、無線網絡整合成一套具有當今世界最為先進的雷達測速抓拍系統,為公安治理交通、糾正違章、涉黑查處等提供最為高效的執法手段,為日益復雜交通網的安全運營提供有力的保障。三、系統設計原則在系統設計中,力求滿足以下要求,以最優的性能價格比保護用戶投資: 合理性:嚴格以系統工程學及其它先進理論指導設計,使4、系統的各部分合理配置,有機融合并盡可能的發揮設備潛力和軟件功能,最大限度地提高性能價格比; 先進性:充分利用科技進步,采用先進設備和完善軟件,使系統具有完備的功能,并且易于升級換代,在保證其先進性的前提下具有較長的生命周期; 實用性:系統功能充分滿足用戶的實際需求,人機界面友好,易于使用、管理、維護; 可行性:系統設計、選材、選型符合國家和地方政府的法規政策,與用戶及上級管理部門的管理制度相適應,與用戶在經濟能力方面的實際情況相吻合; 可靠性:選用高集成設備,采用自動檢測、自動報警等技術來保證可靠性; 安全性:系統具有防誤操作特性,有較強的抗干擾、抗靜電能力,同時提供數據備份、恢復措施。系統還5、將提供用戶等級權限保護,有效排除人為因素的干擾; 擴展性:系統采用模塊化設計,提供多種數據接口,可以方便地與其它系統或設備進行連接、交互或共享。四、系統主要功能描述 多道監控:雷達測速系統能夠監測雙向10車道(可自動或手動劃分)的行駛車輛,測速抓拍距離1.876米。 超速抓拍:利用雷達測速功能,對經過雷達測速區的所有車輛進行測速,當車輛的車速超過規定的界限時,進行超速提示,同時自動抓拍超速車輛的圖像并保存在硬盤,并記錄該車輛違章的時間、地點、車長、車道號、超速值和限速值。 智能燈光控制:運用復合光技術,更好地還原車牌的原色,改善全(白)色LED燈無法達到的色彩還原效果,(LED數量40只,更適6、用于固定點位的補光);與視頻同步,防止刺眼、減小功耗和發熱量,使用攝像機的同步信號或外部脈沖信號使攝像機與補光燈頻閃頻率同步,這樣既得到補光的效果,又降低了補光燈的功耗。 車牌識別:通過攝像機的視頻信號,對超速或所有過往車輛進行自動車牌識別,可以識別車牌號碼和車牌顏色。對于無法正確識別的車牌可以人工修改。 違章處罰:系統可以將現場取證的圖片和數據信息通過無線網絡發送至指揮中心的數據庫中,利用后臺處理程序進行事后布告、通知或進入相應執法程序。 查詢統計:系統具有本地數據庫查詢、統計及打印功能。查詢包括各種指定信息的查詢和用戶自定義條件的綜合查詢;統計包括按違章條款的統計和用戶自定義條件的自由統計7、;查詢和統計的結果可按規定的表格格式打印。 遠程查詢:通過外部數據接口和遠程連接,查詢指定車輛的其它相關信息。如:車輛的注冊登記信息、車輛年檢情況、是否報廢等。 安全管理功能:用戶信息包括用戶名稱、密碼、權限、部門、職務等;系統提供用戶信息管理功能包括增加、刪除和更改;具有對操作人員的值勤工作進行查詢、統計管理。 數據庫維護與管理:數據庫維護包括數據庫的初始化、備份和導出功能,可根據需要與省廳數據庫的信息交換、轉儲、本地數據庫的更新等;對本地歷史記錄保存時間和容量可由用戶在軟件中自行調節,超過保存時間的車輛通行記錄由管理軟件自動處理。五、系統結構與設計方案1、系統描述本章針對雷達測速抓拍系統的8、組成,從系統角度出發,說明系統總體和各子系統的設計原理和組成結構。首先闡述系統基本原理組成,然后將雷達測速抓拍系統分成雷達測速系統、車輛圖像抓拍系統、車牌識別系統、圖片信息遠程傳輸系統、違章信息處理系統等加以闡述。1.1、系統網絡拓撲圖1.2、前端雷達測速抓拍系統在高速公路中央隔離帶安裝雷達測速儀、補光燈、攝像機、補光燈控制模塊無線傳輸模塊和工控機(注:雷達測速儀與其它設備距離保持在4060米范圍內),雷達測速儀安裝在離車道1.8米遠45米高的立桿上,雷達測速儀垂直于路面發射兩個雷達波,在地面形成兩個檢測區域,并自動識別和劃分出車道;當車輛通過雷達波后,系統立刻就能得出該車輛的車速、車道號、車9、長等信息,若該車輛超出預先設置好的限速值,工控機(雷達測速抓拍系統)就立即通知補光燈控制模塊對攝像機和補光燈進行補光、抓拍等操作,同時工控機記錄下來該車輛通過雷達測速儀時的視頻圖像。雷達測速抓拍系統中的車牌識別模塊對超速車輛進行車牌識別,并將識別后的超速車輛特征圖片及其他相關信息通過CDMA無線通訊模塊自動發送到省廳控制中心。雷達測速抓拍系統邏輯結構圖1.3、省廳控制中心車輛違章管理系統省廳控制中心車輛違章管理系統由臨時違章信息接收數據庫服務器、人工校驗系統和違章信息數據庫服務器等設備組成;臨時違章信息接收數據庫服務器自動接收從各個高速公路檢測點發回的違章信息及圖片,管理人員通過對違章圖片和識10、別車牌信息進行比對,若識別的車牌號碼與違章抓拍圖片中的車牌號碼不符,則將該組數據放到臨時數據庫中;若識別的車牌號碼與違章抓拍圖片中的車牌號碼一致,其他相關信息正確無誤時,則將該組數據放到違章信息數據庫服務器中,用于支隊更新數據等。省廳控制中心車輛違章管理系統邏輯結構圖1.4、交通支隊營業廳車輛違章查詢系統交通支隊營業廳車輛違章查詢系統由違章信息數據庫服務器、違章管理系統、觸摸屏查詢系統、大屏幕顯示等設備組成。交通支隊的違章信息數據庫服務器通過專用網絡定期與省中心的違章信息數據庫服務器進行數據交換:下載新的違章信息,回傳已處罰完畢的違章信息;同時交通支隊違章處理人員可以通過違章管理系統對觸摸屏及11、大屏幕等進行信息顯示和管理;駕駛員可以通過觸摸屏查詢相關違章信息和圖片。2、雷達測速抓拍系統硬件結構雷達測速抓拍系統主要由測速雷達、攝像機、圖像采集模塊、小型工控機、數據傳輸模塊、布光燈控制模塊、補光燈、安裝支架等設備。硬件設備配置及主要參數:3、雷達測速抓拍系統關健技術3.1、測速雷達 真正檢測雙向10個車道 可檢測車速、車型分類、所在車道 可檢測每個車道的車流量或占有率 不受中央隔離帶及金屬護欄的影響 可精確地檢測每個車道上每輛車的速度 自動校正安裝角度,自動監測車道 可進行遠程調試和升級3.2、高靈敏度數字處理彩色攝像機 具備強光逆光補償(Spot BLC)功能 采用最新開發的寬感應1/12、2英寸CCD,可對圖像進行內部RGB處理 最高分辨率到達530線 8檔電子快門、三檔自動增益控制及可變電子快門3.3、補光燈控制模塊 視頻同步目的:防止刺眼、減小功耗和發熱量方法:使用攝像機的同步信號或外部脈沖信號使攝像機與補光燈頻閃頻率同步,這樣既得到補光的效果,又降低了補光燈的功耗 光敏開關(啟動亮度可調)目的:自動控制LED補光燈白天熄滅,夜間點亮方法:光敏電阻作為控制開關 上位機控制LED開關目的:使用上位機控制LED開關方法:使用上位機通過RD232控制LED燈或直接使用高低電平控制 閃光燈模式(抓拍時才亮)目的:最大程度地減小功耗和延長LED壽命 運用復合光技術目的:更好地還原車牌13、的原色,改善全(白)色LED燈無法達到的色彩還原效果,(LED數量40只,更適用于固定點位補光)方法:使用多種特定波長(顏色)的LED混合幾何布局3.4、系統軟件 自動識別車道,同時能準確定位車輛所在的車道 在同一圖片中,可同時自動識別多個車輛的車牌 提供設定4種車型長度的車型編號 在超速抓拍的圖片中,只提供超速車輛的車牌號、車道號、車型編號、車速、時間和地點等信息,對未超速車輛不做處理 也可對低于最低限速的車輛進行圖片抓拍和車牌識別 能夠按大小車輛限速值實現分類超速抓拍;如大車按90km/h,小車按 120km/h限速值測速 可保存超速(或最低限速以下)車輛的3060秒錄像4、雷達測速抓拍系14、統技術說明4.1、HD125雷達測速儀l 工作原理HD125雷達測速儀內置兩個發射雷達和一個接收雷達,在檢測路面上投映兩個檢測區域,就相當于兩個線圈放在檢測路面上,經過監測區域內的車輛都會給HD125 發射一個微波信號,經過數據處理能得到相關的數據。l 產品優勢雙雷達測速 享有專利權的數字雷達波監測技術與模擬波不同。它每一秒發射100萬次雷達波,能精確定位車輛,同時可以跨越中央隔離帶的防眩板、樹叢及金屬護欄等障礙物監測到部分被遮擋的車輛,從而大大降低了隔離帶對監測精度的影響 在高速公路或橋梁的應用中,HD125只需1.8米的側移量就可以精確地監測出雙向10個車道的交通數據。(側移量是指立柱的位15、置到檢測車道邊緣線的距離) HD125可以檢測雙向10個車道的交通數據,包括車流量、單車車速、平均速度、車型分類、車道占有率等交通數據,它在檢測路上投映兩個微波帶,每當車輛經過時,它會根據車輛通過兩個雷達的時間精確地計算出每輛車的速度及其它所監測到的交通數據,通過軟件可看到實時的數據 HD125是根據車輛為基礎來檢測的,無論車輛在檢測區域內的任何地方行使,都會只顯示一輛車,即使在兩個車道中間行使,也不會像模擬設備一樣監測到兩輛車或者監測不到車輛,從而更提高了單車道的車流量精度 HD125通過管理軟件自動識別車道,并在幾分鐘之內迅速準確地完成定位及檢測工作,節省了大量的安裝設置時間 HD125支16、持許多不同類型的數據通訊方式,內置RS-232和RS-485端口,支持從9600921.6KBPS(字節/秒)之間的數據傳輸速率,選裝配件還有內置CDPD調制解調器、無線調制解調器、Smart LAN專用以太網接口 HD125應用了最先進的RF設計,表面裝配技術,數字硬件集成以及先進信號處理算法,這些技術使其具有更高的可靠性和穩定性 HD125所有的RF電路均采用一體化印刷電路設計,從而避免了連接點和連接線可能會引起的失效;采用完全自動化的制作工藝,消除了由于手工拼裝帶來的不穩定問題l 主要技術指標外形尺寸13.1710.583.25(長寬高 單位:cm)重量(凈重)2.27Kg功率消耗20217、50 km/h工作頻率24.125GHz(K-波段)雷達波發射周期100萬次/S工作溫度-40+75檢測車道雙向10車道檢測范圍1.8米76米通訊接口RS-485和RS-232 車流量精度單車道流量95% 總流量98%單車車速精度97%,10250Km/H 車型分類4種車型分類,參數可自行設置4.2、測速車輛抓拍模塊抓拍系統按照功能分為視頻采集、違章檢測、圖像抓拍和光圈控制4個功能模塊組成。l 視頻采集模塊視頻采集任務主要由攝像機和專業圖形采集模塊來完成,并通過專業圖形采集卡將視頻信息傳輸到工控機中,由應用程序在屏幕上顯示。攝像機具有自動和手動快門調節功能,根據現場光亮度將攝像機的快門自動調節18、到一個最佳值。專業圖形采集卡的圖像顯示采集分辨率:1024*768,可實現多路視頻信號的實時切換/掃描、同時采集處理。l 違章檢測模塊違章檢測有超速違章自動檢測和人工協助檢測。超速違章由測速雷達自動檢測,當雷達的檢測到通過車輛的速度超過規定的限制速度時,產生一個抓拍信號,通知圖像抓拍模塊進行實時抓拍超速違章車輛的圖像;不按車道行駛、違章掉頭、違章停車、跨壓雙黃線等交通違法行為由人工協助系統進行抓拍,當操作員發現這些違章后,通過操作計算機來完成抓拍任務。l 圖像抓拍模塊當違章檢測模塊檢測到違章信號時,啟動抓拍程序,完成違章特寫鏡頭圖像的拍攝,并壓縮成JPEG文件格式保存到數據庫中,同時記錄違章的19、地點、違章時間、違章類型等信息,如果是超速違章還要記錄限制速度、實測速度、超速比例等信息。l 光圈控制模塊根據每日中日光照度的變化,要隨時調整攝像頭的曝光量,拍攝到的圖像質量最佳,同時還要兼顧到黑夜。調整曝光量的過程為,定時(一般為30分鐘)從視頻圖像的指定區域(比如天空或路面)采集圖像的亮度信息L35 。L = 0. 222 r + 0. 707 g + 0. 071b其中: r、g、b 分別為彩色圖像三原色( R)、( G)、( B)的刺激值。給亮度L 設定閾值范圍T1、T2 ,當T1 L 99% 牌照定位正確率98% 字符識別正確率95% 識別速度 50mm 適應車速0-200 公里 /20、 小時 可識別牌照尺寸 80-200 水平像素點 最佳牌照尺寸 120-160 水平像素點 六、應用程序設計1、程序主界面2、功能概述l 用戶登錄l 初始化設置l 實時視頻顯示l 超速車輛抓拍l 手動違章抓拍l 車牌自動識別l 語音報警提示l 黑名單車輛比對處理l VIP車輛比對處理l 現場處罰l 事后執法l 查詢統計n 按時間查詢n 按車牌號查詢n 按違章類型查詢n 組合條件查詢n 查詢結果打印n 財務統計與打印n 值勤統計與打印l 數據庫維護n 導入黑名單數據導入的數據文件可以是FOXPRO數據庫文件或者是帶格式的TXT文件n 導入VIP名單數據導入的數據文件可以是FOXPRO數據庫文件或者是帶格式的TXT文件n 用戶信息維護安全管理n 違章類型維護n 執法條例維護 n 數據庫清理、備份與恢復l 軟件升級l 幫助3、車牌識別模塊系統軟件結構視頻輸入管理模塊牌定位模塊車牌矯正模塊字符切分模塊字符識別模塊結果決策模塊輸出管理模塊車牌跟蹤模塊在線學習模塊